Embedded Files
Video 1
Sumber: Physics Frame (Youtube)
Halo, Fluidist.
Coba amati video berikut!
Video tersebut menunjukkan aliran air yang keluar dari selang air. Ketika ujung selang ditutup sebagian, pancaran air yang keluar dari selang semakin jauh dan cepat. Apa yang menyebabkan fenomena itu terjadi?
Nah, untuk menjelaskan fenomena tersebut, kita akan belajar mengenai asas kontinuitas. Materi asas kontinuitas ini mencakup konsep debit dan persamaan kontinuitas. Apa itu debit? Apa itu persamaan kontinuitas? Bagaimana persamaan kontinuitas dapat menjelaskan fenomena pada video tersebut? Yuk, simak penjelasannya di bawah ini!
KONSEP DEBIT
KONSEP DEBIT
Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering berinteraksi dengan aliran fluida, baik itu aliran air dari keran, aliran air di sungai, ataupun aliran udara yang keluar dari kipas angin. Salah satu konsep penting yang berhubungan dengan hal-hal tersebut adalah debit.
Gambar 1
Sumber: freepik.com
Debit adalah besaran yang menyatakan volume fluida yang mengalir melalui suatu penampang tiap satuan waktu. Debit biasanya diukur dalam satuan liter per detik (L/s) atau meter kubik per detik (m³ /s). Secara matematis, debit dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:
Q = V / Δt
Keterangan :
Q = debit (L/s atau m³ /s)
V = volume fluida (m³)
Δt = selang waktu (s)
Ketika fluida mengalir melalui suatu penampang dengan luas A dan setelah beberapa saat menempuh jarak ΔS, maka volume fluida dapat dinyatakan dengan V = AΔS, sedangkan jarak ΔS = vΔt sehingga persamaan debit menjadi sebagai berikut:
Q = AΔS/t = A.vΔt/Δt
Q = A.v
Keterangan :
A = luas penampang (m)
v = kecepatan aliran fluida (m/s)
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa besarnya debit suatu fluida dipengaruhi oleh luas penampang dan kecepatan alirannya.
PERSAMAAN KONTINUITAS
PERSAMAAN KONTINUITAS
Persamaan kontinuitas menyatakan hubungan antara laju fluida di suatu titik dengan titik lainnya. Ketika fluida mengalir pada suatu penampang, maka laju fluida tersebut dipengaruhi oleh ukuran penampang yang dilaluinya. Aliran fluida pada suatu penampang dapat diilustrasikan seperti pada gambar berikut:
Gambar 2
Sumber: ahmaddahlan.net
Gambar tersebut menunjukkan fluida yang mengalir pada pipa dengan luas penampang yang berubah-ubah. Jika kita mengasumsikan fluida bersifat inkompresibel, maka volume fluida yang mengalir di titik 1 akan sama dengan volume fluida yang mengalir di titik 2. Karena volume di kedua titik sama, maka debit di kedua titik pun sama. Aliran fluida di kedua titik dalam selang waktu tertentu dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:
Q1 = Q2
A1.v1 = A2.v2
Keterangan :
A1 = luas penampang di titik 1 (m)
A2 = luas penampang di titik 2 (m)
v1 = kecepatan aliran fluida di titik 1 (m/s)
v2 = kecepatan aliran fluida di titik 2 (m/s)
Persamaan di atas menunjukkan bahwa ketika luas penampang membesar, maka kecepatan aliran fluida harus mengecil agar debit di kedua titik sama besarnya, begitupun sebaliknya. Ini berarti bahwa besarnya luas penampang berbanding terbalik dengan kecepatan aliran fluida.
PENERAPAN DI KEHIDUPAN SEHARI-HARI
PENERAPAN DI KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Asas Kontinuitas dapat diterapkan dalam fenomena di kehidupan sehari-hari, seperti pada aliran air pada keran, sistem aliran darah manusia, dan sistem pemanas air.
Aliran Air pada Keran
Aliran Air pada Keran
Gambar 3
Sumber: pxhere.com
Aliran air yang keluar dari keran makin mengecil ketika posisinya semakin ke bawah. Hal ini berhubungan dengan asas kontinuitas. Aliran air yang keluar dipengaruhi oleh gaya gravitasi yang arahnya ke pusat bumi, sehingga kecepatan aliran air semakin meningkat ketika mencapai bagian bawah. Untuk menjaga debit air agar tetap konstan, maka ketika kecepatan aliran air meningkat, luas penampang aliran harus diperkecil. Hal inilah yang menyebabkan aliran air tampak lebih sempit atau mengecil ketika semakin jauh dari keran.
Sistem Aliran Darah Manusia
Sistem Aliran Darah Manusia
Gambar 4
Sumber: kids.grid.id
Pada sistem peredaran darah manusia, terdapat tiga pembuluh darah yakni pembuluh arteri, kapiler, dan vena. Ketika darah mengalir dari jantung ke dalam aorta, lalu darah akan masuk ke arteri. Darah mengalir dengan cepat dalam arteri yang memiliki luas penampang besar. Selanjutnya, darah masuk ke arteriol (arteri kecil) dan kecepatannya menurun. Hal ini dikarenakan meskipun luas penampang arteriol kecil, ia memiliki banyak sekali cabang sehingga luas penampang totalnya lebih besar dari arteri. Selanjutnya, darah mengalir dengan lambat melalui kapiler yang radiusnya sangat kecil. Sama dengan arteriol, kapiler memiliki jumlah yang banyak sehingga aliran darah melambat, namun tetap masih menjaga volume aliran konstan. Setelah itu, darah kembali ke jantung melalui vena dengan kecepatan aliran yang lebih tinggi.
Sistem Pemanas Air
Sistem Pemanas Air
Gambar 5
Sumber: jakartapiranti.id
Dalam sistem pemanas air, asas kontinuitas berperan dalam menjaga debit air agar tetap konstan ketika masuk dan keluar dari sistem pemanas. Jika diameter pipa keluar (di atas tanah) lebih kecil daripada diameter pipa masuk (di bawah tanah), maka kecepatan aliran air di pipa keluar akan lebih cepat daripada pipa masuk, begitupun sebaliknya. Hal ini dilakukan untuk memastikan kestabilan debit aliran air yang masuk dan keluar.
Page updated
Report abuse