Persamaan kontinuitas mekanika fluida merupakan hal penting dalam membuat sistem perpipaan. Teori ini membahas bagaimana sifat fluida pada kondisi tertentu.
Sesuai namanya, persamaan kontinuitas adalah menghasilkan tekanan yang sama. Perbedaannya adalah menghasilkan variasi kecepatan pada bagian input dan output.
Ulasan ini akan membahas lengkap terkait persamaan kontinuitas. Apa hubungannya dengan mekanika fluida. Serta penerapan persamaan kontinuitas di kehidupan sehari-hari
Apa itu persamaan kontinuitas
Persamaan kontinuitas mekanika fluida adalah merupakan bagaimana fluida mempertahankan massanya ketika bergerak. Persamaan ini mendemonstrasikan kekekalan energi, massa, momentum, pada sistem fluida.
Turunan dari persamaan ini memberi informasi tentang perilaku aliran fluida ketika mengalir di dalam pipa. Penulisan persamaan kontinuitas dapat berupa bentuk diferensial maupun integral pada daerah berhingga.
Hukum persamaan kontinuitas
Persamaan kontinuitas berbunyi bahwa untuk aliran fluida tak kompresibel, kecepatan aliran dan luas penampang akan tetap sama di setiap bagian sistem pada satu waktu.
Secara matematis, hukum persamaan kontinuitas dapat dituliskan sebagai berikut:
Hubungan persamaan kontinuitas terhadap mekanika fluida
Persamaan kontinuitas merupakan konsep dasar yang akan selalu ada dalam mekanika fluida. Sebab masih erat kaitannya dengan kecepatan fluida, luas penampang, massa jenis fluida, hingga kekekalan massa.
Dalam mekanika fluida, terdapat beberapa poin penting yang berkaitan dengan persamaan kontinuitas fluida.
Persamaan kontinuitas diterapkan pada aliran tunak yang tidak dapat dikompresi. Aliran tunak mengacu pada kondisi dimana kecepatan fluida tidak berubah terhadap waktu.
Prinsip dari persamaan kontinuitas adalah turunan dari prinsip hukum kekekalan massa yang menyatakan energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan.
Bicara soal validitas, persamaan kontinuitas berlaku pada asumsi fluida yang tidak dapat dimampatkan. Sebab aliran tak termampatkan memiliki massa jenis fluida yang konstan
Contoh soal persamaan kontinuitas
Permasalahan teknis dapat diselesaikan dengan pendekatan matematis. Salah satunya adalah menyelesaikan soal persamaan kontinuitas.
Air mengalir melalui pipa seluas A dengan kecepatan sebesar v1. Kemudian, air masuk ke dalam pipa berukuran B dengan kecepatan v2. Jika jari-jari penampang A = 2 kali penampang B, berapa perbandingan nilai v1/v1.
Minyak mengalir pada pipa dengan diameter 10 cm dengan kecepatan 8 m/s. Berapakah debit minyak pada sistem tersebut?
Penerapan persamaan kontinuitas
Konsep persamaan kontinuitas ini dapat ditemukan di industri maupun kehidupan sehari-hari. Selama ada fluida mengalir melalui selang/pipa, maka persamaan ini berlaku.
Menyiram tanaman
Contoh dari penerapan persamaan kontinuitas adalah menyiram tanaman memakai selang. Perhatikan ketika sedang menekan ujung selang, saat ditekan maka luas permukaan ujung selang menyempit sehingga kecepatan aliran fluida naik.
Sebaliknya, Anda melepas tekanan pada ujung selang hasilnya adalah kecepatan fluida menurun.
Mesin jet
Selain selang untuk menyiram tanaman, prinsip persamaan kontinuitas juga berlaku untuk merancang mesin jet. Mula-mula agar terjadi kompresi, aliran udara harus berada pada kecepatan serendah mungkin sebelum masuk ke kompresor.
Cara untuk menurunkan kecepatan adalah dengan memperlebarkan luas permukaan. Berdasarkan prinsip ini, mesin jet pada bagian inlet memiliki luas permukaan yang besar dari bibir inlet menuju kompresor.
Kemudian, kecepatan buang udara ke belakang dari mesin jet harus tinggi untuk menghasilkan gaya dorong yang kuat. Oleh karena itu bagian belakang mesin jet ada bagian yang mengerucut untuk mempercepat kecepatan, yaitu nozzle.
Mengembangkan persamaan kontinuitas.
Kreasikan desain mekanik persamaan kontinuitas memakai buku mekanika fluida
Persamaan kontinuitas merupakan dasar dari ilmu mekanika fluida yang tidak bisa terhindarkan. Sebab, dalam sistem aliran akan selalu ada fluida yang mengalir di dalam saluran pipa. Tentu, Anda tidak dapat mengabaikannya begitu saja.
Sebagai design engineer yang membuat sistem perpipaan, prinsip persamaan kontinuitas harus selalu dibawa kemanapun. Hanya saja, beragam informasi yang datang membuat Anda mendadak lupa soal persamaan kontinuitas.
Hadirlah Buku Mekanika Fluida sebagai panduan dan pegangan Anda agar selalu berada di jalan kebenaran. Disusun dengan Bahasa Indonesia untuk memudahkan Anda dalam merancang desain fluida di industri.
Kesimpulan persamaan kontinuitas mekanika fluida
- Persamaan kontinuitas merupakan konsep dasar dalam mekanika fluida
- Berfungsi sebagai pemberi informasi perilaku aliran fluida dalam saluran pipa
- Prinsip Persamaan kontinuitas adalah energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan.
- Dapat diterapkan pada aktivitas menyiram tanaman sampai dengan membuat desain mesin jet
Sumber
BYJU’S. “Continuity Equation – Fluid Dynamics with Detailed Examples | BYJU’S.” BYJUS, byjus.com/physics/continuity-equation/.
pttensor.com. “Persamaan Kontinuitas (Persamaan Dasar Mekanika Fluida) – PT TENSOR.” Pttensor.com, 2024, pttensor.com/2024/02/14/persamaan-kontinuitas-persamaan-dasar-mekanika-fluida/.
Study Smarter. “Equation of Continuity: Derivation & Fluids | StudySmarter.” StudySmarter UK, www.studysmarter.co.uk/explanations/engineering/engineering-fluid-mechanics/equation-of-continuity/. Accessed 23 July 2024.