Aliran fluida – kontinuitas, prinsip Bernoulli dan hukum Torricelli
FisikaGaya dan dinamikaUsia 15–16
Memuat…
Masuk untuk memainkanPipa dengan tiga bagian yang luas penampang dan ketinggiannya dapat diubah: partikel penanda menunjukkan bahwa debit Q = Av tetap, sedangkan tiga manometer dan diagram batang menunjukkan bahwa p + ½ρv² + ρgh sama di setiap bagian (venturimeter). Layar kedua adalah praktikum: tangki air dengan lubang kecil di dindingnya; ubah kedalaman air H dan tinggi lubang, ukur jarak pancaran air, lalu uji v = √(2gH) dengan tabel hasil dan grafik v² terhadap H.
Pelajaran: Fluida dinamis: persamaan kontinuitas, persamaan Bernoulli, venturimeter dan hukum Torricelli
Yang ditunjukkan
Pada fluida ideal yang tak termampatkan dan tidak kental, debit Q = Av sama di setiap penampang, sehingga fluida bergerak lebih cepat di bagian pipa yang menyempit. Persamaan Bernoulli, p + ½ρv² + ρgh = konstan, menyatakan kekekalan energi per satuan volume: di tempat kelajuan atau ketinggian bertambah, tekanan berkurang. Venturimeter memakai penurunan tekanan itu untuk mengukur Q. Hukum Torricelli diturunkan dari persamaan yang sama: air keluar dari lubang kecil pada kedalaman H dengan v = √(2gH), seperti benda yang jatuh setinggi H.
Cara menggunakan
Di layar Aliran dalam pipa (Venturi), ubah Debit Q, luas A₁, A₂ dan A₃, Ketinggian h₃, Tekanan terukur p₁ dan Massa jenis ρ, lalu amati manometer, diagram batang dan tabel. Di layar Tangki bocor (Torricelli), atur Kedalaman air di atas lubang H dan Tinggi lubang y, tekan Catat hasil untuk beberapa kedalaman, lalu tentukan g dari grafik v² terhadap H. Hapus centang Jaga permukaan air tetap agar tangki mengosongkan diri.
Parameter yang dapat diubah
- Layar Aliran dalam pipa (Venturi), Tangki bocor (Torricelli)
- Debit Q 1–20 L/s
- Luas penampang bagian 1 A₁ 10–100 cm²
- Luas penampang bagian sempit A₂ 5–100 cm²
- Luas penampang bagian 3 A₃ 10–100 cm²
- Ketinggian bagian 3 di atas bagian 1 h₃ 0–3 m
- Tekanan terukur di bagian 1 p₁ 0–200 kPa
- Massa jenis zat cair ρ 700–1300 kg/m³
- Kedalaman air di atas lubang H 0,05–1 m
- Tinggi lubang dari lantai y 0,1–1 m
- Diameter lubang d 2–10 mm
- Jaga permukaan air tetap (diisi terus)
Pertanyaan untuk dijelajahi
- Mengapa air mengalir lebih cepat di bagian pipa yang menyempit, dan bagaimana tekanannya di sana?
- Jika bagian terakhir pipa dinaikkan tanpa mengubah luasnya, bagaimana tekanan di bagian itu berubah?
- Mengapa kelajuan pancaran tidak bergantung pada ukuran lubang, tetapi waktu pengosongan tangki bergantung?
