Arsitek mendesain rumah dengan penambahan pemanas ruangan di ruang keluarga. Volume ruang 314m^3 dan kelajuan udara yang mengalir 4m/s. Jika saluran pemanas ber

Kelas: X
Mata pelajaran: Fisika

Materi: Fluida Dinamis

Kata Kunci: Debit Fluida

Saya akan mencoba menjawab dengan dua jawaban:    

Jawaban pendek:

Arsitek mendesain rumah dengan penambahan pemanas ruangan di ruang keluarga. Volume ruang 314 m ³ dan kelajuan udara yang mengalir 4 m/s.

Jika saluran pemanas berbentuk silinder, maka diameter saluran pemanas untuk mengisi udara setiap 15 menit adalah ⅓ meter (0,333 meter).

Jawaban panjang:

Kita akan menyelesaikan soal ini dengan perhitungan debit aliran fluida. Pada suatu saluran tanpa kebocoran atau tanpa adanya masukan lain, debit fluid adalah tetap, sehingga kecepatan fluida akan meningkat bila luas penampang diperkecil.

Debit pada suatu fluida mengalir (Q) besarnya adalah sebesar laju fluida di suatu saluran yang setara dengan luas penampang saluran (a) dikalikan kecepatan alir zat fluida (v), atau sebesar Volume ruang yang diisi (V) dibagi dengan lama pengisian (t).

Atau ditulis dengan rumus:

Q = a × v = V / t

Bila Volume ruang (V) adalah sebesar 314 m ³ dan kelajuan udara yang mengalir (v) 4 m/s, serta waktu pengisisan (t) selama 15 menit (setara dengan 900 detik) maka luas penampang (a) dari saluran tersebut adalah:

 a × v = V / t

a = V / (v × t)

Karena saluran berbentuk lingkaran, dengan luas penampang saluran adalah:

a = π r²

Maka jari-jari penampang adalah sebesar:

r = √ (a/ π)

Sehingga kedua persamaan digabung menjadi:

r = √ (a/ π)

  = √ [V / (v × t × π)]

   = √ [314 / (4 x 900 x 3,14)]

   = √ [100 /  3600]

   = 10 / 60

   = 1/6 m

Sehingga diameternya, yang sebesar 2 kali jari-jari adalah:

d = 2 r

   = 2 (1/6)

d = ⅓ meter