Dokumen tersebut membahas tentang fluida dinamis yang mencakup rumus-rumus dasar seperti debit, persamaan kontinuitas, hukum Bernoulli, dan contoh soal-soalnya beserta pembahasannya seperti tentang debit, kecepatan aliran pada pipa, gaya angkat pada sayap pesawat, dan lain sebagainya.

1. Fluida Dinamis
Fisikastudycenter.com- Contoh Soal dan
Pembahasan tentang Fluida Dinamis,
Materi Fisika kelas 2 SMA. Mencakup
debit, persamaan kontinuitas, Hukum
Bernoulli dan Toricelli dan gaya angkat
pada sayap pesawat.
Rumus Minimal
Debit
Q = V/t
Q = Av
Keterangan :
Q = debit (m3
/s)
V = volume (m3
)
t = waktu (s)
A = luas penampang (m2
)
v = kecepatan aliran (m/s)
1 liter = 1 dm3
= 10−3
m3
Persamaan Kontinuitas
Q1 = Q2
A1v1 = A2v2
Persamaan Bernoulli
P + 1
/2 ρv2
+ ρgh = Konstant
P1 + 1
/2 ρv1
2
+ ρgh1 = P2 + 1
/2 ρv2
2
+ ρgh2
Keterangan :
P = tekanan (Pascal = Pa = N/m2
)
ρ = massa jenis fluida; cairan ataupun gas
(kg/m3
)
g = percepatan gravitasi (m/s2
)
Tangki Bocor Mendatar
v = √(2gh)
X = 2√(hH)
t = √(2H/g)
Keterangan :
v = kecepatan keluar cairan dari lubang
X = jarak mendatar jatuhnya cairan
h = jarak permukaan cairan ke lubang
bocor
H = jarak tempat jatuh cairan (tanah) ke
lubang bocor
t = waktu yang diperlukan cairan
menyentuh tanah
Soal No. 1
Ahmad mengisi ember yang memiliki
kapasitas 20 liter dengan air dari sebuah
kran seperti gambar berikut!
Jika luas penampang kran dengan diameter
D2 adalah 2 cm2
dan kecepatan aliran air di
kran adalah 10 m/s tentukan:
a) Debit air
b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi
ember
Pembahasan
Data :
A2 = 2 cm2
= 2 x 10−4
m2
v2 = 10 m/s
a) Debit air
Q = A2v2 = (2 x 10−4
)(10)
Q = 2 x 10−3
m3
/s
b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi
ember
Data :
V = 20 liter = 20 x 10−3
m3
Q = 2 x 10−3
m3
/s
t = V / Q
t = ( 20 x 10−3
m3
)/(2 x 10−3
m3
/s )
t = 10 sekon

2. Soal No. 2
Pipa saluran air bawah tanah memiliki
bentuk seperti gambar berikut!
Jika luas penampang pipa besar adalah 5
m2
, luas penampang pipa kecil adalah 2
m2
dan kecepatan aliran air pada pipa besar
adalah 15 m/s, tentukan kecepatan air saat
mengalir pada pipa kecil!
Pembahasan
Persamaan kontinuitas
A1v1 = A2v2
(5)(15) = (2) v2
v2 = 37,5 m/s
Soal No. 3
Tangki air dengan lubang kebocoran
diperlihatkan gambar berikut!
Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan
jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2
m. Tentukan:
a) Kecepatan keluarnya air
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
c) Waktu yang diperlukan bocoran air
untuk menyentuh tanah
Pembahasan
a) Kecepatan keluarnya air
v = √(2gh)
v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
X = 2√(hH)
X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m
c) Waktu yang diperlukan bocoran air
untuk menyentuh tanah
t = √(2H/g)
t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon
Soal No. 4
Untuk mengukur kecepatan aliran air pada
sebuah pipa horizontal digunakan alat
seperti diperlihatkan gambar berikut ini!
Jika luas penampang pipa besar adalah 5
cm2
dan luas penampang pipa kecil adalah
3 cm2
serta perbedaan ketinggian air pada
dua pipa vertikal adalah 20 cm tentukan :
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa
besar
b) kecepatan air saat mengalir pada pipa
kecil
Pembahasan
Rumus kecepatan fluida memasuki pipa
venturimetar pada soal di atas
v1 = A2√ [(2gh) : (A1
2
− A2
2
) ]
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa
besar
v1 = A2√ [(2gh) : (A1
2
− A2
2
) ]
v1 = (3) √ [ (2 x 10 x 0,2) : (52
− 32
) ]
v1 = 3 √ [ (4) : (16) ]
v1 = 1,5 m/s
Tips :
Satuan A biarkan dalam cm2
, g dan h
harus dalam m/s2
dan m. v akan memiliki
satuan m/s.

3. Bisa juga dengan format rumus berikut:
dimana
a = luas penampang pipa kecil
A = luas penampang pipa besar
b) kecepatan air saat mengalir pada pipa
kecil
A1v1 = A2v2
(3 / 2)(5) = (v2)(3)
v2 = 2,5 m/s
Soal No. 5
Pada gambar di bawah air mengalir
melewati pipa venturimeter.
Jika luas penampang A1 dan A2 masing-
masing 5 cm2
dan 4 cm2
maka kecepatan
air memasuki pipa venturimeter adalah....
A. 3 m/s
B. 4 m/s
C. 5 m/s
D. 9 m/s
E. 25 m/s
Pembahasan
Seperti soal sebelumnya, silakan dicoba,
jawabannya 4 m/s.
Soal No. 6
Pipa untuk menyalurkan air menempel
pada sebuah dinding rumah seperti terlihat
pada gambar berikut! Perbandingan luas
penampang pipa besar dan pipa kecil
adalah 4 : 1.
Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah
dan pipa kecil 1 m diatas tanah. Kecepatan
aliran air pada pipa besar adalah 36
km/jam dengan tekanan 9,1 x 105
Pa.
Tentukan :
a) Kecepatan air pada pipa kecil
b) Selisih tekanan pada kedua pipa
c) Tekanan pada pipa kecil
(ρair = 1000 kg/m3
)
Pembahasan
Data :
h1 = 5 m
h2 = 1 m
v1 = 36 km/jam = 10 m/s
P1 = 9,1 x 105
Pa
A1 : A2 = 4 : 1
a) Kecepatan air pada pipa kecil
Persamaan Kontinuitas :
A1v1 = A2v2
(4)(10) = (1) (v2)
v2 = 40 m/s
b) Selisih tekanan pada kedua pipa
Dari Persamaan Bernoulli :
P1 + 1
/2 ρv1
2
+ ρgh1 = P2 + 1
/2 ρv2
2
+ ρgh2
P1 − P2 = 1
/2 ρ(v2
2
− v1
2
) + ρg(h2 − h1)
P1 − P2 = 1
/2(1000)(402
− 102
) + (1000)(10)
(1 − 5)
P1 − P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 −
40000
P1 − P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105
Pa
c) Tekanan pada pipa kecil
P1 − P2 = 7,1 x 105
9,1 x 105
− P2 = 7,1 x 105
P2 = 2,0 x 105
Pa
Soal No. 7
Sebuah pipa dengan diameter 12 cm
ujungnya menyempit dengan diameter 8

4. cm. Jika kecepatan aliran di bagian pipa
berdiameter besar adalah 10 cm/s, maka
kecepatan aliran di ujung yang kecil
adalah....
A. 22,5 cm/s
B. 4,4 cm/s
C. 2,25 cm/s
D. 0,44 cm/s
E. 0,225 cm/s
(Soal UAN Fisika 2004)
Pembahasan
Rumus menentukan kecepatan diketahui
diameter pipa
Dari persamaan kontinuitas
Pipanya memiliki diameter, jadi asumsinya
luas penampangnya berupa lingkaran.
Luasnya diganti luas lingkaran menjadi
Baris yang terkahir bisa ditulis jadi
Jika diketahui jari-jari pipa (r), dengan
jalan yang sama D tinggal diganti dengan r
menjadi:
Kembali ke soal, masukkan datanya:
Data soal:
D1 = 12 cm
D2 = 8 cm
v1 = 10 cm/s
v2 = ........
Soal No. 8
Perhatikan gambar!
Jika diameter penampang besar dua kali
diameter penampang kecil, kecepatan
aliran fluida pada pipa kecil adalah....
A. 1 m.s−1
B. 4 m.s−1
C. 8 m.s−1
D. 16 m.s−1
E. 20 m.s−1
(UN Fisika SMA 2012 A86)
Pembahasan
Persamaan kontinuitas
Data soal:
V1 = 4
D1 = 2
D2 = 1
V2 =...?
Soal No. 9
Sebuah pesawat dilengkapi dengan dua
buah sayap masing-masing seluas 40 m2
.
Jika kelajuan aliran udara di atas sayap
adalah 250 m/s dan kelajuan udara di
bawah sayap adalah 200 m/s tentukan gaya

5. angkat pada pesawat tersebut, anggap
kerapatan udara adalah 1,2 kg/m3
!
Pembahasan
Gaya angkat pada sayap pesawat:
dimana:
A = luas total penampang sayap
ρ = massa jenis udara
νa = kelajuan aliran udara di atas sayap
νb = kelajuan aliran udara di bawah sayap
F = gaya angkat pada kedua sayap
Data soal:
Luas total kedua sayap
A = 2 x 40 = 80 m2
Kecepatan udara di atas dan di bawah
sayap:
νa = 250 m/s
νb = 200 m/s
Massa jenis udara
ρ = 1,2 kg/m3
F =.....
Soal No. 10
Gaya angkat yang terjadi pada sebuah
pesawat diketahui sebesar 1100 kN.
Natuna Airport Ranai
Pesawat tersebut memiliki luas penampang
sayap sebesar 80 m2
. Jika kecepatan aliran
udara di bawah sayap adalah 250 m/s dan
massa jenis udara luar adalah 1,0 kg/m3
tentukan kecepatan aliran udara di bagian
atas sayap pesawat!
Pembahasan
Data soal:
A = 80 m2
νb = 250 m/s
ρ = 1,0 kg/m3
F = 1100 kN = 1100 000 N
νa =......
Kecepatan aliran udara di atas sayap
pesawat adalah 300 m/s
Soal No. 11
Sayap pesawat terbang dirancang agar
memiliki gaya ke atas maksimal, seperti
gambar.

6. Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P
adalah tekanan udara, maka sesuai azas
Bernoulli rancangan tersebut dibuat agar....
(UN Fisika 2012)
A. vA > vB sehingga PA > PB
B. vA > vB sehingga PA < PB
C. vA < vB sehingga PA < PB
D. vA < vB sehingga PA > PB
E. vA > vB sehingga PA = PB
Pembahasan
Desain sayap pesawat supaya gaya ke atas
maksimal:
Tekanan Bawah > Tekanan Atas, PB > PA
sama juga PA <PB
Kecepatan Bawah < Kecepatan Atas, vB <
vA sama juga vA > vB
Jawab: B. vA > vB sehingga PA < PB
Catatan:
(Tekanan Besar pasangannya kecepatan
Kecil, atau tekanan kecil pasangannya
kecepatan besar)
Soal No. 12
Sebuah bak penampung air diperlihatkan
pada gambar berikut. Pada sisi kanan bak
dibuat saluran air pada ketinggian 10 m
dari atas tanah dengan sudut kemiringan
α°.
Jika kecepatan gravitasi bumi 10 m/s2
tentukan:
a) kecepatan keluarnya air
b) waktu yang diperlukan untuk sampai ke
tanah
c) nilai cos α
d) perkiraan jarak jatuh air pertama kali (d)
saat saluran dibuka
(Gunakan sin α = 5/8 dan √39 = 6,24)
Pembahasan
a) kecepatan keluarnya air
Kecepatan keluarnya air dari saluran:
b) waktu yang diperlukan untuk sampai ke
tanah
Meminjam rumus ketinggian dari gerak
parabola, dari situ bisa diperoleh waktu
yang diperlukan air saat menyentuh tanah,
ketinggian jatuhnya air diukur dari lubang
adalah − 10 m.
c) nilai cos α
Nilai sinus α telah diketahui, menentukan
nilai cosinus α
d) perkiraan jarak jatuh air pertama kali (d)
saat saluran dibuka

7. Jarak mendatar jatuhnya air
Soal No. 13
Untuk mengukur kelajuan aliran minyak
yang memiliki massa jenis 800 kg/m3
digunakan venturimeter yang dihubungkan
dengan manometer ditunjukkan gambar
berikut.
Luas penampang pipa besar adalah 5 cm2
sedangkan luas penampang pipa yang
lebih kecil 3 cm2
. Jika beda ketinggian Hg
pada manometer adalah 20 cm, tentukan
kelajuan minyak saat memasuki pipa,
gunakan g = 10 m/s2
dan massa jenis Hg
adalah 13600 kg/m3
.
Pembahasan
Rumus untuk venturimeter dengan
manometer, di soal cairan pengisi
manometer adalah air raksa / Hg:
dengan
v1 = kecepatan aliran fluida pada pipa
besar
A = luas pipa yang besar
a = luas pipa yang kecil
h = beda tinggi Hg atau cairan lain pengisi
manometer
ρ' = massa jenis Hg atau cairan lain pengisi
manometer
ρ = massa jenis fluida yang hendak diukur
kelajuannya
Data:
A = 5 cm2
a = 3 cm2
h = 20 cm = 0,2 m
g = 10 m/s2
diperoleh hasil:
Soal No. 14
Sebuah tabung pitot digunakan untuk
mengukur kelajuan aliran udara. Pipa U
dihubungkan pada lengan tabung dan diisi
dengan cairan yang memiliki massa jenis
800 kg/m3
.
Jika massa jenis udara yang diukur adalah
1 kg/m3
dan perbedaan level cairan pada
tabung U adalah h = 25 cm, tentukan
kelajuan aliran udara yang terukur!
Pembahasan
Misalkan kelajuan udara di A adalah vA
dan kelajuan udara di B adalah vB.

8. Udara masuk melalui lubang depan dan
saat di B aliran udara tertahan hingga
kecepatannya nol.
Dari hukum Bernoulli:
Dengan kondisi:
Kecepatan di B vB = 0, dan perbedaan
tinggi antara A dan B dianggap tidak
signifikan, diambil ha = hb sehingga ρgha -
ρghb = 0
dengan ρ adalah massa jenis udara yang
diukur, selanjutnya dinamakan ρu.
Dari pipa U, perbedaan tinggi yang terjadi
pada cairan di pipa U diakibatkan
perbedaan tekanan.
gabungkan i dan ii
dengan va adalah kelajuan aliran udara
yang diukur, selanjutnya dinamakan v,
Data soal:
ρu = 1 kg/m3
ρzc = 800 kg/m3
h = 25 cm = 0,25 m
g = percepatan gravitasi = 10 m/s2
diperoleh:
Soal No. 15
Pipa pitot digunakan untuk mengukur
kelajuan aliran udara. Pipa U dihubungkan
pada lengan tabung dan diisi dengan cairan
yang memiliki massa jenis 750 kg/m3
.
Jika kelajuan udara yang diukur adalah 80
m/s massa jenis udara 0,5 kg/m3
tentukan
perbedaan tinggi cairan dalam pipa,
gunakan g = 10 m/s2
!

9. Pembahasan
Dengan rumus yang sama dengan nomor
sebelumnya:
Dicari perbedaan tinggi cairan atau h

10. Pembahasan
Dengan rumus yang sama dengan nomor
sebelumnya:
Dicari perbedaan tinggi cairan atau h