Rumus Kecepatan Aliran Air Lengkap dengan Contoh Soalnya

Ilustrasi liran air. Foto: Pixabay

Dalam sains, rumus kecepatan aliran air dibutuhkan untuk menghitung debit air pada suatu saluran. Debit adalah kecepatan aliran zat cair yang mengalir pada waktu tertentu.

Mengutip jurnal Studi Experimen Distribusi Kecepatan pada Saluran Lurus di Sungai Batang Lubuh oleh Wiza Adi Putra, kecepatan aliran air sendiri didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh aliran air pada saluran dalam satuan waktu. Biasanya, kecepatan dinyatakan dalam satuan m/dt atau m/s.

Kecepatan aliran pada saluran umumnya tidak merata. Semakin mendekati tepi atau dasar saluran, kecepatan aliran akan semakin mengecil. Lalu, bagaimana cara menghitung kecepatan aliran air?

Rumus Kecepatan Aliran Air

Ilustrasi rumus kecepatan aliran air. Foto: Pixabay

Pada dasarnya, rumus kecepatan aliran air dapat diketahui berdasarkan asas kontinuitas. Mengutip Buku Saku Pintar Fisika oleh Tim Mitra Cendekia, asas kontinuitas menyatakan bahwa debit fluida yang memasuki pipa sama dengan debit fluida yang keluar dari pipa.

Asas kontinuitas dinyatakan dengan rumus berikut:

Atau

Keterangan:

Q1: debit ketika masuk (m3/s)

Q2: debit ketika masuk (m3/s)

A1: luas penampang 1 (m2)

A2: luas penampang 2 (m2)

V1: kecepatan fluida/aliran air ketika masuk (m/s)

V2: kecepatan fluida ketika keluar (m/s)

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada saluran terbuka, bisa juga menggunakan rumus Manning. Berikut rumusnya:

Keterangan:

V: kecepatan aliran dalam m/dt

n: koefisien Manning

R: jari-jari hidrolis dalam m2

Baca juga: Rumus Debit Air Lengkap dengan Contoh Soalnya

Contoh Soal

Ilustrasi rumus kecepatan aliran alir. Foto: Unsplash

Agar lebih memahaminya, berikut contoh soal kecepatan aliran air beserta pembahasannya yang dikutip dari buku Trik Cerdas Bank Soal Fisika SMA oleh Tim Solusi Cerdas.

Soal 1

Diketahui luas penampang pipa A = 10 cm2 dan pipa B = 4 cm2. Kecepatan aliran pada pipa B jika kecepatan aliran air pada pipa A = 10 m/s, kecepatan aliran pada pipa B adalah…

Diketahui:

Jawab:

Asas kontinuitas untuk menentukan kecepatan pada pipa kecil:

QA = QB

AAVA = ABVB

VB = (AA/AB) x VA

VB = (10/4) x 10

= 25 m/s

Soal 2

Air mengalir dari pipa A ke B lalu ke C. Perbandingan luas penampang A dengan C adalah 8:3. Jika kecepatan aliran air di penampang A adalah v, maka kecepatan aliran pada pipa C adalah…

Jawab:

Sesuai asas kontinuitas, maka:

QA = QC

AAVA = ACVC

Jika VA = V dan AA:AC = 8:3, maka:

VC = (AC/AA) x VA

VC = 3/8 V

Soal 3

Suatu zat cair dialirkan melalui pipa. Jika luas penampang A1 = 8 cm2, A2 = 2 cm2, dan laju zat cair V2 = 2 m/s, maka besar V1 adalah…

Diketahui:

Ditanya:

V1?

Jawab:

Sesuai asas kontinuitas, maka:

Q1 = Q2

A1V1 = A2V2

V1 = (A2/A1) x V2

V1 = (2/8) x 2

= ¼ x 2

= 0,5 m/s

(ADS)

Baca juga: Rumus Massa Jenis Air dan Cara Menghitungnya