FLUIDA DINAMIS KELAS XI SMA SEMESTER 2 (Tugas Kelompok Fisika Sekolah I1) PENDIDIKAN FISIKA

“FLUIDA DINAMIS” KELAS XI SMA SEMESTER 2 (Tugas Kelompok Fisika Sekolah I1)

Oleh:

1. Adila Ayu Verlina (1413022002) 2. Alivia Irma F.Y (1413022004) 3. Irmawati Ibnah Muthi’ik (1413022036)

Program Studi : Pendidikan Fisika/B Mata Kuliah : Fisika Sekolah II

Dosen Pengampu : Ismu Wahyudi, S.Pd. M.Pfis.

PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS LAMPUNG 2016

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas rahmat dan karunia- Nya yang telah memberikan kesehatan serta kemampuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini yang diajukan sebagai pemenuhan tugas mata kuliah Fisika Sekolah II, dan telah disusun sesuai dengan petunjuk, kemampuan, serta ilmu pengetahuan yang penulis miliki.

Dalam makalah ini dilakukan pembahasan mengenai materi fluida dinamis yang akan disampaikan kepada siswa kelas XI.

Dalam penulisan makalah ini, penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih jauh dari kesempurnan. Oleh karena itu, kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun sangat penulis harapkan demi kesempurnaan penulisan makalah selanjutnya..

Terimakasih.

Bandarlampung, September 2016

Tim Penulis

ii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ... i

Daftar Isi ... ii

BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Kegiatan ... 2

BAB II. PENGEMBANGAN MATERI PEMBELAJARAN A. Peta Konsep ... 3

B. Konsep Esensial ... ……….. 3

C. Uraian Materi ... 4

D. Miskonsepsi ... ……….. 15

BAB III. PERANGKAT PEMBELAJARAN A. Silabus ... 16

B. RPP ……….. ... 20

C. Lembar Kerja Siswa (LKS) I ... 34

D. Lembar Kerja Siswa (LKS) II ... 38

E. Skenario Pembelajaran ... ……….. 42 BAB V. PENUTUP

DAFTAR PUSTAKA

iii

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari banyak disekitar kita fenomena-fenomena yang berhubungan dengan fisika. Pada saat kita menyemprotkan air dengan menggunakan selang, hal tersebut merupakan fenomena fisika.. Ketika lubang selang dipencet, maka air yang keluar akan menempuh lintasan yang cukup jauh.

Sebaliknya ketika selang dikembalikan seperti semula maka jarak pancaran air akan berkurang. Fenomena fisika tersebut dapat dijelaskan dengan persamaan kontinuitas. Persamaan kontinuitas menghubungkan kecepatan fluida di suatu tempat dengan tempat lain.

Suatu zat yang mempunyai kemampuan mengalir dinamakan Fluida. Fluida yang mengalir disebut Fluida Dinamis. Fluida dapat ditinjau sebagai sistem partikel dan kita dapat menelaah sifatnya dengan menggunakan konsep mekanika partikel.

Apabila fluida mengalami gaya geser maka akan siap untuk mengalir. Jika kita mengamati fluida dinamis misalnya pada semprotan parfum dimana menghasilkan laju yang lebih besar pada ujung atas selang botol sehingga membuat tekanan di atas lebih kecil daripada tekanan di bawah. Akibatnya cairan dalam wadah tersebut terdesak ke atas selang dan lama kelamaan akan menyembur keluar.

Dalam fluida dinamis, besar tegangan permukaan dipengaruhi oleh kecepatan aliran, massa jenis fluida, serta ketinggiannya. Kelajuan setiap partikelnya belum tentu sama mengingkat adanya gesekan antara partikel-partikel fluida dengan

2

dinding wadahnya. Partikel fluida belum tentu bergerak lurus beraturan, tetapi mungkin juga berotasi atau bergerak tidak beraturan. Untuk mengetahui lebih jelas tentang fluida dinamis, maka makalah ini dibuat.

B. Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui pengertian Fluida Dinamis.

2. Untuk mengetahui tentang persamaan Kontinuitas.

3. Untuk mengetahui tentang hukum Bernoulli.

4. Untuk mengetahui prinsip kontinuitas dan prinsip Bernoulli pada fluida dinamik dalam kehidupan sehari-hari.

BAB II. PENGEMBANGAN MATERI PEMBELAJARAN

A. Peta Konsep

B. Konsep Esensial

Kompetensi Dasar

(KD) Indikator Materi Esensial

3.7 Menerapkan prinsip fluida dinamik dalam teknologi

3.7.1 Menjelaskan pengertian fluida dinamik

1. Pengertian tentang fluida dinamis 2. Pengertian tentang

fluida ideal

3. Ciri-ciri dari fluida ideal

Fluida Dinamis

Hukum Kontinuitas

Luas Penampang

- Kecepatan Alir -Massa Jenis

Hukum Bernoulli

Ketinggian

Tekanan Fluida

- Kecepatan Alir - Massa Jenis

4

3.7.2 Menjabarkan hukum Kontinuitas pada fluida dinamik

1. Penegrtian debit 2. Penurunan rumus

dari debit 3. Penurunan

Persamaan Kontinuitas 4. Perbandingan

Kecepatan Fluida dengan Luas Diameter Penampang 5. Daya oleh Debit

Fluida 3.7.3 Menjabarkan

hukum Bernoulli pada fluida dinamis

1. Asas Bernoulli 2. Hukum Bernoulli 3. Persamaan

Bernoulli 3.7.4 Menerapkan

hukum Kontinuitas pada fluida dinamis dalam kehidupan sehari-hari

1. Menggunakan luas penampang

kelajuan air (dalam video)

3.7.5 Menganalisis hukum Bernoulli pada fluida dinamis dalam kehidupan sehari-hari

1. Persamaan fluida tak bergerak 2. Persamaan fluida

mengalir

3. Persamaan tangki berlubang

4. Persamaan venturimer 5. Persamaan pipa

pitot

6. Alat penyemprot 7. Persamaan gaya

angkat pesawat 3.7.6 Merancang

praktikum

penerapan prinsip fluida dinamik dalam teknologi

1. Praktikum tentang hukum Bernoulli (tabung venturi)

5

C. Uraian Materi

Fluida dinamis adalah fluida yang sedang bergerak atau mengalir. Contoh fluida dinamis antara lain air atau minyak yang sedang mengalir dalam tangki, udara yang sedang mengalir relatif terhadap pesawat terbang yang sedang mengangkasa. Fluida dapat berupa zat cair atau gas. Jika yang diamati adalah zat cair, maka disebut hidrodinamika. Fluida yang dipelajari dalam fluida dinamis dianggap sebagai fluida ideal. Fluida ideal adalah fluida yang inkompresibel, artinya fluida yang kerapatannya (massa jenisnya) sulit diubah dan tidak memiliki gesekan dalam (viskositas). Sifat-sifat fluida ideal adalah sebagai berikut:

a. Alirannya tunak (steady), yaitu kecepatan setiap partikel fluida pada satu titik tertentu adalah tetap, baik besar maupun arahnya. Aliran tunak terjadi pada aliran yang pelan.

b. Alirannya tak rotasional, artinya pada setiap titik partikel fluida tidak memiliki momentum sudut terhadap titik tersebut. Alirannya mengikuti garis arus (streamline).

c. Tidak kompresibel (tidak termampatkan), artinya fluida tidak mengalami perubahan volume (massa jenis) karena pengaruh tekanan.

d. Tak kental, artinya tidak mengalami gesekan baik dengan lapisan fluida di sekitarnya maupun dengan dinding tempat yang dilaluinya. Kekentalan pada aliran fluida berkaitan dengan viskositas.

1. Hukum Kontinuitas a. Pengertian Debit

Debit atau laju volume adalah besaran yang menyatakan volume fluida yang mengalir melalui suatu penampang tertentu dalam satuan waktu teretentu.

𝐷𝑒𝑏𝑖𝑡 =𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑎

𝑆𝑒𝑙𝑎𝑛𝑔 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑄 = 𝑉

𝑡

Satuan SI untuk debit adalah m³/s atau m³s^-1. Misalkan sejumlah fluida melalui penampang pipa seluas A setelah selang waktu t menempuh jarak L. Volume fluida

6

adalah V= AL, sedangkan jarak L= vt, sehingga debit Q dapat dinyatakan sebagai berikut:

𝑄 =𝑉 𝑡 =

𝐴𝐿 𝑡 =

𝐴 (𝑣𝑡) 𝑡 Maka definisi debit

𝑄 = 𝐴𝑣

b. Penurunan Persamaan Kontinuitas

Gambar 1. Aliran fluida pada pipa yang berbeda penampangnya

Jika suatu fluida mengalir dengan aliran tunak, maka masaa fluida yang masuk ke salah satu ujung pipa harusalah sama dengan masaa fluida yang keluar dari ujung pipa yang lain selama selang waktu yang sama. Hal ini berlaku karena pada aliran tunak tidak ada fluida yang dapat meninggalkan pipa melalui dinding- dinding pipa. Tinjaulah suatu fluida yang mengalir dengan aliran tunak dan perhatikan bagian 1 dan 2 dari pipa (Gambar 1). Misalkan:

A1 dan A2 adalah luas penampang pipa pada ujung 1 dan 2 ρ1dan ρ2 adalah massa jenis fluida pada 1 dan 2

v1 dan v2 adalah kecepatan partikel-partiekel pada 1 dan 2

Selama selang waktu ∆t, fluida pada 1 bergerak ke kanan menempuh jarak x1 = v1∆t dan fluida pada 2 bergerak ke kanan menempuh jarak x2 = v2∆t. Oleh karena itu, volume V1 = A1 x1 akan masuk ke pipa pada bagian 1 dan volume V2 = A2 x2

akan keluar dari bagian 2.Maka diperoleh persamaan kontinuitas:

𝐴1𝑣1 = 𝐴2𝑣2 = 𝐴3𝑣3 = ⋯ = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛……….. (1)

7

Pada fluida tak termampatakn hasil kali antara kelajuan fluida dan luas penampang selalu konstan. 𝐴𝑣 = 𝑄, dimana Q adalah debit fluida. Oleh karena itu, persamaan kontinuitas untuk fluida tak termampatkan dapat juga dinyatakan sebagai persamaan debit konstan.

𝑄1 = 𝑄2 = 𝑄3 = ⋯ = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛………. (2)

Pada fluida tak termampatkan, debit fluida di titik mana saja selalu konstan.

c. Perbandingan Kecepatan Fluida dengan Luas Diameter Penampang

Persamaan kontinuitas yang dinyatakan oleh persamaan 1 dapat diubah dalam bentuk

𝐴₁𝑣₁ = 𝐴₂𝑣₂ 𝑣₁

𝑣₂ =𝐴₂

𝐴₁… … … . (3)

Kelajuan aliran fluida tak termampatkan berbanding terbalik dengan luas penampang yang dilaluinya.

Pernyataan di atas menyatakan bahwa jika penampang pipa lebih besar, kelajuan fluida di titik itu lebih kecil. Umumnya, diameter pipa dapat dianggap berbentuk lingkaran dengan luas A = π r² = ^πD₄², dimana r adalah jari-jari pipa dan D adalah diameter pipa. Jika dimasukkan ke dalam persamaan 3 maka diperoleh:

𝑣₁ 𝑣2 =𝐴₂

𝐴1 → 𝑣₁

𝑣2 = 𝜋 𝑟₂² 𝜋 𝑟₁² =

𝜋𝐷₂² 𝜋𝐷4₁² 4 𝑣1

𝑣₂ = (𝑟2

𝑟₁)² = (𝐷2

𝐷₁)²… … … . (4)