Contoh Soal Venturimeter dengan Manometer

admin 20 April 2023pendidikan66 Views

Anda mungkin sudah familiar dengan alat yang bernama venturimeter. Venturimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran fluida dalam suatu pipa. Alat ini memanfaatkan prinsip Bernoulli untuk mengukur aliran fluida. Dalam penggunaannya, venturimeter sering dipasangkan dengan alat yang disebut manometer. Manometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan fluida.

Daftar Isi tampilkan

Cara Kerja Venturimeter

Bagaimana cara kerja venturimeter? Venturimeter bekerja berdasarkan prinsip Bernoulli. Prinsip Bernoulli menyatakan bahwa jika kecepatan fluida meningkat, maka tekanan fluida akan menurun. Hal ini berarti bahwa jika fluida mengalir dari pipa yang lebar ke pipa yang lebih sempit, maka kecepatan fluida akan meningkat dan tekanan fluida akan menurun.

Dalam venturimeter, pipa yang lebar disebut pipa masuk atau pipa pendek, sedangkan pipa yang lebih sempit disebut pipa leher atau pipa difuser. Ketika fluida mengalir dari pipa masuk ke pipa leher, kecepatan fluida akan meningkat dan tekanan fluida akan menurun. Perbedaan tekanan ini akan menyebabkan fluida mengalir ke atas pipa manometer.

Cara Kerja Manometer

Manometer bekerja dengan memanfaatkan perbedaan tekanan fluida. Ketika fluida mengalir dari pipa masuk ke pipa leher venturimeter, tekanan fluida di pipa leher akan lebih rendah daripada tekanan fluida di pipa masuk. Perbedaan tekanan ini akan menyebabkan fluida naik di pipa manometer.

Manometer terdiri dari dua jenis, yaitu manometer cair dan manometer udara. Manometer cair menggunakan cairan sebagai media pengukur tekanan, sedangkan manometer udara menggunakan udara sebagai media pengukur tekanan.

Contoh Soal Venturimeter dengan Manometer

Sebagai contoh, misalkan kita memiliki venturimeter dengan pipa masuk berdiameter 10 cm dan pipa leher berdiameter 5 cm. Kecepatan fluida di pipa masuk adalah 10 m/s. Tentukan kecepatan fluida di pipa leher dan perbedaan tekanan di pipa leher.

Langkah pertama adalah menentukan luas penampang pipa masuk dan pipa leher. Luas penampang pipa masuk adalah:

L = πr² = π(10/2)² = 78,5 cm²

Luas penampang pipa leher adalah:

L = πr² = π(5/2)² = 19,6 cm²

Selanjutnya, kita dapat menggunakan persamaan Bernoulli untuk menghitung kecepatan fluida di pipa leher. Persamaan Bernoulli adalah:

P₁ + 1/2ρv₁² = P₂ + 1/2ρv₂²

Di mana:

P₁ = tekanan di pipa masuk

v₁ = kecepatan fluida di pipa masuk

P₂ = tekanan di pipa leher

v₂ = kecepatan fluida di pipa leher

ρ = densitas fluida

Dalam hal ini, kita dapat mengabaikan perubahan energi potensial karena kita hanya memperhitungkan perubahan energi kinetik dan tekanan. Juga, kita dapat mengabaikan densitas fluida karena kita tidak diberikan informasi tentang densitas fluida.

Dari persamaan Bernoulli, kita dapat menyelesaikan untuk v₂:

v₂ = √[2(P₁ – P₂)/ρ + v₁²]

Untuk menentukan perbedaan tekanan di pipa leher, kita dapat menggunakan persamaan:

ΔP = ρgh

Di mana:

ρ = densitas fluida

g = percepatan gravitasi (9,81 m/s²)

h = ketinggian fluida di pipa manometer

Dalam hal ini, kita dapat mengabaikan densitas fluida karena kita tidak diberikan informasi tentang densitas fluida. Kita juga dapat mengabaikan percepatan gravitasi karena kita hanya perlu menentukan perbedaan tekanan.

Perbedaan tekanan di pipa leher adalah:

ΔP = P₁ – P₂

Kita dapat menentukan ketinggian fluida di pipa manometer dengan menggunakan alat bantu seperti jangka sorong atau penggaris. Misalkan ketinggian fluida di pipa manometer adalah 20 cm.

Jadi, kecepatan fluida di pipa leher adalah:

v₂ = √[2(P₁ – P₂)/ρ + v₁²] = √[2(1 atm – 0,8 atm)/ρ + (10 m/s)²] = 13,4 m/s

Perbedaan tekanan di pipa leher adalah:

ΔP = P₁ – P₂ = (1 atm – 0,8 atm) = 0,2 atm

Ketinggian fluida di pipa manometer adalah:

h = 20 cm

Kesimpulan

Dalam contoh soal di atas, kita menggunakan venturimeter dan manometer untuk mengukur kecepatan fluida dan perbedaan tekanan di pipa leher. Dalam penggunaannya, venturimeter dan manometer dapat digunakan untuk mengukur aliran fluida dalam berbagai aplikasi, seperti dalam sistem pengairan, sistem pendingin, dan sistem pembakaran. Dengan menguasai cara kerja venturimeter dan manometer, Anda dapat mengukur aliran fluida dengan akurat dan efektif.