Berikut adalah contoh soal hidrolika beserta jawabannya:

Soal:

Sebuah pipa yang horizontal mengalirkan air dengan debit aliran 0,02 m³/s. Pipa tersebut memiliki panjang 100 meter dan diameter 0,5 meter. Jika panjang pipa tersebut memiliki kehilangan tekanan akibat gesekan yang sebesar 3000 Pa, hitunglah:

1. Kecepatan aliran air di dalam pipa.
2. Reangka Reynolds untuk aliran air tersebut.
3. Apakah aliran air ini laminar atau turbulen?

Diketahui:

• Debit aliran, $Q = 0,02 \, \text{m}^3/\text{s}$
• Panjang pipa, $L = 100 \, \text{m}$
• Diameter pipa, $D = 0,5 \, \text{m}$
• Kehilangan tekanan ($\Delta P$) = 3000 Pa
• Kerapatan air, $\rho = 1000 \, \text{kg/m}^3$
• Viskositas dinamis air, $\mu = 1 \times 10^{-3} \, \text{Pa.s}$

---

Penyelesaian:

1. Menghitung Kecepatan Aliran (v):

   Kecepatan aliran dalam pipa dapat dihitung dengan rumus debit aliran $Q$: $Q = v \cdot A$ Di mana $A$ adalah luas penampang pipa. Untuk pipa berbentuk lingkaran, luas penampangnya adalah: $A = \pi \left( \frac{D}{2} \right)^2$ Maka, $A = \pi \left( \frac{0,5}{2} \right)^2 = \pi (0,25)^2 = 0,19635 \, \text{m}^2$

   Sehingga, kecepatan aliran $v$ adalah: $v = \frac{Q}{A} = \frac{0,02}{0,19635} = 0,1019 \, \text{m/s}$

2. Menghitung Bilangan Reynolds (Re):

   Bilangan Reynolds untuk aliran dalam pipa dapat dihitung dengan rumus: $Re = \frac{\rho \cdot v \cdot D}{\mu}$ Substitusikan nilai-nilai yang diketahui: $Re = \frac{1000 \cdot 0,1019 \cdot 0,5}{1 \times 10^{-3}} = \frac{50,95}{1 \times 10^{-3}} = 50950$ Bilangan Reynolds yang dihitung adalah 50950.

3. Menentukan Jenis Aliran:

   Jika $Re$ lebih besar dari 4000, maka aliran dianggap turbulen. Karena $Re = 50950$, yang lebih besar dari 4000, maka aliran ini adalah aliran turbulen.

---

Jawaban Akhir:

1. Kecepatan aliran air adalah $0,1019 \, \text{m/s}$.
2. Bilangan Reynolds untuk aliran air adalah $50950$.
3. Aliran air ini bersifat turbulen.

---

Pertanyaan Lanjutan:

1. Apa yang dimaksud dengan kehilangan tekanan akibat gesekan dalam pipa?
2. Bagaimana cara menghitung tekanan dalam pipa menggunakan persamaan Bernoulli?
3. Apa perbedaan antara aliran laminar dan aliran turbulen?
4. Mengapa bilangan Reynolds dapat mempengaruhi jenis aliran dalam pipa?
5. Bagaimana cara mengurangi gesekan dalam pipa agar efisiensi aliran meningkat?

Tip:
Untuk menghitung debit aliran secara akurat, pastikan untuk menggunakan ukuran pipa yang tepat serta memahami cara menghitung luas penampang dengan benar, terutama jika pipa tidak berbentuk lingkaran sempurna.