Cara Menghitung Debit Air dalam Pipa
Pipa merupakan saluran tertutup umumnya memiliki penampang berbentuk lingkaran yang digunakan untuk mengalirkan fluida. Jenis wujud zat fluida yang dialirkan melalui pipa umumnya zat cair namun bisa juga gas. Konsep aliran pada pipa harus dalam kondisi pipa terisi penuh dengan air.
Persamaan cara menghitung debit air
Debit air merupakan banyaknya volume zat cair yang melalui penampang (pipa) dalam tiap satuan waktu. Secara matematis dapat ditulis persamaannya sebagai berikut:
Q = V/t …………………………………………………….(1)
Keterangan:
Q= debit
V= volume fluida
t= waktu (s)
Jika terdapat dua penampang atau pipa yang berpindah dari pipa yang berbeda ukuran dalam waktu teretentu (t) maka jika volume fluida mengalir pada penampang 1 (A1) dengan penampang 2 (A2). Maka dapat didapat persamaan:
A1 V1 = A2. V2…………………………………….(2)
Keterangan:
A1 dan A2 = luas penampang 1 dan 2 (m2)
V1 dan v2 = kecepatan aliran fluida di 1 dan 2 (m/s)
Persamaan tersebut disebut persamaan kontinuitas yang menyatakan bahwa jika fluida tidak kompresibel hasil kali atara kecepatan fluida dan luas penampang selalu tetap. Perkalian antara luas penampang dan kecepatan dinamakan debit. (baca juga: Persamaan gas ideal)
Persamaannya dapat dirumuskan secara matematis sebagai berikut:
Q =A. v…………………………………………..(3)
Keterangan :
Q = debit (m3/s)
A = luas penampang pipa (m2)
v = kecepatan aliran fluida (m/s)
Satuan Debit
Sementara itu debit adalah volume zat cair yang mengalir persatuan waktu, maka satuan debit itu satuan volume persatuan waktu sebagai contoh m³/detik, m³/jam, liter/detik, liter/jam, ml/detik, dan lain sebagainya. (baca: Macam-macam satuan Internasional)
Cara Menghitung Debit Air dalam Pipa
Komponen variabel untuk dapat menghitung debit air dalam pipa yaitu Volume (V), waktu (t), Luas penampang (A), dan kecepatan (v).
Berikut adalah contoh cara mnghitung debit air dalam pipa dengan menggunakan persamaan diatas.
Contoh Soal 1
sebuah pipa dalam satu menit mengeluarkan ai sebanyak 12 liter. Berapa debit air yang keluar dari pipa tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui
V = 12 liter
t = 1 menit = 60 detik
Ditanyakan: Q…………….?
Jawab:
Q = V/t = 12/60 = 0,2 liter/detik
Jadi debit air yang keluar pipa yaitu 0,2 liter/detik
Contoh Soal 2
Air mengalir pada pipa dan dikeluarkan melalui keran dan ditampung dengan ember sebanyak 5 liter. Waktu yang diperlukan untuk memenuhi ember tersebut adalah 20 detik. Berapa debit kecepatan aliran pada keran tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui
V = 5 liter
t = 20 detik
Ditanyakan: Q…………….?
Jawab:
Q = V/t = 5/20 = 0,25 liter/detik
Jadi debit air yang keluar pipa yaitu 0,25 liter/detik
Contoh Soal 2
Pipa mengalirkan air sebanyak 216 liter air dalam waktu 10 menit. Berapa debit aliran pipa air tersebut dinyatakan dengan satuan cm³/ detik?
Penyelesaian :
Diketahui :
Volume (V) = 216 liter = 216.000 cm³
Waktu (t) = 10 menit = 10 x 60 = 600 detik
Ditanya : Debit (Q)……………?
Jawab :
Q = V/t = 216.000/600 = 360 cm³/detik
Jadi debit aliran pipa air adalah 360 cm³/detik
Contoh Soal 4
Kolam renang berbentuk persegi memiliki panjang sisi 3 m dengan kedalaman 4 meter diisi dengan menggunakan air yang dialirkan pada pipa. Waktu yang dibutuhkan sekitar 5 jam untuk dapat mengisi kolam renang hingga penuh. Berapa liter/detik debit air yang keluar dari pipa tersebut?
Penyelesaian :
Diketahui :
Panjang sisi persergi = 3meter ; tinggi = 4 meter
Waktu (t) = 3 jam = 5 x 3600 = 18.000 detik
Ditanya : Debit (Q)…………..?
Jawab :
Mencari Volume kolam renang terlebih dahulu:
V = sisi x sisi x tinggi
V = 3 x 3 x 4 = 36 m3 = 36.000 liter
Kemudian dihitung debit airnya:
Q = V/t = 36.000/18.000 = 2 liter / detik
Jadi debit air yang keluar dari pipa yang mengaliri isi kolam renang adalah 2 liter/detik
Baca juga:
Contoh Soal 5
Terdapat dua pipa dengan luas penampang berbeda dialiri air. Ujung pertama memiliki luas 40 cm2 dan yang kedua luas penampangnya 5 cm2. Pada penampang pertama air mengalir dengan kecepatan 4 m/s. tentukan:
- kecepatan pada penampang kecil
- debit air
Penyelesaian
Diketahui
A1 = 40 cm2 = 40 x 10-4 m2; A2 = 5 cm2 =5 x 10-4 m2 ; v1 = 4 m/s
Ditanyakan: 1. v2……? 2. Q…………?
Jawab:
1. A1.v1=A2.v2 => v2 = (A1.v1)/ A2 => v2 = (40 x 10-4 m2 ) (4)/5 x 10-4 m2 = 32 m/s
Jadi, kecepatan di penampang kedua atau pipa kecil adalah 32 m/s
2. Q = A.v =40 x 10-4m2x 4 m/s = 1,6 x 10-2 m3/s.
Jadi debit aliran air pada pipa tersebut adalah 1,6 x 10-2 m3 /s.
Contoh Soal 6:
Pipa dengan diameter 12 cm menyempit pada ujungnya dengan diameter 8 cm. Jika kecepatan aliran air yang bear adalah 10 m/s. Berapa kecepatan aliran air di pipa yang kecil dan debit air pada pipa tersebut? (π = 3,14)
Penyelesaian:
Diketahui:
D1 =12 cm = 0,12 m ; D2 =8 cm = 0,08 m ; v1= 10 m/s
Ditanyakan: v1 & Q………..?
Jawab:
Pertama kita harus mencari luas penampang pipa dengan persamaan:
A = luas lingkaran
A = ¼ B D2
Ketika dimasukan ke dalam persamaan maka persamaan akan menjadi:
A1.v1=A2.v2
(¼ π D1 2 ) v1 = (¼ π D2 2 ) v2
v2 = (D1 2 / D2 2) x v1
sehingga untuk mencari kecepatan v2
1.v2 = (D1 / D2) 2 x v1 => v2 = (12/8)2 x 10 = 22, 5 m/s
jadi kecepatan pada pipa kecil adalah 22,5 m/s
2. Q……?
Q = A.v
Q = (¼ B D2 ) x 10 m/s = (1/4)(3,14)(0,12)2 x 10 = 0,113 m3/s
jadi debit air pada pipa adalah 0,113 m3/s
Demikian uraian penjelasan mengenai cara menghitung debit air. Semoga bermanfaat.
