Isi
Tingkat aliran volume adalah istilah dalam fisika yang menggambarkan seberapa banyak materi - dalam hal dimensi fisik, bukan massa - bergerak melalui ruang per satuan waktu. Misalnya, ketika Anda menjalankan keran dapur, sejumlah air tertentu (yang dapat Anda ukur dalam ons cairan, liter atau yang lainnya) keluar dari bukaan keran dalam jumlah waktu tertentu (biasanya detik atau menit). Jumlah ini dianggap sebagai laju aliran volume.
Istilah "laju aliran volume" hampir selalu berlaku untuk cairan dan gas; benda padat tidak "mengalir," meskipun benda itu juga dapat bergerak dengan kecepatan stabil melalui ruang.
Persamaan Laju Volume Volume
Persamaan dasar untuk masalah semacam ini adalah
Q = AV
dimana Q adalah laju aliran volume, SEBUAH adalah luas penampang yang ditempati oleh material yang mengalir, dan V adalah kecepatan rata-rata aliran. V dianggap rata-rata karena tidak setiap bagian dari fluida yang mengalir bergerak dengan kecepatan yang sama. Sebagai contoh, ketika Anda melihat air sungai mengalir dengan mantap pada sejumlah galon per detik, Anda melihat bahwa permukaan memiliki arus yang lebih lambat di sini dan yang lebih cepat di sana.
Penampang sering merupakan lingkaran dalam masalah laju aliran volume, karena masalah ini sering menyangkut pipa melingkar. Dalam hal ini, Anda menemukan area SEBUAH dengan mengkuadratkan jari-jari pipa (yang setengah diameter) dan mengalikan hasilnya dengan pi konstan (π), yang memiliki nilai sekitar 3,14159.
SI biasa (Dari bahasa Perancis untuk "sistem internasional," sama dengan "metrik") unit laju aliran adalah liter per detik (L / dt) atau mililiter per menit (mL / mnt). Karena AS telah lama menggunakan satuan imperial (Inggris), masih jauh lebih umum untuk melihat laju aliran volume yang dinyatakan dalam galon / hari, galon / menit (gpm) atau kaki kubik per detik (cfs). Untuk menemukan laju aliran volume dalam unit yang tidak biasa digunakan untuk tujuan ini, Anda dapat menggunakan kalkulator laju aliran online seperti yang ada di Sumber Daya.
Laju aliran massa
Kadang-kadang, Anda ingin tahu bukan hanya volume cairan yang bergerak per satuan waktu, tetapi jumlah massa yang diwakilinya. Ini jelas penting dalam rekayasa, ketika harus tahu berapa berat pipa atau saluran fluida lain atau reservoir yang bisa dipegang dengan aman.
Rumus laju aliran massa dapat diturunkan dari rumus laju aliran volume dengan mengalikan seluruh persamaan dengan densitas fluida, ρ. Ini mengikuti dari fakta bahwa kepadatan adalah massa dibagi dengan volume, yang juga berarti bahwa massa sama dengan massa kali volume. Persamaan aliran volume sudah memiliki satuan volume per satuan waktu, jadi untuk mendapatkan massa per satuan waktu, Anda hanya perlu mengalikan kepadatannya.
Oleh karena itu persamaan laju aliran massa
ṁ = ρAV
ṁ, atau "m-dot," adalah simbol biasa untuk laju aliran massa.
Masalah Tingkat Aliran Volume
Katakanlah Anda diberi pipa dengan jari-jari 0,1 m (10 cm, sekitar 4 inci) dan diberi tahu bahwa Anda perlu menggunakan pipa ini untuk mengalirkan seluruh tangki air penuh dalam waktu kurang dari satu jam. Tangki adalah sebuah silinder dengan ketinggian (h) 3 meter dan diameter 5 meter. Seberapa cepat aliran air perlu bergerak melalui pipa, dalam m3/ s, untuk menyelesaikan pekerjaan ini? Rumus untuk volume silinder adalah π_r_2h.
Persamaan bunga adalah Q = AV, dan variabel yang Anda selesaikan adalah V.
Pertama, hitung volume air dalam tangki, dengan mengingat bahwa jari-jarinya setengah diameter:
π × (2,5 m)2 × 3 m = 58,9 m3
Kemudian, tentukan jumlah detik dalam satu jam:
60 s / mnt × 60 mnt / jam = 3600 dtk
Tentukan laju aliran volume yang dibutuhkan:
Q = 58,9 m3/ 3600 s = 0,01636 m3/ s
Sekarang tentukan area SEBUAH pipa drainase Anda:
π × (0.1)2 = 0,0314 m2
Jadi dari persamaan untuk laju aliran volume yang Anda miliki
V = Q/SEBUAH
= 0,01636 m3/ s ÷ 0,0314 m2
= 0,52 m / s = 52 cm / s
Air harus dipaksa melalui pipa dengan kecepatan cepat tetapi masuk akal sekitar setengah meter, atau sedikit lebih dari 1,5 meter, per detik untuk mengalirkan tangki dengan benar.