Rumus debit air lengkap dengan pengertian, penerapannya, dan contoh soal

Brilio.net - Kamu pasti sudah nggak asing lagi dengan materi debit air dalam ilmu fisika. Yap, debit air adalah debit air adalah jumlah volume air yang mengalir melalui suatu titik atau saluran dalam suatu periode waktu tertentu.

Debit air juga digunakan untuk mengukur seberapa banyak air yang melewati suatu titik dalam saluran atau sistem tertentu dalam jangka waktu tertentu. Debit air menjadi salah satu parameter penting dalam pemahaman dan pengelolaan sumber daya air, perancangan sistem perpipaan, analisis aliran sungai, pembangkit listrik tenaga air, dan banyak aplikasi lainnya.

Nah, untuk dapat menghitung debit perlu mengetahui rumus debit air terlebih dahulu. Kali ini brilio.net bakal membahas rumus debit air lengkap dengan pengertian, penerapannya, dan contoh soal yang dirangkum dari berbagai sumber pada Rabu (11/10).

Pengertian debit air.

foto: Pexels/Frans van Heerden

Debit air adalah jumlah volume air yang mengalir melalui suatu titik atau saluran dalam suatu periode waktu tertentu. Debit air diukur dalam satuan volume per satuan waktu, seperti liter per detik (L/s), meter kubik per detik (m/s), atau gallon per menit (GPM), tergantung pada sistem satuan yang digunakan. Ini mengindikasikan seberapa cepat atau seberapa banyak air yang melewati suatu titik dalam saluran atau sistem tertentu.

Rumus debit air.

foto: Unsplash/JESHOOTS.COM

Rumus yang digunakan untuk menghitung debit air tergantung pada konteksnya, di bawah ini adalah beberapa rumus debit air yang dapat digunakan dalam berbagai kondisi:

1. Rumus Hukum Kontinuitas.
Rumus ini digunakan untuk menghitung debit air dalam saluran atau pipa jika diketahui luas penampang saluran (A) dan kecepatan aliran air (V) pada dua titik yang berbeda dalam saluran. Debit air dapat dihitung dengan menggunakan hukum kontinuitas:

Q = A1V1 = A2V2

Di mana Q adalah debit air, A1 dan A2 adalah luas penampang saluran pada dua titik yang berbeda, dan V1 serta V2 adalah kecepatan aliran air pada kedua titik tersebut.

2. Rumus Kecepatan Rata-rata.
Rumus kecepatan rata-rata dapat digunakan untuk menghitung debit air jika diketahui luas penampang saluran dan jumlah waktu yang dibutuhkan untuk air mengalir dari satu titik ke titik lain. Rumusnya adalah sebagai berikut:

Q = A x v

Dimana Q adalah debit air, A adalah luas penampang saluran, dan v adalah kecepatan rata-rata aliran air.

3. Rumus Dasar Aliran Turbin.
Dalam bidang Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), rumus debit air dapat dihitung dengan menggunakan prinsip energi kinetik dan potensial:

Q = P/( x g x h)

Dimana Q adalah debit air, P adalah daya, adalah kerapatan air, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah ketinggian jatuh air.

Penerapan debit air dalam kehidupan sehari-hari.

foto: Pexels/Denitsa Kireva

Debit air adalah parameter yang cukup penting dalam berbagai bidang dan juga kehidupan sehari-hari. Contoh penerapan debit air di keseharian adalah sebagai berikut.

1. Sumber Air.
Debit air digunakan untuk mengukur jumlah air yang dapat diambil dari sumber air, seperti sungai, danau, atau sumur.

2. Irigasi.
Dalam pertanian, debit air digunakan untuk mengatur pasokan air ke lahan pertanian untuk irigasi tanaman.

3. Pemrosesan Air.
Dalam instalasi pengolahan air, debit air digunakan untuk mengukur jumlah air yang diolah untuk pasokan air minum atau pemakaian industri.

4. Perpipaan.
Debit air adalah parameter penting dalam perpipaan rumah tangga, komersial, dan industri. Debit air digunakan untuk mengukur seberapa banyak air yang dapat dipompa atau dialirkan melalui pipa untuk keperluan berbagai aplikasi, seperti air minum, pemanas air, dan sanitasi.

5. Energi Hidro.
Dalam Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), debit air digunakan untuk mengukur jumlah air yang mengalir melalui turbin untuk menghasilkan energi listrik.

6. Analisis Lingkungan.
Debit air juga penting dalam analisis lingkungan untuk memahami aliran sungai, pola hujan, dan manajemen sumber daya alam.

Contoh soal debit air.

Soal 1:
Luas penampang saluran adalah 2 m, dan kecepatan aliran air di saluran tersebut adalah 3 m/s. Berapa debit air yang mengalir dalam saluran tersebut?

Jawaban:
Q = A x V
Q = 2 m x 3 m/s = 6 m/s
Jadi, debit air yang mengalir adalah 6 meter kubik per detik (m/s).

Soal 2:
Sebuah pipa memiliki luas penampang 0,5 m. Air mengalir dalam pipa tersebut dengan kecepatan 4 m/s. Berapa debit air dalam pipa tersebut?

Jawaban:
Q = A x V
Q = 0,5 m x 4 m/s = 2 m/s
Jadi, debit air dalam pipa tersebut adalah 2 meter kubik per detik (m/s).

Soal 3:
Sebuah sungai memiliki lebar 10 meter dan kedalaman 2 meter. Air mengalir dalam sungai tersebut dengan kecepatan 2 m/s. Berapa debit air sungai ini?

Jawaban:
Q = A x V
Q = (10 m x 2 m) x 2 m/s = 40 m x 2 m/s = 80 m/s
Debit air sungai ini adalah 80 meter kubik per detik (m/s).

Soal 4:
Sebuah aliran air sungai memiliki debit 120 m/s. Jika lebar sungai adalah 6 meter, berapa kecepatan aliran airnya?

Jawaban:
Q = A x V
V = Q / A
V = 120 m/s / 6 m = 20 m/s
Jadi, kecepatan aliran air sungai ini adalah 20 meter per detik (m/s).

Soal 5:
Sebuah saluran air dengan lebar 1,5 meter memiliki debit air 0,6 m/s. Berapa kecepatan aliran air dalam saluran tersebut?

Jawaban:
Q = A x V
V = Q / A
V = 0,6 m/s / 1,5 m = 0,4 m/s
Kecepatan aliran air dalam saluran ini adalah 0,4 meter per detik (m/s).

Soal 6:
Sebuah pipa dengan luas penampang 0,2 m memiliki debit air 1,2 m/menit. Berapa kecepatan aliran air dalam pipa tersebut dalam satuan m/s?

Jawaban:
Dalam kasus ini, kita perlu mengubah debit air ke satuan m/s terlebih dahulu.
1 m/menit = 1/60 m/s
Q = 1,2 m/menit = (1,2/60) m/s = 0,02 m/s

Q = A x V
V = Q / A
V = 0,02 m/s / 0,2 m = 0,1 m/s
Jadi, kecepatan aliran air dalam pipa tersebut adalah 0,1 meter per detik (m/s).

Soal 7:
Sebuah sungai dengan kecepatan aliran 2 m/s dan lebar 15 meter memiliki debit air berapa m/s?

Jawaban:
Q = A x V
Q = 15 m x 2 m/s = 30 m/s
Debit air sungai ini adalah 30 meter kubik per detik (m/s).

Soal 8:
Sebuah kolam renang memiliki luas 150 m dan aliran air masuk ke kolam tersebut sebesar 0,4 m/menit. Berapa lama waktu yang diperlukan untuk mengisi kolam hingga penuh dalam jam?

Jawaban:
Dalam kasus ini, kita perlu mengubah debit air ke satuan m/jam terlebih dahulu.
1 m/menit = 60 m/jam
Q = 0,4 m/menit = (0,4 x 60) m/jam = 24 m/jam

Soal 9:
Sebuah pipa dengan luas penampang 0,1 m memiliki debit air 0,5 m/s. Berapa kecepatan aliran air dalam pipa tersebut dalam satuan m/menit?

Jawaban:
Dalam kasus ini, kita perlu mengubah debit air ke satuan m/menit.
1 m/s = 60 m/menit
Q = 0,5 m/s = 0,5 x 60 m/menit = 30 m/menit

Q = A x V
V = Q / A
V = 30 m/menit / 0,1 m = 300 m/menit
Jadi, kecepatan aliran air dalam pipa tersebut adalah 300 meter per menit (m/menit).

Soal 10:
Sebuah sungai dengan debit air 240 m/s memiliki lebar 12 meter. Berapa kedalaman sungai tersebut?

Jawaban:
Q = A x V
V = Q / A
V = 240 m/s / 12 m = 20 m/s

Kemudian, kita dapat menggunakan rumus debit air untuk mencari kedalaman:
Q = A x V
A = Q / V
A = 240 m/s / 20 m/s = 12 m

Jadi, kedalaman sungai tersebut adalah 12 meter.