Post on 13-May-2023
DINAMIKA FLUIDA
Persamaan Kontinuitas
2211 AvAv
QQQQ
vAQdebit
keluarCmasukB
V1
V2
Debit keluar = debit masuk
Tempat penampungan air di sebuah rumah
mengalami kebocoran, air yang bocor itu
ditampung dengan menggunakan ember
berukuran 3 liter, setiap 5 menit ember harus
diganti karena penuh air, apabila lubang bocor
berukuran 2 mm2, kecepatan keluarnya air
adalah ….
a. 5 m/s d. 3 m/s
b. 4 m/s e. 2 m/s
c. tidak ada jawaban
Persamaan Bernoulli
PERSAMAAN BERNOULLI
Dx1
Dx2v1
v2
P1A1
P2A2
y1
y2
111 xFW D
111 xAP D
VPD 1
222 xFW D
222 xAP D
VPD 2
Usaha total
: VPPW D )( 21
Perubahan energi kinetik :2
1212
221 )()( vmvmK DDD
Perubahan energi potensial :
12 mgymgyU DDD
Teorema Usaha - Energi :
UKW
12
2
1212
221
21 )()()( mgymgyvmvmVPP DDDDD
12
2
1212
221
21 gygyvvPP
V
m
D
D
2
2
221
21
2
121
1 gyvPgyvP
konstan2
21 gyvP
Viskositas
Hukum Stokes
Viskositas (kekentalan) berasal dariperkataan Viscous (Soedojo, 1986). Suatubahan apabila dipanaskan sebelum menjadicair terlebih dulu menjadi viscous yaitumenjadi lunak dan dapat mengalir pelan-pelan. Viskositas dapat dianggap sebagaigerakan di bagian dalam (internal) suatufluida (Sears & Zemansky, 1982).
Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan
ke dalam fluida kental, misalnya kelereng
dijatuhkan ke dalam kolam renang yang airnya
cukup dalam, nampak mula-mula kelereng
bergerak dipercepat. Tetapi beberapa saat
setelah menempuh jarak cukup jauh, nampak
kelereng bergerak dengan kecepatan konstan
(bergerak lurus beraturan).
Ini berarti bahwa di samping gaya berat dan
gaya apung zat cair masih ada gaya lain yang
bekerja pada kelereng tersebut. Gaya ketiga ini
adalah gaya gesekan yang disebabkan oleh
kekentalan fluida.
Satuan viskositas fluida dalam sistem
cgs adalah dyne det cm-2, yang biasa
disebut dengan istilah poise di mana
1 poise = 1 dyne det cm-2.
Viskositas dipengaruhi oleh perubahan
suhu. Apabila suhu naik maka viskositas
menjadi turun atau sebaliknya.
Sebuah bola padat memiliki rapat massa ρbdan berjari-jari r dijatuhkan tanpa kecepatanawal ke dalam fluida kental memiliki rapat massaρf, di mana ρb > ρf. Telah diketahubahwa bolamula-mula mendapat percepatan gravitasi,namun beberapa saat setelah bergerak cukupjauh bola akan bergerak dengan kecepatankonstan. Kecepatan yang tetap ini disebutkecepatan akhir vT atau kecepatan terminal yaitupada saat gaya berat bola samadengan gayaapung ditambah gaya gesekan fluida.
Tegangan Permukaan & Kapilaritas
Dalam peristiwa sehari-hari dapat diamatiseperti serangga dapat berjalan diatas permukaan air
jarum atau silet dapat diletakkan di ataspermukaan air dengan hati-hati
kecenderungan tetes air berbentuk bola, dsb
Fenomena ini menunjukkan permukaan air mempunyai semacam stress tekan atautegang muka zat cair.
Secara sederhana gaya permukaan zat cairdapat dinyatakan sebagai gaya per satuanpanjang
= koefisien tegang muka.
Gaya ini berkurang dengan meningkatnyatemperatur dan berubah jika ada larutan-larutanlain. Umumnya gaya per satuan panjang diukurpada suhu 200 C , misalnya untuk air sebesar :
73 dyne/cm = 0, 073 N/m
1 dyne = 10−5N/m.
Kapilaritas
Gejala kapiler atau kapilaritas adalah peristiwa
naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler
disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di
dalam zat cair (adhesi dan kohesi)
Gaya kohesi adalah tarik-menarik antara molekul-
molekul di dalam suatu zat cair.
Gaya adhesi adalah tarik menarik antara molekul
dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan
wadah di mana zat cair berada.
Gejala kapiler pada meniscus cekung (air) akan naik di dalam pipa kapiler, makin kecil lubang pipa kapiler makintinggi naiknya zat cair.
Pada meniskus cembung (raksa) akan turun di dalampipa kapiler, Makin kecil lubang pipa kapiler, maka makinrendah penurunan zat cair.Gejala kapiler tergantung padakohesi dan adhesi.
Dalam kehidupan sehari-hari gejala kapilaritas seringkita temui misalnya:
Naiknya minyak melalui sumbu kompor.
Penghisapan air dari tanah oleh akar tanaman menuju dau melaluipembuluh kayu pada batang.
Air membasahi dinding kamar mandi sehingga dinding menjadilembab.
Penghisapan air pada lantai dengan kain pel.
Penghisapan air pada badan setelah mandi dengan handuk.
HIDROLIKA
Dalam sistem hidrolik fluida cair berfungsi sebagai penerus gaya.
Minyak mineral adalah jenis fluida cair yang umum dipakai. Pada
prinsipnya mekanika fluida dibagi menjadi 2 bagian yaitu:
1. Hidrostatik :
yaitu mekanika fluida dalam keadaan diam disebut juga teorI
persamaan kondisi dalam fluida diam. Energi yang dipindahkan dari
satu bagian ke bagian lain dalam bentuk energi tekanan. Contohnya
adalah pesawat tenaga hidrolik.
2. Hidrodinamik :
yaitu mekanika fluida yang bergerak, disebut juga teori aliran fluida
yang mengalir. Dalam hal ini kecepatan aliran fluida cair yang
berperan memindahkan energi. Contohnya Energi pembangkit listrik
tenaga turbin air pada jaringan tenaga hidro elektrik.
Aplikasi sistem hidrolik pada alat-alat berat
Prinsip Hukum Pascal
Perhitungan gaya hydrolik Torak pada bejana berhubungan
dengan luas penampang berbeda,
Tak Mampu mampat
Fungsi
Pompa sebagai alat pemindahan fluida melalui saluran
terbuka / tertutup di dasarkan dengan adanya peningkatkan
energi mekanika fluida. Tambahan energi ini akan
meningkatkan kecepatan dan tekanan fluida.
Sistem kerja
Ada dua jenis pompa mekanisme kerja pompa
- Displacement Pump
- Roto Dinamic Pump
Displacement Pump
yang termasuk tipe ini adalah
reciprocating pump, yang mempunyai
mekanisme kerja : sebuah piston yang
mendorong fluida yang ada di dalam silender
dengan sebuah tekanan, kemudian
mendorong fluida tersebut keluar dari
silender.
Di dalam silender pompa liquida/ zat cair
ditarik melalui katup pemasuk kedalam
silender dengan menarik piston, kemudian
didorong keluar melalui katup pembuang
pada saat langkah kembali
Tak Mampu mampat
Tak Mampu mampat
Displacement Pump
Tipe lain dari pompa jenis ini adalah rotary pump
Di dalam pompa ini ada dua rotari gear yang arah bekerjanya saling
berlawanan sehingga menyebabkan adanya fluida yang tertarik ke
dalam rongga silender, kemudian putaran impeler tersebut
mendorong fulida keluar
Tak Mampu mampat
Displacement Pump
Tipe lain dari pompa jenis ini adalah rotary pump
Di dalam pompa ini ada dua rotari gear yang arah bekerjanya saling
berlawanan sehingga menyebabkan adanya fluida yang tertarik ke dalam
rongga silender, kemudian putaran impeler tersebut mendorong fulida keluar
Tak Mampu mampat
Roto Dynamic Pump
-Pompa jenis ini mempunyai impeler
yang diputar sehingga memberikan
energi ke dalam fluida.
-Pada saat impeler di putar maka
impeler tersebut dapat membentuk
gaya-gaya yang centrifugal yang
arahnya tegak lurus dengan sumbu
aksisnya (radial flow) dan mendorong
fluida ke arah aksial dengan kecepatan
radial.
- Pompa jenis ini biasanya disebut
centrifugal pump.
Impeler Roto Dynamic Pump
Radial tertutup- Impeler ini mempunyai plat pada masing-masing sisi kipasnya
- Tidak memungkinkan adanya partikel-partikel di dalam fluidanya.
Radial terbuka- Impeler ini mempunyai satu plat pada
kipasnya
- memungkinkan adanya partikel-partikel
di dalam fluidanya
Propeler
Tak Mampu mampat
Tak Mampu mampat
Screw pump
Perangkat ini dipergunakan untuk
memindahkan fluida yang
mempunyai kekentalan
(Viskositas) yang tinggi atau fluida
yang bercampur dengan solid.
(sludge)
Mampu mampat
Beberapa peralatan yang biasanya digunakan
untuk memindahkan fluida compresible :
-Kipas angin
-Blower/Penghembus
-Kompresor
Sifat-sifat fisis fluida Compresible
-Densitas rendah dan mudah berubah dengan adanya
perubahan temperatur dan tekanan
-Pada tekanan tinggi akan berubah fasa dari
Fasa gas ke fasa liqyuid mengalami proses
liquifaction
Mampu mampat
Blower
Sistem kerja
-Ada 2 nekanisme prinsip kerja kompresor
Centrifugal
Displacement
-Debit yang dihasilkan Besar
-Tekanan rendah maz 0,5 atm
1. Sebuah perahu yang mengapung di air tawar
memindahkan air seberat 35,6 kN.
(a)Berapakah berat air yang dipindahkan perahu
tersebut ketika mengapung di air laut yang
densitasnya 1,10 x 103 kg/m3?
(b)Berapakah perbedaan volume air tawar yang
dipindahkan dengan volume air laut yang
dipindahkan?
2. Sebuah benda bermassa 5,0 kg dilepas saat
tenggelam dalam sebuah cairan. Cairan yang
dipindahkan oleh benda tenggelam tersebut
memiliki massa 3,0 kg. Berapa jauh dan ke
arah mana benda bergerak dalam waktu 0,2
detik, denga asumsi benda tersebut bergerak
bebas dan gaya hambat pada benda tersebut
dari cairan dapat diabaikan?
3. Misalkan Anda melepaskan sebuah bola kecil
dari keadaan diam pada kedalaman 0,6 m di
bawah permukaan air kolam. Jika densitas bola
adalah 0,3 dari densitas air dan jika gaya hambat
air terhadap bola dapat diabaikan, seberapa
tinggi dari permukaan air, bola tersebut akan
muncul dari air? (Abaikan perpindahan energi
terhadap percikan dan gelombang yang
dihasilkan oleh bola yang muncul tersebut?
4. Sebuah sungai selebar 20 m mengalir air sedalam 4 m. Curah
hujan rata-rata di daerah sungai tersebut yang luasnya 3000
km2 adalah 48 cm/tahun. Bila 25 % dari air hujan menguap ke
atmosfir dan sisanya masuk ke sungai perkirakan kecepatan
rata-rata dari air sungai tersebut.
Jawab :
s/m43,0)4)(20(
)10x3000(60x60x24x365
10x4875,0
V
A
AV75,0VQQ
AV75,0QAVQ
62
sungai
sungai
hujanhujan
sungaihujansungai
hujanhujanhujansungaisungaisungai
5. Sebuah bendungan berisi air sampai kedalaman 15 m.
Pada kedalaman 6 m terdapat suatu pipa horisontal
berdiameter 4 cm yang menembus dinding bendungan.
Mula-mula pipa ini disumbat sehingga air tidak keluar dari
bendungan.
a). Hitung gaya gesekan antara sumbat dan dinding pipa
b). Bila sumbatnya dibuka, berapa air yang tumpah selama
3 jam
35
22
2
21
2
2
21
121
2
222
2
111
2.147)36003)(1057,12)(84,10(
/84,10
6,117)915)(8,9(2)(2
961515
0
2
1
2
1
).
mxx
tAVtQVolume
smV
hhgV
hh
Vppp
VghpVghp
b
o
6. Sebuah pesawat terbang horisontal sedemikian rupa
sehingga kecepatan udara di atas sayapya adalah 48 m/s
sedangkan kecepatan udara di bawah sayapnya adalah 40
m/s. Luas setiap permukaan sayapnya adalah 10 m2. Bila
rapat massa udara adalah 1,2 kg/m3, hitung massa pesawat
terbang tersebut.
Jawab :
kgmpAmg
Pap
VVpphh
VghpVghp
8,844)10(
)20)(4,422(
4,422)4048)(2,1(2
1
2
1
2
1
2
1
22
2
2
2
12121
2
222
2
111
D
D