Aliran massa

Aliran massaOleh :Dr. Agus Dwi AnggonoControl volumePada bab ini, masih menerapkan konsep impuls-momentum ke dalam aliran massa (mass flow), dimana partikel bergerak terus menerus melewati suatu ruang yang disebut pengontrol volume (control volue).

Gambar (a) di atas, air melewati suatu pipa (control volume) V. Air masuk ke pipa dengan kecepatan Vin dan keluar dengan kecepatan Vout.Momentum air di dalam pipa berubah.Gaya sebanding dengan perubahan momentum.Gambar (b) menunjukkan udara melewati mesin jet. Kecepatan udara masuk Vin, bercampur dengan bahan bakar dan proses pembakaran lalu keluar dengan kecepatan Vout.

Konsep impuls-momentumControl volume (V), waktu (t), momentum saat t adalah p. Jumlah massa yang masuk sistem adalah min dan yang keluar mout.Dengan asumsi bentuk inlet dan outlet pipa sama, maka momentumnya adalah:

Momentum sistem berubah dari p ke p+p, dan momentum partikel menjadi pv+pv Perubahan momentum sistem dapat dituliskan

Jika p=pv, maka persamaan di atas menjadi

Laju perubahan momentum saat t adalah:

Dimana

Jika F adalah resultan gaya yang bekerja pada sistem pada waktu t, maka

Defleksi pada aliran fluida stabil aliran fluida stabil dapat dibelokan dengan sebuah pengontrol, seperti gambar

Untuk aliran yang stabil, min = mout = m (konstan), artinya tidak ada akumulasi masa di pengontrol volume V.Momentum fluida juga konstan, sehingga pv=0, maka

Resultan gaya yang bekerja pada fluida adalah konstan karena alirannya stabil (steady flow).

Soal