Bab 6 Mekanika Fluida

8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida

http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 1/49

Mekanika FluidaMekanika Fluida



MateriMateri

Fluida : zat yang dapat mengalir ( zat alir)Fluida : zat yang dapat mengalir ( zat alir)

cairancairan

gasgas

Pada bab ini yang akan dibahas lebihPada bab ini yang akan dibahas lebih

dalam adalah phase cair.dalam adalah phase cair.



SifatSifat--sifat penting pada cairansifat penting pada cairan

1.1. DensityDensity

2.2. TekananTekanan

3.3. Aliran Fluida Aliran Fluida4.4. ViskositasViskositas

5.5. Tegangan PermukaanTegangan Permukaan



1. Density (berat jenis)1. Density (berat jenis)

density (berat jenis) adalah berat suatu cairandensity (berat jenis) adalah berat suatu cairan

tiap satuan volume.tiap satuan volume.

= m/V= m/V

satuan : gr/ml, kg/lt, kg/msatuan : gr/ml, kg/lt, kg/m33

Alat yang dapat digunakan untuk mengukur Alat yang dapat digunakan untuk mengukur

density : picnometer, hidrometer.density : picnometer, hidrometer.



Specific gravity (sg)Specific gravity (sg)

adalah perbandingan density suatu zatadalah perbandingan density suatu zat

dengan density air pada temperatur yangdengan density air pada temperatur yang

sama.sama.specific gravity tak bersatuan.specific gravity tak bersatuan.

misal sgmisal sg20/2020/20 : density suatu zat dibagi: density suatu zat dibagi

dengan density air pada temperatur 20 C.dengan density air pada temperatur 20 C.



2. Tekanan2. Tekanan

Tekanan cairan didefinisikan sebagaiTekanan cairan didefinisikan sebagaigaya persatuan luas.gaya persatuan luas.

P = F/AP = F/Adimana F = m.gdimana F = m.g

m =m = VV

V = A.hV = A.h

sehinggasehingga

P =P = Ahg / A = Ahg / A = ghgh



Tekanan Atmosfer Tekanan Atmosfer

Tekanan atmosfer adalah tekanan yangTekanan atmosfer adalah tekanan yang

sebabkan oleh oleh udara luar.sebabkan oleh oleh udara luar.

biasanya diukur dengan barometer air biasanya diukur dengan barometer air raksa.raksa.



Tekanan gaugeTekanan gauge

adalah tekanan yang terukur oleh alatadalah tekanan yang terukur oleh alat

pengukur tekanan. Misal manometer pengukur tekanan. Misal manometer



Tekanan AbsolutTekanan Absolut

Adalah jumlah dari tekanan atmosfer dan Adalah jumlah dari tekanan atmosfer dan

tekanan gaugetekanan gauge

psig : pound per square in gaugepsig : pound per square in gaugepsia : pound per square in absolutepsia : pound per square in absolute

Pa = P atm + PgPa = P atm + Pg



Hukum PascalHukum Pascal



Konversi satuan tekananKonversi satuan tekanan



Gaya Apung (Bouyanf Force)Gaya Apung (Bouyanf Force)

Jika benda di timbang (timbangan pegas) padaJika benda di timbang (timbangan pegas) pada

suatu ruangan, kemudian dimasukkan padasuatu ruangan, kemudian dimasukkan pada

suatu ruangan. Maka bagaimana berat bendasuatu ruangan. Maka bagaimana berat benda

terukur?terukur?Ternyata berat benda akan mengalamiTernyata berat benda akan mengalami

penurunan, mengapa?penurunan, mengapa?

Karena gaya gravitasi sama, maka penguranganKarena gaya gravitasi sama, maka pengurangan

berat terjadi karena adanya gaya apung yangberat terjadi karena adanya gaya apung yang

diberikan cairan kepada benda tersebut.diberikan cairan kepada benda tersebut.



3. Aliran Fluida3. Aliran Fluida

Aliran Fluida Aliran Fluida

dinyatakan sebagaidinyatakan sebagai

aliran massa tiapaliran massa tiap

satuan waktu :satuan waktu :



Persamaan kontinuitas :Persamaan kontinuitas :

Pada berbagai diameter aliran massa adalahPada berbagai diameter aliran massa adalah

tetap.tetap.



Jika density cairan tetap maka persamaanJika density cairan tetap maka persamaan

menjadi ;menjadi ;

A A11vv11 = A= A22vv22

Av = V/t = laju alir volumetris Av = V/t = laju alir volumetris



Persamaan BernoulliPersamaan Bernoulli

³Jika kecepatan fluida³Jika kecepatan fluida

tinggi, makatinggi, maka

tekanannya rendahtekanannya rendah

dan sebaliknya jikadan sebaliknya jikakecepatan fuidakecepatan fuida

rendah makarendah maka

tekanannya tinggi´tekanannya tinggi´



4. Viskositas4. Viskositas

Hukum Stokes

Viskositas (kekentalan) berasal dari

perkataan Viscous (Soedojo, 1986). Suatu

bahan apabila dipanaskan sebelum

menjadi cair terlebih dulu menjadi viscous

yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir

pelan-pelan. Viskositas dapat dianggapsebagai gerakan di bagian dalam (internal)

suatu fluida (Sears & Zemansky, 1982).



Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan ke

dalam fluida kental, misalnya kelereng

dijatuhkan ke dalam kolam renang yang airnyacukup 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 gayagesekan

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 perubahansuhu. Apabila suhu naik maka viskositas

menjadi turun atau sebaliknya.



Sebuah bola padat memiliki rapat massa b danberjari-jari r dijatuhkan tanpa kecepatan awal ke

dalam fluida kental memiliki rapat massa f, dimana b > f. Telah diketahubahwa bola mula-mula mendapat percepatan gravitasi, namunbeberapa saat setelah bergerak cukup jauh bolaakan bergerak dengan kecepatan konstan.K

ecepatan yang tetap ini disebut kecepatan akhir vT atau kecepatan terminal yaitu pada saat gayaberat bola samadengan gaya apung ditambahgaya gesekanfluida. Gambar 1 menunjukkansistem gayayang bekerja pada bola kelereng yakni

FA =gaya Archimedes, FS = gaya Stokes, dan

W=mg= gaya berat kelereng.



Pengukuran viskositasPengukuran viskositas

Persamaan :Persamaan :

FA + Fs = wFA + Fs = w

W = b.Vb.g

F A = f .Vb.gFS = Vb.g (b - f)

Fs = 6rv



t = waktu tempuh batas atas ±

bawah

d = jarak batas atas - bawah



5. Tegangan Permuka & Kapilaritas5. Tegangan Permuka & Kapilaritas

Dalam peristiwa sehari-hari dapat diamati seperti

serangga dapat berjalan diatas permukaan air

jarum atau silet dapat diletakkan di atas permukaan

air dengan hati-hati kecenderungan tetes air berbentuk bola, dsb

Fenomena ini menunjukkan permukaan air

mempunyai semacam stress tekan atau tegang

muka zat cair.



Secara sederhana gaya permukaan zat cair dapat dinyatakan sebagai gaya per satuan

panjang

K=koefisien tegang muka. Gaya ini berkurangdengan meningkatnya temperatur dan berubah

jika ada larutan-larutan lain. Umumnya gayaper satuan panjang diukur pada suhu 20C ,misalnya untuk air sebesar

73 dyne/cm = 0, 073 N/m

1 dyne = 10í5N/m.



KapilaritasKapilaritas

Gejala kapiler Gejala kapiler atauatau kapilaritaskapilaritas adalah peristiwaadalah peristiwa

naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler

disebabkan oleh interaksi molekuldisebabkan oleh interaksi molekul--molekul dimolekul di

dalam zat cair (adhesi dan kohesi)dalam zat cair (adhesi dan kohesi)

Gaya kohesi adalah tarikGaya kohesi adalah tarik--menarik antaramenarik antara

molekulmolekul--molekul di dalam suatu zat cair.molekul di dalam suatu zat cair.

Gaya adhesi adalah tarik menarik antaraGaya adhesi adalah tarik menarik antara

molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis,molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis,yaitu bahan wadah di mana zat cair berada.yaitu bahan wadah di mana zat cair berada.



Gejala kapiler pada meniscus cekung (air) akan naik diGejala kapiler pada meniscus cekung (air) akan naik didalam pipa kapiler, makin kecil lubang pipa kapiler dalam pipa kapiler, makin kecil lubang pipa kapiler makin tinggi naiknya zat cair.makin tinggi naiknya zat cair.

Pada meniskus cembung (raksa) akan turun di dalamPada meniskus cembung (raksa) akan turun di dalampipa kapiler, Makin kecil lubang pipa kapiler, makapipa kapiler, Makin kecil lubang pipa kapiler, makamakin rendah penurunan zat cair.Gejala kapiler makin rendah penurunan zat cair.Gejala kapiler tergantung pada kohesi dan adhesi.tergantung pada kohesi dan adhesi.

Dalam kehidupan sehariDalam kehidupan sehari--hari gejala kapilaritas seringhari gejala kapilaritas seringkita temui misalnya:kita temui misalnya:

Naiknya minyak melalui sumbu kompor.Naiknya minyak melalui sumbu kompor.

Penghisapan air dari tanah oleh akar tanaman menuju dauPenghisapan air dari tanah oleh akar tanaman menuju daumelalui pembuluh kayu pada batang.melalui pembuluh kayu pada batang.

Air membasahi dinding kamar mandi sehingga dinding Air membasahi dinding kamar mandi sehingga dindingmenjadi lembab.menjadi lembab.

Penghisapan air pada lantai dengan kain pel.Penghisapan air pada lantai dengan kain pel.

Penghisapan air pada badan setelah mandi dengan handuk.Penghisapan air pada badan setelah mandi dengan handuk.



Selamat belajar Selamat belajar

Bab 6 Mekanika Fluida

Documents

Transcript of Bab 6 Mekanika Fluida