Dinamika fluida

18
DINAMIKA FLUIDA

Transcript of Dinamika fluida

Page 1: Dinamika fluida

DINAMIKA FLUIDA

Page 2: Dinamika fluida

TUTI RESRI YANTI RSA1C312017

PHYSICS

LECTURER DRA. JUFRIDA M.Si

Basics physics 1

DINAMIKA FLUIDA

Page 3: Dinamika fluida

ALIRAN FLUIDA ALIRAN GARIS ARUS PERSAMAAN KONTITUNITAS PERSAMAAN BERNOULI PEMAKAIAN PERSAMAAN BERNOULI

DAN KONTITUNITAS ALIRAN KENTAL

Page 4: Dinamika fluida

C.1. Aliran Fluida

Dinamika fluida adalah cabang ilmu yang mempelajari fluida

dalam keadaan bergerak. Ini merupakan salah satu cabang yangpenting dalam mekanika fluida. Dalam dinamika fluida dibedakandua macam aliran yaitu aliran fluida yang relatif sederhana yangdisebut aliran laminer dan aliran yang komplek yang disebutsebagai aliran turbulen. Gambar 8.9 melukiskan suatu bagian pipayang mana fluida mengalir dari kiri ke kanan. Jika aliran dari typelaminer maka setiap partikel yang lewat titik A selalu melewati titikB dan titik C. Garis yang menghubungkan ketiga titik tersebutdisebut garis arus atau streamline. Bila luas penampang pipaberlainan maka besarnya kecepatan partikel pada setiap titik jugaberlainan. Tetapi kecepatan partikel-partikel pada saat melewatititik A akan sama besarnya. Demikian juga saat melewati titik Bdan C.

Page 5: Dinamika fluida

Bila fluida mempunyai viskositas (kekentalan) maka akan mempunyai

aliran fluida yang kecepatannya besar pada bagian tengah pipa dari

pada di dekat dinding pipa. Untuk pembahasan disini, pertama

dianggap bahwa fluida tidak kental sehingga kecepatan pada smeua

titik pipa penampang melintang yang juga sama besar.

Page 6: Dinamika fluida

Aliran Laminar atau steady adalah aliran fluida dimana setiap partikel fluida mengikuti lintasan yang mulus (smooth), yaitu lintasan-lintasan partikel yang berbeda tidak pernah memotong lintasan partikel lain.

Page 7: Dinamika fluida

Aliran Turbulen adalah aliran yang tidak beraturan dimana lintasan partikel-partikel fluida saling berpotongan.

Gas panas dari rokok dapat dilihat karena adanya partikel asap. Asap awalnya bergerak dalam aliran laminar, kemudian menjadi turbulen.

Page 8: Dinamika fluida

Lintasan yang dilalui partikel fluida saat mengalir disebut streamline (garis alir). Kecepatan partikel selalu menyinggung (tangensial) terhadap garis alir tersebut.

Sekelompok garis alir disebut tabung alir (a tube of flow). Partikel fluida tidak dapat mengalir masuk ke atau ke luar dari tabung ini. Jika ini terjadi maka garis alir akan saling potong.

Aliran garis arus atau Garis alir

Page 9: Dinamika fluida

Garis arus adalah kurva imajinasi yang digambar mengikuti pergerakan fluida untuk menunjukan arah pergerakan aliran fluida tersebut

Vektor kecepatan pada setiap titik kurva :• Tidak memiliki arah normal • Tidak akan ada aliran yang berpindah dari

suatu garis arus ke garis arus lain

Gambar garis arus dan vektor kecepatan

Page 10: Dinamika fluida

4.4 Persamaan Kontinuitas

Persamaan kontinuitas diperoleh dari hukum kelestarian massa yaitu:

222111 VAVA

21 mm

V

A

Massa jenis fluidaLuas penampang aliranKecepatan aliran

Dimana

Fluida inkompressibel 21

2211 VAVA

Catatan : Bidang A dan V harus tegak lurus satu sama lainnya

Page 11: Dinamika fluida

Contoh 1.

Jika kecepatan aliran alir pada pipa berdiameter 12 cm adalah 0,5 m/s, berapa kecepatan aliran tersebut jika pipa dikecilkan menjadi 3 cm?

smV

d

dV

d

d

A

VAV 85,0

3

122

1

2

2

112

2

21

2

112

Page 12: Dinamika fluida

1 1 1 2 2 2Av t A v t

{Penerapan kekekalan massa}

Jika tidak ada sumber (sources) dan tidak ada bocor (sinks/drains) maka jumlah massa yang melewati setiap titik akan sama.

21 mm

Page 13: Dinamika fluida

Untuk fluida ideal, maka massa jenisnya konstan sehingga

Pipa lebih sempit kelajuan lebih besar, cepatPipa lebih luas kelajuan lebih kecil, lambat

Persamaan Kontinuitas

1 1 2 2Av A v

konstanAv

3

(Debit)

volume fluida mengalir tiap waktu (m /s)

Av Q

Page 14: Dinamika fluida

Perhatikan saat sebuah kran dibuka, aliran air makin sempit saat turun.Kecepatan aliran naik saat air turun karena gravitasi, sehingga luas penampang harus lebih sempit.

A1

A2

V1

V2

12 vv 12 AA

Page 15: Dinamika fluida

SELAMA SELANG WAKTU TERTENTU, SEJUMLAH FLUIDA MENGALIR MELALUI BAGIAN PIPA YANG DIAMETERNYA BESAR (A1)SEJAUH L1 (L1 = V1∆T). VOLUME FLUIDA YANG MENGALIR ADALAH V1 = A1L1 = A1V1∆T. NAH, SELAMA SELANG WAKTU YANGSAMA, SEJUMLAH FLUIDA YANG LAIN MENGALIR MELALUI BAGIAN PIPA YANG DIAMETERNYA KECIL (A2) SEJAUH L2 (L2 =V2T). VOLUME FLUIDA YANG MENGALIR ADALAH V2 = A2L2 = A2V2T.

A1 = luas penampang bagian pipa yang berdiameter besar, A2 = luas penampang

bagian pipa yang berdiameter kecil, v1 = kecepatan aliran fluida pada bagian pipa yang berdiameter

besar, v2 = kecepatan aliran fluida pada bagian pipa yang berdiameter kecil, L = jarak tempuh fluida.

Page 16: Dinamika fluida
Page 17: Dinamika fluida

Fluks massa diketahui ∆m1/∆m2

maka:

dihilangkan maka berlaku: Jika

Jumlah massa yang menembus penampang haruslah sama,, maka:

hubungan ini disebut persamaan kontinuitas untuk aliran massa. Ini tidak lain adalah pernyataan kekekalan massa dalam fluida.

tetap

Page 18: Dinamika fluida

Untuk aliran fluida yang bersifat tak kompresibel , maka

Dimana AV= tetapatauA1V1=A2V2

Maka dapat kita simpulkan bahwa tempat dengan garis-garis arus yang renggang tekanan adalah lebih besar dari pada tempat dengan garis arus yang rapat.