ACARA II

DINAMIKA FLUIDA

A. Pendahuluan

1. Latar belakang

Fluida merupakan zat yang berubah bentuk secara kontinue apabila

terkena tegangan geser sehingga fluida dapat dikatakan suatu zat yang

dapat mengalir dan menyesuaikan diri sesuai dengan tempatnya. Dalam

pengertian ini kita dapat menganggap cairan dan gas sebagai fluida.

Sedangkan dinamika fluida merupakan pergerakan/perpindahan suatu zat

yang dapat mengalir.

Semua zat yang ada di bumi dapat dikelompokkan dalam tiga

golongan yaitu cair, gas, dan padat. Zat wujud cair dan gas mempunyai

kemampuan untuk bergerak. Zat yang dapat bergerak ini dinamakan

fluida. Fluida biasanya tidak menahan tegangan geser yang menimpanya,

sehingga menyebabkan fluida itu bergerak.

Dalam dunia pertanian air memegang peranan yang cukup penting,

maka dalam percobaan ini fluida yang digunakan adalah air. Air

digunakan untuk irigasi dan merupakan bahan utama dalam proses

fotosintesis. Untuk memperkirakan jumlah air yang harus dialirkan untuk

memenuhi kebutuhan tanaman dapat dilakukan pengukuran debit air.

Debit ini dapat diukur dengan mengalikan kecepatan aliran suatu saluran

dengan luas penampang saluran.

2. Tujuan praktikum

Tujuan praktikum acara dinamika fluida ini adalah:

a. Menghitung besar debit saluran dengan pendekatan laju aliran

dan luas penampang.

b. Mengetahui besarnya faktor koreksi/ correction factor (Cf) dari

sistem pengukuran yang digunakan.

c. Waktu dan tempat praktikum

Pratikum Acara II. Dinamika Fluida dilaksanakan pada hari Jumat,

tanggal 10 September 2013 pada pukul 11.00-13.00 WIB bertempat di

Laboratorium Rekayasa Proses Pengolahan Pangan dan hasil Pertanian,

Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta.

B. Tinjauan pustaka

Fluida sebagai zat alir memiliki dua wujud gas dan cair. Dengan kata lain

fluida berupa gas atau cair (dapat mengalir). Salah satu ciri zat alir yaitu jarak

antar partikelnya tidak tetap (sebagai akibat ikatan antar partikel tidak kuat).

Problem mekanika fluida dapat dipandang sebagai problem mekanika sistem

partike. Dalam keadaan ini benda dianggap sebagai kesatuan (satu variabel

dinamika). (Raharjo, 2008)

Kekentalan atau viskousitas adalah tingkat kekentalan fluida yang

menyatakan besar kecilnya gaya gesek pada fuida. Dengan semakin kentalnya

fluida atau zat cair yang melewati pembuluh, semakin besar gesekan terhadap

dinding pembuluh dan sebagai konsekuensinya diperoleh tahanan semakin

besar yang tentunya akan berpengaruh terhadap debit pada fluida. ( Hani,

2010)

Tekanan hidrostatika makin tinggi dari permukaan bumi makin berkurang

tekanan udara, dan didalam telaga atau laut tekanan juga akan makin

berkurang jika makin jauh dari dasar. Karena itu definisi tekanan disembarang

titik sebagai perbandingan gaya normal dF yang bekerja pada suatu luas kecil

dA di mana titik itu berada. Dan jika tekanan itu sama disemua titik pada

bidang seluas A, maka persamaan menjadi p=dFdA ,

,dF=p .dA. (Sears, 1994)

Fluida, yang berbeda dangan zat padat, adalah suatu zat yang dapat

mengalir. Fluida menyesuaikan diri dengan batas-batas sembarang wadah

yang ditempatinya. Fluida berperilaku demikian karena fluida tidak dapat

menahan suatu gaya tangensial terhadap permukaannya. Fluida adalah zat

yang mengalir karena tidak dapat menahan tegangan geser. Namun, fluida

dapat mengerahkan gaya dalam arah tegak lurus terhada permukaanya.

(walker, 2012)

Aliran fluida. Apabila fluida didalam pipa mengalir dengan kecepatan

rata-rata v, maka Q=Av, di mana A adalah luas penampang pipa. Satuan Q

adalah m3/s dalam SI, dan sistem Imperial adalah ft3/s. kadang-kadang Q

disebut kepesatan aliran (rate of flow) atau kepsatan pelepasan (discharge

rate). (Bueche, 1999)

Summary Empirical relationships coupled with the field measurements

were used to assess water discharge and sediment load from an

anthropogenically-altered drainage basin into Sepetiba Bay in southeastern

Brazil. Discharge into Sepetiba Bay is modified by large-scalen water

diversion from the Paraý´ba do Sul River, which is one of the more important

and impacted rivers in Brazil. (Lazerda, 2006)

Fluktuasi ini disebut sebagai osilasi yang disebabkan oleh fluida

(flowinduced oscilation) dan menjadi aspek penting dalam lingkup aliran yang

menyebabkan terjadinya mode-mode eksitasi alami (naturalexcitation modes).

Adanya feedback loop dalam interaksi fluida-struktur yang sangat tidak linier

dan dalam keadaan yang tertentu, maka hal ini dapat mendominasi gerakan

dalam sistem interaksi fluida-struktur. (Sulistyono, 2009)

Vortex adalah massa fluida yang partikel-partikelnya bergerak berputar

dengan garis arus (streamline) membentuk lingkaran konsentris [1]. Gerakan

vortex berputar disebabkan oleh adanya perbedaan kecepatan antar lapisan

fluida yang berdekatan. Dalam dunia industri, terbentuknya vortex dapat

merugikan ataupun menguntungkan sesuai dengan penerapannya. Pada

peralatan pemindah panas, pipa dibuat beralur sehingga terjadi beda tekanan

yang selanjutnya menimbulkan vortex.(Wijaya, Sunu)

We have successfully extended our implicit hybrid finite element/volume

(FE/FV) solver to flows involving two immiscible fluids. The solver is based

on the segregated pressure correction or projection method on staggered

unstructured hybrid meshes. An intermediate velocity field is first obtained by

solving the momentum equations with the matrix-free implicit cell-centered

FV method. (Bigler, 2008)

Benda yang dilewati fluida yang bergerak, akan mengalami gaya akibat

interaksi dengan fluida yakni normal stress (tegangan normal) dan shear

stress (tegangan geser). Tegangan normal terjadi karena adanya tekanan dari

fluida yang mengalir tegak lurus terhadap bidang, sedangkan tegangan geser

disebabkan oleh fluida viskos yang mengalir sejajar dengan bidang.

(Pudjanarsa, 2005)

C. Alat, bahan, dan cara kerja

1. Alat dan bahan

a. Set pompa beserta selangnya

b. Model saluran

c. Penampung

d. Alat ukur: panjang, volume, waktu

e. Pelampung

f. Beban

2. Cara kerja

a. Susunlah peralatan dan bahan sesuai dengan susunan percobaan

(pastikan bahwa unit percobaan siap dan dapat dioperasikan),

Gambar 2.1 penampang saluran

PA : Pompa Air

S : Saluran Model

PA S

P

P : Penampung

b. Ukurlah besarnya debit di output saluran debit saluran dilakukan

secara bersamaan.

c. Ulanglah percobaan untuk mendapatkan data yang valid. Pengulangan

dengan menvariasikan debit, kedalaman, dan jenis pelampung.

DAFTAR PUSTAKA

Bueche, J Frederick. 1999. Teori dan Soal-soal Fisika. Erlangga. Jakarta

Walker, Jearl, dkk. 2012. Dasar-Dasar Fisika. Binarupa Aksara. Tangerang

Zemansky, Sears. 1994. Fisika untuk Universitas 1. Binacipta. Bandung

Hani, Ahmadi. 2010. Teori dan Aplikasi Fisika Kesehatan. Nuha Medika. Yogyakarta

Radiyono, Raharjo. 2008. Fisika Mekanika. UNS PRESS. Surakarta

Lacerda, Sirda, dkk. 2006. Water discharge and sediment load to sepetiba bay from an anthropogenically-altered drainage basin SE Brazil. Journal of Hydrology

Sulistyono, dkk. 2009. Kesetabilan Gaya dan Interaksi Fluida-Struktur pada Turbin Sumbu Vertikal untuk Pembangkit Energi Arus Listrik. Jurnal Teknik Mesin. Vol, 11. No, 1. Surabaya

Sunu, Dinamika Pusat Rotasi Fluida Pada Proses Difusi Penggabungan Vorteks. Bali

Bigler, dkk. 2009. A hybrid scheme based on finite element/volume methods for two immscible fluid flows. Internasional Journal of Numerical Methods in Fluids. U.S.A

Pudjasarna. 2005. Simulasi Numerik Karateristik Aliran Fluida Melewati Silinder Teriris Satu Sisi (Tipe D) dengan Variasi Sudut Iris dan Sudut Terang. Jurnal Teknik Mesin. Vol, 5. No, 1. Surabaya