FISIKA FLUIDAYUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc

yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id0852-3589-0508

Faruq kelas p = 085607979092Fenta kelas c = 085851264612Jandel kelas M = 085710005296Habib kelas K = 087759622378

Fluida Mengalir

Kontinuitas

Persamaan BernouliViskositas

Fluida Mengalir

Beberapa anggapan (model) yang digunakan:•Tak kompressibel (incompressible)•Temperaturnya tidak bervariasi•Alirannya tunak, sehingga kecepatan dan tekanan fluida tidak bergantung terhadap waktu•Alirannya laminer•Alirannya tidak berrotasi (irrotational)•Tidak kental

Statik: rapat massa & tekanan

kecepatan alir

Fluida dinamik/bergerak

SIFAT-SIFAT ALIRAN FLUIDA

Laminer (Stabil)

Turbulen (Tak Stabil)

Gerak partikel mengikuti lintasan yang teratur(Satu sama lain tak pernah saling berpotongan)

Gerak partikel mengikuti lintasan yang tak teratur(Ada bagian yang berpusar)

garis alir

Laminer ~ V rendah

Turbulen ~ V tinggi

JENIS ALIRAN• Aliran Laminer

• Setiap partikel bergerak dalam satu arah horisontal sehingga terjadi lapisan-lapisan fluida dengan kecepatan berbeda• Distribusi kecepatan tidak merata dan kuadratis

• Bila pada aliran laminer disemprotkan cairan berwarna, maka cairan tadi akan bergerak horisontal searah dengan aliran•Aliran laminer terjadi bila :

•Viskositas cairan tinggi•Kecepatan aliran rendah•Luas penampang pipa kecil

• Aliran Turbulen• Ada partikel-partikel yang bergerak ke arah lain sehingga

tidak ada lagi lapisan-lapisan dengan kecepatan berbeda

•Bila pada aliran turbulen disemprotkan cairan berwarna, maka cairan tersebut selain bergerak searah aliran juga ada yang bergerak ke arah radial sehingga akan memenuhi seluruh penampang pipa•Distribusi kecepatan lebih homogen•Aliran turbulen terjadi bila :

•Viskositas cairan rendah•Kecepatan aliran tinggi•Luas penampang pipa besar

BILANGAN REYNOLD NR

• Tergantung pada rapat massa, viskositas, diameter dan kecepatan• Merupakan bilangan tak berdimensi• Menentukan jenis aliran• Bila NR < 2000 aliran laminer• Bila NR> 4000 aliran turbulen• bila 2000 < NR< 4000 aliran transisi/daerah kritis (critical zone)

smkg

msm

mkg

VDNR

.

3

Bila sepanjang pipa berdiameter 150 mm mengalir gliserin pada 25 oC dengan kecepatan 3,6 m/s tentukan apakah jenis alirannya laminer atau turbulen

Soal

Dwiki (kelas P) 10 poinRoziq kelas c 5 poinAnik kelas c 5 poin

Tentukan apakah aliran bersifat laminer atau turbulen bila air pada temperatur 70o C mengalir dalam K copper tube berdiameter 1 in dengan kecepatan sebesar 285 L/min.

Soal Soal

s

m468,9

10x017,5

10x75,4

A

QV

s

m10x75,4

minL

60000

sm

min

L285Q

m10x017,5Am10x27,25mm27,25D

4

333

3

243

2

m10x11,4

27

400010x821,5

10x11,4

)10x27,25(468,9

VDN

5

7

3

R

Aliran turbulen

MENU HARI INIFluida Mengalir

Kontinuitas

Persamaan BernouliViskositas

x1

x2

FLUIDA IDEAL

Encer (Nonviscous) Aliran Stabil (Tidak turbulen) Tak termampatkan

(Incompressible)Selama mengalir kerapatannya konstan

Viskositas mendekati nol

Kecepatan partikel pada suatu titik konstan

Derajat gesekan internal fluida

Pv

A1

A2

v1

v2

1111 xAm

tvAm 2222

tvA 111

FLUIDA IDEAL

Persamaankontinyuitas

Muatan kekal :

21 mm

222111 vAvA

Apabila fluida tak termampatkan : 21

2211 vAvA

Av = konstan

Debit (Fluks)

x1

x2

Pv

A1

A2

v1

v2

1111 xAm

tvAm 2222

tvA 111

KONTINUITAS

SOAL:

•Sebuah pipa lurus memiliki dua macam penampang, masing-masing dengan luas penampang 200 mm2 dan 100 mm2. Pipa tersebut diletakkan secara horisontal, sedangkan air di dalamnya mengalir dari penampang besar ke penampang kecil. Jika kecepatan arus di penampang besar adalah 2 m/s, tentukanlah:•a. kecepatan arus air di penampang kecil, dan•b. volume air yang mengalir setiap menit.

V1

A1

V2

A2

• A1 1 = A2 2

Q1 = Q2

Fluida Mengalir

Kontinuitas

Persamaan BernouliViskositas

Persamaan Bernoulli

Kecepatan rendah tekanan tinggi

Kecepatan tinggi tekanan rendah

kenapa Selembar kain tipis ditiup dari bagian atasnya, ternyata kain tersebut naik ke atas?

Persamaan Bernoulli

– Terdiri dari :•Energi tekanan•Energi potensial dan energi kenetik•energi karena gesekan (friction loss)

Persamaan Bernoulli

PERSAMAAN BERNOULLI

x1

x2v1

v2

P1A1

P2A2

y1

y2

111 xFW

111 xAP VP 1

222 xFW

222 xAP VP 2

Usaha total :VPPW )( 21

Perubahan energi kinetik :212

1222

1 )()( vmvmK

Perubahan energi potensial :

12 mgymgyU

Teorema Usaha - Energi :

UKW

12212

1222

121 )()()( mgymgyvmvmVPP

12212

1222

121 gygyvvPP

V

m

2222

121

212

11 gyvPgyvP

konstan221 gyvP

Berdasar konsep kerja – energiBerdasar konsep kerja – energi

P + ½v2 + gh = konstan

P1 + ½v12 + gh1 =P2 + ½v2

2 + gh2

Soal Air mengalir sepanjang pipa horisontal,

penampang tidak sama besar. Pada tempat dengan kecepatan air 35 cm/det tekanannya adalah 1 cmHg. Tentukanlah tekanan pada bagian pipa dimana kecepatan aliran airnya 65 cm/det.(g = 980 cm/det2) !

A1 A2

P1 = 1 cmHg = 13328 dyne/cm2

Oktavian kelas c 10poinVenta kelas c 1o poin

MENU HARI INIFluida Mengalir

Kontinuitas

Persamaan BernouliViskositas

Aliran Viskos• Kenapa aliran sungai

terdapat perbedaan kecepatan aliran pada titik tengah dengan pinggir sungai ?

Fluida ideal

Fluida real

• Adanya gaya gesek antara fluida dan dinding

Viskositas

P1 P2 L

Viskositas / kekentalan dapat dibayangkan sebagai gesekan antara satu bagian dengan bagian yang lain dalam fluida.

P1 P2 L

F = gaya gesek antara dua lapisan zat cair yang mengalir= angka kekentalan = viskositasA= luas permukaan

L

V= kecepatan mengalir sepanjang L

Viskositas

P1 P2 L

Debit alir ( volum per detik)

Viskositas

= Viskousitas = 10-3 Pa (air) = 3 – 4 .10-3 Pa (darah)

r = jari-jari pembuluh, L = Panjang

P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu

Viskositas

Debit aliran fluida dipengaruhi oleh tahanan yang tergantung pd:

• Panjang pembuluh

• Diameter pembuluh

• Viskous / kekentalan zat cair (pada darah normal kekentalan 3.5 kali air)

• Tekanan

= Viskousitas = 10-3 Pa (air) = 3 – 4 .10-3 Pa (darah)

r = jari-jari, L = Panjang

P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu

SOAL Oli mesin dengan viskositas 0,2 N.s/m2

dilewatkan pada sebuah pipa berdiameter 1,8 mm dengan panjang 5,5 cm. Hitunglah beda tekanan yang diperlukan untuk menjaga agar laju alirannya 5,6 mL/menit !

TERIMA KASIHYUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc