Pertemuan1 Print

download Pertemuan1 Print

of 31

  • date post

    18-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    72
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Pertemuan1 Print

Pertemuan 1PENDAHULUAN Konsep Mekanika Fluida dan Hidrolika

OLEH : ENUNG, ST.,M.Eng

TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 20121

SILABUSPERTEMUANI

MATERI-PENDAHULUAN -DEFINISI FLUIDA -SIFAT-SIFAT FLUIDA -DIMENSI DAN SISTEM SATUAN -TEKANAN FLUIDA -ALAT UKUR MANOMETER -HIDROSTATIK PADA BIDANG VERTIKAL -HIDROSTATIK PADA BIDANG HORIZONTAL -HIDROSTATIK PADA BIDANG MIRING -HIDROSTATIK PADA BIDANG LENGKUNG -BUOYANCY DAN STABILITAS BENDA MENGAPUNG -CERAMAH -DISKUSI

METODE

2 3

-CERAMAH -LATIHAN SOAL -CERAMAH -LATIHAN SOAL

4

-CERAMAH -LATIHAN SOAL

5 6 7

UTS PRAKTIKUM PRAKTIKUM PRAKTIKUM DI LAB HIDROLIKA PRAKTIKUM DI LAB HIDROLIKA

PERTEMUAN8 9 10 11 12 13

MATERI

METODE

MATERI HIDRODINAMIKA (IIN KARNASIH,ST.,MT)

3

PENILAIAN TUGAS/QUIZ UTS UAS PRAKTIKUM : 10% : 30% : 35% : 25%

4

Objektif Perilaku Siswa

Pada akhir pertemuan ini mahasiswa dapat menjelaskan definisi fluida,sifat-sifat fluida, dimensi dan sistem satuan di kelas dengan tepat dan benar

5

Outline Materi

-

PENDAHULUAN DEFINISI FLUIDA SIFAT-SIFAT FLUIDA DIMENSI DAN SISTEM SATUAN

6

DEFINISI- Fluida adalah zat yang berubah bentuk secara terus menerus apabila terkena tegangan geser. - Gaya geser adalah komponen gaya yang menyinggung permukaan, dan gaya ini yang dibagi dengan luas permukaan tersebut

7

MEKANIKA FLUIDA

HIDROLIKA

HIDROLIKA SALURAN TERTUTUP (PEMIPAAN)

HIDROLIKA SALURAN TERBUKA8

MEKANIKA

FLUIDA

STATIKA FLUIDA

DINAMIKA FLUIDA

9

Mekanika Fluida : Cabang ilmu mekanika yang mempelajari fluida dalam keadaan diam atau bergerak. Mekanika Fluida : Pengembangan dari ilmu hidrodinamika klasik dengan hidrolika eksperimen. Hidrolika Klasik : Aplikasi ilmu matematika untuk menganalisis aliran fluida. Ilmu ini mempelajari tentang gerak zat cair ideal yang tidak mempunyai kekentalan.10

Hidrodinamika : ilmu yang mempelajari tentang gerakan air dan gaya yang ditimbulkannya Hidrolika : ilmu terapan dari hidrodinamika, sifatnya empiris.

11

Definisi hidrolika Hidrolika : Hydor berasal dari bahasa Yunani yaitu cabang ilmu teknik yang mempelajari perilaku air dalam keadaan diam dan bergerak. Dalam hidrolika dipelajari : - aliran pada saluran tertutup - Aliran saluran terbuka/ Open channel flow

12

Mekanika Fluida : lebih luas; mempelajari perilaku cair dan gas Pada mekanika fluida : dipelajari perilaku fluida dalam keadaan diam (statistika fluida) dan fluida dalam keadaan bergerak (dinamika fluida).

13

Pada statika fluida : Fluida adalam dalam keadaan diam dimana tidak ada tegangan geser yang bekerja pada partikel fluida tersebut

14

Dinamika fluida : mempelajari tentang gerak partikel zat cair karena adanya gaya-gaya luar yang bekerja padanya. Contoh aplikasi dinamika fluida adalah aliran melalui pipa dan saluran terbuka, pembangkit tenaga mekanis pada turbin air, uap dan gas, pompa hidralis dan kompresor, gerak pesawat di atmosfer, dan sebagainya. Analisis perilaku aliran fluida didasarkan pada hukum dasar mekanika terapan tentang konsevasi massa, energi, momentum, dan beberapa konsep serta persamaan lainnya. Seperti: hukum newton tentang kekentalan, konsep panjang campur (Mixing Length) dan sebagainya.15

SIFAT-SIFAT FLUIDA1.Kemampatan cairan ( Modulus Elastisitas, E), adalah : Perbandingan perubahan tekanan satuan terhadap perubahan volume yang terjadi persatuan volume, satuannya [N/m2].

P PP

V VVvV

V

air

Keterangan : 2 E = modulus elastisitas air [N/m ] 2 P = perubahan tekanan [N/m ] 3 V= perubahan volume [m ] 3 V = Volume [m ]

2. Rapat Massa () adalah massa air 3 persatuan volume, satuannya adalah [kg/m ].Keterangan : 3 = rapat massa [kg/m ] m = massa [kg] 3 V = Volume [m ]

3. Berat Jenis /Berat Spesifik () adalah : berat air persatuan volume atau fungsi langsung dari percepatan 3 grafitasi setempat, satuannya adalah [N/m ].Keterangan : 3 = berat jenis [N/m ] 3 = rapat massa [kg/m ]

= grafitasi bumi [= 9,81m/detik2] g17

4. Rapat relatif (rp rl) adalah bilangan murni yang menunjukkan perbandingan antara massa suatu benda dengan massa airKeterangan : rp rl = rapat relative 3 suatu zat s = rapat zat [kg/m3 ]. a = rapat air [kg/m ].

5. Kekentalan absolut/dinamik () adalah sifat yang menentukan besar daya tahannya terhadap gaya geser, satuannya [Pa.detik].v F Lempengan bergerak

v

dv

ds

ss

Lempengan diam

Keterangan : 2 = tegangan geser [N/m =Pa] dv = perubahan kecepatan [m/detik] ds = perubahan jarak [m] = kekentalan absolut/dinamik [Pa.detik]18

Gambar 1.2 Lempengan pelat Newton

6. Kekentalan kinematik () adalah perbandingan kekentalan absolut/dinamik dengan kerapatan massa, 2 satuannya [m /detik].

Keterangan : = kekentalan absolut/dinamik [Pa.detik] 3 = rapat massa [kg/m ] 2 = kekentalan kinematik [m /detik]

7. Tarikan Permukaan (), adalah kerja yang harus dilakukan untuk membawa molekul dari dalam cairan ke permukaan , satuannya adalah [N/m]udara

Air

Air raksa19

Gambar . Tarikan Permukaan pada air dan air raksa

8. Kapilaritas, adalah naik/turunnya cairan dalam suatu tabung kapiler (zat yang berpori) yang disebabkan oleh tarikan permukaan, adhesi dan kohesi. Contoh : Aliran air tanah, batu bata yang direndam dalam air, dll.

20

DIMENSI DAN SATUANDimensi : besaran terukur, yang menunjukkan karakteristik suatu obyek, seperti: massa, panjang, waktu, temperatur, dan sebagainya. Satuan adalah suatu standar untuk mengukur dimensi. Misalnya: satuan untuk: massa, panjang dan waktu adalah kilogram (Kg), meter (m) dan detik (dt).21

Di Indonesia masih sering digunakan sistem satuan MKS, dimana ukuran dasar untuk:Panjang : m Massa : kg Waktu : detik

Satuan yang diturunkan dari satuan-satuan tersebut di atas antara lain :Gaya : Newton Volume : m3 Percepatan : m/det2 Tekanan : N/m2 = Paskal (Pa) Energi/Kerja : Nm = Joule (J)22

Suatu variabel dapat dibedakan berdasarkan dimensinya menjadi :geometrik dengan dimensi L kinematik dengan dimensi L,T dinamik dengan dimensi M,L,T dan variable tak berdimensi.

23

Contoh : Variabel panjang mempunyai dimensi L dengan satuan dalam SI adalah m, sedangkan luas mempunyai dimensi L2 dengan satuan dalam SI adalah m2. Kedua variabel tersebut termasuk variabel geometrik karena dimensinya hanya berupa L. Untuk kecepatan mempunyai dimensi L/T dengan satuan SI adalah m/detik, variabel ini termasuk dalam katagori variabel kinematik. Kerapatan massa (density) mempunyai dimensi M/L3 dengan satuan dalam SI adalah kg/m3, termasuk variabel dinamis. Bilangan Froude termasuk variable tak berdimensi. Secara lebih lengkap variable geometrik, kinematik, dinamik, dan tak berdimensi ditunjukkan pada tabel berikut ini.

24

Variabel Geometrik (L) Panjang Luas Volume Kinematik (L,T) Kecepatan Percepatan Debit spesifik Debit Kekentalan kinematik Dinamik (M,L,T) Massa Gaya Tekanan Tegangan Energi/Kerja Tenaga/Kekuatan Kerapatan massa Berat jenis Kekentalan dinamis Tak berdimensi Kemiringan Kerapan relatif Bilangan Reynolds Bilangan Reynolds geser Bilangan Froude Parameter Shields Konsentrasi

Simbol

Dimensi

Satuan SI

l, x, y, dst. A V

L L L2 3

m m m2 3

V a, g q Q

L / T L / T3 2

m/detik m/detik2 m2/detik m /detik m2/detik3

L2 / T L / T L2 / T

m F p t E P g

M M.L / T2 2

kg kg.m/detik2 = Newton N/m = Paskal N/m2 = Paskal N.m = Joule N.m/detik = Watt kg/m3 N/m3 kg/(m.detik)2

M / (L.T ) M / (L.T 2) M.L2 / T 2 M.L / T M / L3 2 3

M / (L2.T 2) M / (L.T)

S s Re Re* Fr t* C

-

-

25

FAKTOR-FAKTOR KONVERSI SATUAN Untuk mengkonversi satuan Inggris Luas in ft Kerapatan Energi (kerja atau kuantitas kalor)2 2

Faktor pengali 645,2 0,0929 0,4047

Menjadi satuan SI mm m2 4 2

acre slug/ft ft.lb2

hektar (ha) = 10 kg/m joule (J) = N.m-7 2

m

2

515,4 1,356 3,77 x 10 1055 0,0283 0,0438 0,0631 4,448 0,0929 25,4 0,3048 1,609 14,59 453,6 1,356 745,7 6895 47,88 0,1672 157,1 0,3048 1,609 47,88

ft.lb Btu = 778 ft.lb Kerapatan aliran cfs mgd = 1,55 cfs Gaya Viskositas kinematik Panjang 1000 gpm = 2,23 cfs lb ft /detik in ft mil slug lb (massa) ft . Lb/detik hp = 550 ft . Lb/det psi psf Kalor spesifik Berat spesifik Kecepatan Viskositas Volume ft . Lb/(slug) ( oR) lb/ft fps mph3 3 2

kwhr joule (J) = N.m m /detik = 10 ltr/detik m /detik = 10 ltr/detik m /detik = 10 ltr/detik newton (N) m /detik = 104St mm mm km kg g (massa) W = J/detik = N.m/detik W N/m2 = Pa N/m2 N.m/(kg) (oK) N/m2 m/detik km/hr N . detik/m 2 = 10 P m3 g = 10-3 m32 3 3 3 3 3 3

Massa Daya Tekanan

lb . Detik/ft2 ft U.S. gallon = 0,1337 ft 3

KUANTITAS PENTING Satuan Inggris atau US Percepatan gravitasi Kerapatan air (39,4o

Satuan SI 9,81 m/detik 2 1000 kg/m3 = g/cm3 atau 1,0 Mg/m3 9810 N/m3 = 9,810 kN/m 3 101,32 kN/m 2, abs 760 mm.Hg 10,33 m H2O 1013,2 milibars

32,2 ft/detik 2 F, C)o o

1,34 slug/fto

3

= 1,94 lb.ft 2.detik -4 Berat air spesifik (39,4 F, C) 62,4 lb/ft3

Atmosfir level laut standar

14,7 psia 29,92 in. Hg 33,9 ft.H2O 33,9 ft.H2O

26

Aplikasi Hukum Newton II Mempelajari/ menjelaskan semua gerak yang ada di alam yang menyatakan bahwa laju perubahan momentum (massa m x kecepatan v) adalah berbanding langsung dengan gaya yang bekerja dan dalam arah yang sama dengan gaya tersebut.

apabila; m =konstan, maka gaya akan sebanding dengan perkalian antara massa dan