MEKANIKA FLUIDA

(MO 091309)

TUGAS 1 : FLUID MECHANICS IN ENGINEERING

OLEH :

A. RIZA FAHLUZI YUSUF 4308100113

JURUSAN TEKNIK KELAUTAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOVEMBER SURABAYA

2009

PROPERTI FLUIDA

Mekanika fluida adalah ilmu tentang mekanika cairan dan gas dan didasarkan

pada prinsip-prinsip dasar yang sama yang digunakan dalam mekanika padat.

Mekanika fluida adalah subjek yang lebih sulit, namun, karena elemen benda padat

merupakan elemen yang dapat dibagi dan nyata,sedangkan fluida tidak ada elemen

yang dapat dibedakan

1.1 Pengembangan dari Mekanika Fluida

Mekanika fluida dapat dibedakan menjadi tiga cabang : yaitu STATIKA

FLUIDA yang mempelajari tentang mekanika fluida diam, KINEMATIKA

mempelajari tentang kecepatan dan aliran tanpa pertimbangkan gaya/energy dan

HIDRODINAMIKA mempelajari tentang relasi antara kecepatan dan akselerasi serta

gaya yang diberikan oleh cairan dalam gerakan.

Dalam hidrodinamika klasik,sebagian besar dalam subjek matematika karena

berhubungan dengan fluida ideal imajiner yang bergesekan. Pada masa lalu, insinyur

bereksperimen dan dari pengembangan formula empiric yang menjawab problem

praktis disebut hydraulic.

1.2 Perbedaan Antara Benda Padat dan Cair

Molekul dari benda padat lebih rapat antar lain nya daripada molekul benda cair.

Gaya aksi antar molekul dari benda padat lebih besar juga, serta molekul benda

padat cenderung mempertahankan bentuknya. Berbeda dengan cair yang lebih kecil

gaya aksinya serta bentuknya yang mengikuti dari permukaan benda.

1.3 Perbedaan Antara Gas dan Fluida

Fluida dapat berwujud gas atau cair. Bedanya molekul dari gas lebih renggang

daripada cair. Dengan demikian gas lebih mampat dan ketika semua tekanan luar

dihilangkan, ia cenderung memperluas tanpa batas. Gas lebih mencapai

kesetimbangan ketika ia benar benar tertutup. Molekul dari cair relative tidak

mampat, dan apabila semua tekanan kecuali tekanan uap dihilangkan, gaya kohesi

antara molekul menahan mereka bersama, jadi molekul cair tidak memperluas tanpa

batas. Volume dari gas atau uap kebanyakan terpengaruh dari perubahan tekanan

atau suhu atau bahkan keduanya

1.4 Kerapatan, Besar spesifik, Volume spesifik dan Gravitasi spesifik

-Kerapatan fluida adalah massa per volume, sedangkan Berat adalah berat

per satuan volume. Dalam insinyur inggris atau SI biasa dalam satuan Kg/m3

sedangkan menandakan gaya yang diberikan oleh gravitasi dalam satuan volume

dari fluida N/m3

kerapatan dan berat spesifik dari fluida diikuti :

atau

Dalam satuan SI

Dimensi = = =

-Sedangkan volume spesifik adalah volume yang terisi satuan massa dari fluida

(m3/ Kg )

-Sedangkan gravitasi s adalah rasio dari kerapatan dari air asli dalam

temperature standar. Standar dalam fisika 39,2°F ( 4°C ), sedangkan standar insinyur

60°F,kemudian kerapatan air pada 4°C adalah 100g

1.5 Fluida Compressible dan Incompressible

Mekanika fluida terbentuk menjadi dua yaitu antara compressible dan

incompressible. Fluida yang keduanya konstan atau berbeda kerapatan. Meskipun

dalam realita tidak ada fluida yang tidak mampat. Cair biasa dipertimbangkan fluida,

begitu juga dengan ombak yang dalam artian benar benar ombak tekanan

Aliran dari udara dalam system ventilasi adalah kasus dimana gas dapat

diperlakukan mampat. Untuk variasi tekanan kecil yang dapat berubah kerapatannya,

namun untuk gas atau aliran uap pada kecepatan tinggi melalui pipa dengan tekanan

yang turun mungkin besar yang dapat berubah kerapatan tidak dapat dihindarkan.

Contohnya pada pesawat terbang dengan kecepatan 250 mph, udara mungkin

dipertimbangkan sebagai kerapatan konstan. Tetapi sebagai objek yang berpindah

melalui udara kecepatan suara hingga 700 mph, tekanan dan kerapatan dapat

diartikan sebagai fluida compressible.

1.6 Kemampatan Cairan

Kemampatan cairan berkebalikan dengan volume dari modulus elastisitas, atau

modulus besar, modulus ini didefinisikan :

Ev = - = - ( )dp

Dimana : = volume

= tekanan

Dalam tiap problem insinyur, modulus massa pada atau dekat tekanan atmosfer

menjadi pusat perhatian. Pada berbagai suhu dapat dicatat bahwa nilai dari Ev naik

perlahan selurus dengan tekanan, nilai Ev maksimum pada 120°F (50°c)

Modulus volume dari besi baja sekitar 26,000,000 psi :

=

atau

=

Dimana Ev adalah nilai dari modulus untuk tekanan rata rata

Berat Spesifik dari Cairan

Berat spesifik dari cairan umum pada 68°F (20°C) dan standar tekanan level laut

dengan g=32,2 ft/s, semua juga tergantung pada suhu dan variasi dari modulus massa

dari cairan. Variasi dari berat spesifik dari air dengan kondisi suhu dibawah normal

ketika g = 32.2 ft/s

Lb/ft kN/m

Carbon tetrachloride 99.4 15.6

Ethyl Alcohol 49.3 7.76

gasoline 42 6.6

Glycherin 78.7 12.3

Motor oil 54 8.5

Water 62.4 9.81

1.7 Persamaan Keadaan untuk Gas

Tidak ada gas yang bersifat sempurna, namun udara dan gas asli lainnya yang

jauh dari fase cair dapat dipertimbangkan

Hokum Avogadro bahwa semua gas pada tekanan dan temperature yang sama

dibawah perlakuan diberikan nilai dari 9 bernomor sma dari molekul per unit dari

volume apabila m menandakan berat molekuler

M1R1 = M2R2 =konstan

Fundamental persamaan gas yang lain

PVn

= P1 V1 n

= konstan

1.8 Kemampatan dari Gas

Perbedaan dari Eq memberikan npvn-1

dv + vn dp = 0 menjadikan

Ev = np

Karena itu untuk proses isothermal dari gas Ev = p dan isentropic proses Ev = kp,

kemudian pada tekanan 15psia, modulus isothermal dari elastisitas sebuah gas adlah

15psi dan untuk udara proses isentropic nya 1,4 x 15psi. ini menekankan bahwa ada

perbedaaan yang besar antara kemampatan dari udara atmosfer normal dan air.

1.9 Fluida Ideal

Sebuah fluida ideal biasa didefinisikan sebagai salah satu fluida yang tak

memiliki gesekan karena itulah viskositasnya nol. Dalam fluida asli, cair maupun gas

gaya tangensial selalu dating dalam segala kondisi. Memberikan kenaikan terhadap

gaya gesekan tersebut yang biasa disebut viskositas

1.10 Viskositas

Viskositas dari fluida untuk mengukur resistensi geseran atau menghitung sudut

deformasi. Gaya gesekan dalam hasil aliran fluida adlah kohesi dan momentum

diantara molekul dalam fluida. Apabila suhu naik, viskositas dari semua fluida

menurun, sedangkan viskositas dari semua gas meningkat. Ini karena gaya dari

kohesi, yang disambungkan dengan suhu,didominasi oleh cairab sedangkan gas

mendominasi factor perubahan molekul di antaras semua kecepatan yang berbeda.

Molekul perubahan membuat pergeseran atau menghasilkan gaya gesekan antara

dimensinya. Peningkatan aktifitas molekul pada temperature tinggi menyebabkan

percepatan dari gas yang dilanjutkan peningkatan suhu. Dari berbagai eksperimen

menunjukkan tentang fluida dalam kelas yang besar

F

Apabila konstan dari proprorsional maka dapat ditunjukkan dengan

=

Persamaan di atas disebut persamaan viskositas newton

Fluida dengan proporsional konstan tidak dapat berubah dari deformasi.

Dimensi dari viskositas absolute adalah gayaper unit area dibagi oleh gradient

kecepatan.

Dalam SI dimensi dari =

1.11 Tensi Permukaan

Kapilaritas

Cairan memiliki gaya adhesi dan kohesi,keduanya dalam bentuk molekul

atraktif, Kohesi merupakan cairan untuk melawan tingkatan gaya stress, sedangkan

adhesi untuk melawan dari tubuh lain. Perlawanan diantar molekul bentuk

merupakan sebuah imajiner antara dua bentuk permukaan padat dan gas. Nilai tipical

dari tensi permukaan dilingkupi rata rata yang lebar. Properti cair yang membuat itu

disebut tensi permukaan. Kapilaritas termasuk di antara kohesi dan

adhesi.Peningkatan kapilaritas ataupun penurunan dapat dibuat oleh tensi permukaan

gaya gravitasi

2

h=

dimana : = tensi permukaan dalam unit gaya per satuan panjang

= berat spesifik dari cairan

= radius tabung

h = peningkatan kapilaritas

tensi permukaan menurun perlahan di iringi dengan kenaikan suhu,tensi permukaan

biasanya berpengaruh pada setiap pekerjaan engineer.

1.12 Tekanan uap dari cairan

Seluruh cairan menandakan evaporasi ataupun penguapan, yang mana keduanya

melakukan dengan memproyeksikan molekul kedalam permukaan. Apabila ada

ruang kosong, maka tekanan parsial mengeluarkan molekul naik dari rata, untuk

kesetimbangan dari tekanan uap disebut juga dengan tekanan saturisasi.

Nilai dari saturisasi tekanan uap berasal dari tertarikan dari cairan. Dalam kasus

cairan,untuk membatasinya,tekanan dalam cairan menjadi berkurang dari

nilainya,cairan akan menguap. Pelebaran variasi dalam tekanan uap ditunjukkan

pada tabel dibawah. Tekanan uap yang sangat rendah pada merkuri menjadikannya

mudah digunakan pada barometer

psia N/m2, abs Mbar,abs

Merkuri 0,000025 0,17 0,0017

Air 0,339 2,340 23,4

Kerosin 0,46 3,200 32

Karbon tetraklorida 1,76 12,100 121

Gasoline 8,0 55,000 550