Tugas 1 masalah properti Fluida
description
Transcript of Tugas 1 masalah properti Fluida
Tugas 1 masalah properti Fluida1. Suatu tangki berisi zat cair dengan massa 1200 kg dan
volume 0,952 m3. Hitung berat, rapat massa, berat jenis dan rapat jenis zat cair. Penyelesaian
2. Satu liter minyak mempunyai berat 0,70 kgf. Hitung berat jenis, rapat massa dan rapat relatif. Penyelesaian
3. Satu liter minyak mempunyai berat 7,02 N. Hitung berat jenis, rapat massa, dan rapat relatif. Penyelesaian
4. Hitung viskositas kinetika zat cair yang mempunyai rapat relatif 0,95 dan viskositas dinamik 0,0011 d/m3. Penyelesaian
5. Dua buah plat horisontal ditempatkan sejajar dengan jarak 12,5 mm, Ruang diantaranya diisi oli dengan viskositas 14 poise. Hitung tegangan geser pada oli, apabila plat atas bergerak dengan kecepatan 2,5 m/d. Penyelesaian
6. Dua buah plat sejajar berjarak 0,02 cm. Plat bagian bawah tetap, sedangkan bagian atas bergerak dengan kecepatan 50 cm/d. Untuk menggerakan plat dengan kecepatan tersebut diperlukan gaya tiap satuan luas sebesar 2 N/m2. Tentukan viskositas fluida yang berada diantara kedua plat. Penyelesaian
7. Dua buah plat berbentuk bujursangkar dengan sisi 0,6 m, saling sejajar dan berjarak 12,5 mm.Di antara kedua plat terdapat oli. Plat bawah diam dan plat atas bergerak dengan kecepatan 2,5 m/d, dan diperlukan gaya 100 N untuk menjaga kecepatan tersebut. Hitung viskositas dinamik dan kinetik oli apabila rapat relatifnya adalah 0,95. Penyelesaian
8. Ruang antara dua plat paralel berjarak 21 mm diisi air dengan kekentalan dinamis 1,12 x 10-3 Nd/m2. Plat datar dengan ukuran 200x200 mm2 dan tebal 1 mm ditarik melalui ruang tersebut sedemikian sehingga satu permukaannya paralel pada jarak 5 mm dari dinding. Dianggap bahwa profil kecepatan antara plat dan dinding adalah linier. Tentukan gaya yang diperlukan oleh plat agar supaya kecepatan plat adalah 125 mm/d. Tahanan yang terjadi pada sisi depan plat diabaikan. Penyelesaian
9. Plat bujur sangkar dengan ukuran 1m x 1m dengan berat 392,4 N menggelincir pada bidang vertikal dengan kecepatan seragam sebesar 0,2 m.d seperti terlihat dalam gambar. Kemiringan bidang adalah 5 (vertikal) : 13 (horisontal) dan bagian atasnya terdapat lapis oli setebal 1 mm. Hitung viskositas dinamis minyak. Penyelesaian
10. Tabung gelas berdiameter 3 mm dimasukan secara vertikal ke dalam air. Hitung kenaikan kapiler apabila tegangan permukaan = 0,0736 N/m. Tabung adalah bersih. Penyelesaian
11. Tentukan tinggi kolom air yang terbentuk di dalam tabung vertikal berdiameter 1 mm karena gaya kapiler apabila tabung tersebut dimasukan ke dalam air. Tegangan permukaan =7,4 x 10-2 N/m dan sudut kontak 5o. Penyelesaian
12. Tabung berdiameter 2 mm berisi air raksa dimasukkan ke dalam bak berisi air raksa. Tegangan permukaan air raksa = 480 x10-3 N/m dan sudut kontak = 45o. Hitung penurunan permukaan air raksa dalam tabung. Rapat relatif air raksa 13,6. Penyelesaian
13. Tekanan statis adalah sedemikian rupa sehingga air naik di dalam tabung kaca sampai setinggi 7 cm. Apabila diameter tabung adalah 0,5 cm dan temperatur air adalah 20oC, hitung tinggi total pada air di dalam tabung akan bertahan. Penyelesaian
14. Suatu barometer terkontaminasi oleh air pada tabung yang berisi air raksa. Apabila tinggi kolom air raksa adalah 735 mm pada temperatur atmosfer 20oC, tentukan tekanan barometer. Apabila ruang di atas air raksa tersebut dianggap hampa, berapakah tekanan udara yang terjadi. Penyelesaian
15. Zat cair di dalam silinder berada di bawah tekanan. Pada tekanan 1 MN/m2 volumenya adalah 1 liter, sedang pada tekanan 2 MN/m2 volumenya adalah 0,995 liter. Hitung modulus elastisitas zat cair. Penyelesaian
16. Modulus elastisitas air adalah K=2,24 x 109 N/m2. Berapakah perubahan volume dari 1 m3 air bila terjadi pertambahan tekanan sebesar 20 bar (1 bar = 105 N/m2). Penyelesaian
17. Apabila modulus elastisitas air adalah 210.000 N/cm2, berapakah tekanan yang diperlukan untuk mereduksi volumenya sebesar 2 % ? Berapakah perubahan rapat massanya? Penyelesaian
18. Tangki baja tahan tekanan tinggi berisi zat cair, yang tekanan 10 atmosfer mempunyai volume 1,232 liter. Pada atmosfer volume zat cair adalah 1,231 liter. Berapakah modulus elastisitas zat cair? Penyelesaian
19. Tangki baja berisi minyak A dan air B. Di atas minyak terdapat udara yang bisa diubah tekanannya. Dimensi yang ada pada gambar adalah pada tekanan atmosfer. Apabila tekanan dinaikan 1 M Pa, berapakah penurunan permukaan air dan minyak. Modulus elastisitas zat cair adalah 2050 MN/m2 untuk minyak dan 2075 MN/m2 untuk air. Dianggap tangki tidak mengalami perubahan volume. Penyelesaian
Jawaban Soal No 01Jawaban Soal No 01
kNxMgW 77,11772,1181,91200 MaF
3/5,1260952,0
1200mkg
V
M
Soal ini menggunakan sistem satuan SI.Berat zat cair dihitung dengan hukum Newton
Atau
Rapat massa dihitung dengan Rumus :
Berat jenis dihitung dengan Rumus :3/36,12
952,0
77,11mkN
V
W
Rapat relatif dihitung dengan Rumus :
2605,11000
5,1260
_
_
air
zatcairS
Jawaban Soal No 02Jawaban Soal No 02
3/700001,0
70,0mkN
V
W
Volume
BeratBeratjenis
kgmxmakakgmm
dkgf70081,936,71:,81,9
/4
2
4
2/36,71
81,9
700
m
dkgf
gg
Soal ini menggunakan sistem satuan MKSVolume minyak, V = 1,0 liter =0,001 m3
Berat Minyak W=0,70 kgf
Rapat massa dihitung dengan Rumus :
Mengingat
700,01000
700
_
_
air
zatcairS
Rapat relatif :
Jawaban Soal No I.03Jawaban Soal No I.03
3/7020001,0
02,7. mN
V
WVW
3/6,71581,9
7020. mkg
gg
Soal ini menggunakan sistem satuan SI.Volume minyak: V=1,0 liter = 0,001 m3
Berat minyak : W = 7,02 N
7156,01000
6,715
_
_
a
mS
Jawaban Soal No I.04Jawaban Soal No I.04
dmxV /1016,1950
0011,0 26
Gunakan Rumus berikut :
Penurunan satuan kekentalan kinematik :
dm
mkgdmkg
mkgmddkgm
mkg
mNd/.
.
/
/ 2
33
22
3
2
3/950100095,0_95,0_
_mkgxzc
air
zcS
Jawaban Soal No I.05Jawaban Soal No I.05
2/1,01 mdpoise
dy
du
Tegangan geser dihitung dengan rumus :
Karena distribusi kecepatan adalah linier, maka :
ydy
du
Sehingga :2/280
0125,0
5,24,1 mNx
Y
v
2/4,114 mdpoise
Jawaban Soal No I.06Jawaban Soal No I.06
mcmy 0002,002,0
2/2 mNGaya tiap satuan luas :
y
V
dy
du
Sehingga :24 /108
0002,05,05,2
mNdx
yV
dmdcmV /5,0/50
Jawaban Soal No I.07Jawaban Soal No I.07
mmmy 0125,05,12
2/78,2776,06,0
100mN
xA
F
luas
gayaTegangan geser :
3/389,10125,0
5,278,277 mNd
y
V
dy
du
Kekentalan kinematik :
dmx /10462,1950
389,1 23
3/950_95,0_
_mkgoli
air
oliS
Jawaban Soal No I.08Jawaban Soal No I.08
NxAy
UAF 4
2022 107333,3
Nxxxxx 43 107333,32,02,0015,0
125,01012,1
Gaya geser pada permukaan sisi atas plat:
Gaya total :
NxxxFFF 34321 10493,1107333,31012,1
NxxxxxAy
UAF 33
1011 1012,12,02,0
005,0
125,01012,1
Untuk aliran laminer tegangan geser pada setiap titik dalam fluida diberikan oleh :
Gaya geser pada permukaan sisi bawah plat:
dy
dU
Jawaban Soal No I.09Jawaban Soal No I.09
1det200001,0
2,0
iky
V
dy
dU
Tegangan geser pada dasar plat:
Viskositas dinamis :
PmNd
yVdy
du546,7/7546,0
200
92,150 2
2/92,15011
92,150mN
x
Gaya geser pada permukaan dasar plat :
Gradien kecepatan:
NxT 92,15013
54,392 Luas permukaan plat =1m2
Jawaban Soal No I.10Jawaban Soal No I.10
cmmxx
x
grh 0,1010,0
0015,081,91000
0736,022
Apabila tabung bersih dan untuk air, = 0
mrmmmd 0015,0003,03
Kenaikan kapiler h di dalam tabung dengan diameter kecil dihitung dengan rumus sebagai berikut :
grh
cos2
Jawaban Soal No I.11Jawaban Soal No I.11
grh
cos2
Kenaikan kapiler h di dalam tabung dengan diameter kecil dihitung dengan rumus sebagai berikut :
mxx
xxxh
o
03,00005,081,91000
5cos104,72 2
Jawaban Soal No I.12Jawaban Soal No I.12
grh
cos2
3/1360010006,13__ mkgxraksaair
6,13_
_
air
hgS
mmmxxx
xxxh
o
088,510088,5001,081,913600
45cos104802 33
Jawaban Soal No I.13Jawaban Soal No I.13
cmmxx
xx
rh 60,0106
0025,09810
1036,72
.
2 32
grh
cos2
Untuk tabung bersih, = 0
Kenaikan kapiler h di dalam tabung dengan diameter kecil dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Untuk air pada temperatur200C,=7,36x10-2N/m3;3/981081,91000 mNxg
Jadi tinggi total :H=7+0,60=7,60 cm
Jawaban Soal No I.14Jawaban Soal No I.14
barmN 004,1/400.100 2
ygAPsAPa ....
2/340.2 mNPs Tekanan pada permukaan air raksa didalam bak adalah konstan dan = tekanan atmosfer Pa
Karena adanya air diatas air raksa dalam tabung,maka didalam ruangan tersebut akan jenuh oleh uap air dengan tekananuap ps. Tekanan uap jenuh air pada temperatur 200C adalah :
Dengan menyamakan gaya-gaya yang bekerja pada kolom silinder dengan tampang A
Apabila ruang diatas air raksa dalam tabung dianggap hampa udara Ps=0, maka
735,081,910006,132340.. xxxygPsPa
barmNxxxygPa 9806,0/98060735,081,910006,13.. 2
Jawaban Soal No I.15Jawaban Soal No I.15
2/2000,1/)1995,0(
12
/mMN
VV
pK
Jawaban Soal No I.16Jawaban Soal No I.16
VVp
VdVdp
K
Digunakan persamaan :
39
5
00089,01024,2
10201m
x
xx
K
pV
Atau persamaan :
Terlihat bahwa pertambahan tekanan yang sangat besar hanya memberikan perubahan volume yang sangat kecil.
Jawaban Soal No I.17Jawaban Soal No I.17
2/420002,0000.210 mNxp 02,0
000.210p
VdVdp
K
tankonsxVMV
M
Volume
massa
Dari persamaan :
Nilai V adalah sangat kecil, sehingga persamaan diatas menjadi
Rapat massa :
Jadi massa sebelum perubahan = massa sesudah perubahan
))(( VVV VVVVV
V
VVVV %2%,2
V
VOleh karena :
Jadi kenaikan rapat massa juga 2%
Jawaban Soal No I.18Jawaban Soal No I.18
2/52,874.1
232,1)232,1231,1()435.101)(1025(
mMN
VVp
K
1 atmosfer = 10,34 m air :
1 liter air = 10-3 m3 :
2/435.10134,1081,91000.. mNxxhgp
Jawaban Soal No I.19Jawaban Soal No I.19
VVp
K
321
2 035343,05,0)3,0(44
mxVmhxDVm
322
2 056549,08,0)3,0(44
mxhxDVa
Volume minyak :
Volume air :
Apabila x adalah penurunan permukaan zat air,
3min
min
00001724,0035343,0
)01(2050 mV
xV yakyak
300002725,0056549,0
)01(2075 mV
xV airair
300004449,0)00002725,0(00001724,0 mVtotal
mmmxx 629,0000629,04
)3,0(00004449,0
2