8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 1/49
Mekanika FluidaMekanika Fluida
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 2/49
MateriMateri
Fluida : zat yang dapat mengalir ( zat alir)Fluida : zat yang dapat mengalir ( zat alir)
cairancairan
gasgas
Pada bab ini yang akan dibahas lebihPada bab ini yang akan dibahas lebih
dalam adalah phase cair.dalam adalah phase cair.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 3/49
SifatSifat--sifat penting pada cairansifat penting pada cairan
1.1. DensityDensity
2.2. TekananTekanan
3.3. Aliran Fluida Aliran Fluida4.4. ViskositasViskositas
5.5. Tegangan PermukaanTegangan Permukaan
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 4/49
1. Density (berat jenis)1. Density (berat jenis)
density (berat jenis) adalah berat suatu cairandensity (berat jenis) adalah berat suatu cairan
tiap satuan volume.tiap satuan volume.
= m/V= m/V
satuan : gr/ml, kg/lt, kg/msatuan : gr/ml, kg/lt, kg/m33
Alat yang dapat digunakan untuk mengukur Alat yang dapat digunakan untuk mengukur
density : picnometer, hidrometer.density : picnometer, hidrometer.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 7/49
Specific gravity (sg)Specific gravity (sg)
adalah perbandingan density suatu zatadalah perbandingan density suatu zat
dengan density air pada temperatur yangdengan density air pada temperatur yang
sama.sama.specific gravity tak bersatuan.specific gravity tak bersatuan.
misal sgmisal sg20/2020/20 : density suatu zat dibagi: density suatu zat dibagi
dengan density air pada temperatur 20 C.dengan density air pada temperatur 20 C.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 8/49
2. Tekanan2. Tekanan
Tekanan cairan didefinisikan sebagaiTekanan cairan didefinisikan sebagaigaya persatuan luas.gaya persatuan luas.
P = F/AP = F/Adimana F = m.gdimana F = m.g
m =m = VV
V = A.hV = A.h
sehinggasehingga
P =P = Ahg / A = Ahg / A = ghgh
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 11/49
Tekanan Atmosfer Tekanan Atmosfer
Tekanan atmosfer adalah tekanan yangTekanan atmosfer adalah tekanan yang
sebabkan oleh oleh udara luar.sebabkan oleh oleh udara luar.
biasanya diukur dengan barometer air biasanya diukur dengan barometer air raksa.raksa.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 13/49
Tekanan gaugeTekanan gauge
adalah tekanan yang terukur oleh alatadalah tekanan yang terukur oleh alat
pengukur tekanan. Misal manometer pengukur tekanan. Misal manometer
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 14/49
Tekanan AbsolutTekanan Absolut
Adalah jumlah dari tekanan atmosfer dan Adalah jumlah dari tekanan atmosfer dan
tekanan gaugetekanan gauge
psig : pound per square in gaugepsig : pound per square in gaugepsia : pound per square in absolutepsia : pound per square in absolute
Pa = P atm + PgPa = P atm + Pg
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 15/49
Hukum PascalHukum Pascal
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 17/49
Konversi satuan tekananKonversi satuan tekanan
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 18/49
Gaya Apung (Bouyanf Force)Gaya Apung (Bouyanf Force)
Jika benda di timbang (timbangan pegas) padaJika benda di timbang (timbangan pegas) pada
suatu ruangan, kemudian dimasukkan padasuatu ruangan, kemudian dimasukkan pada
suatu ruangan. Maka bagaimana berat bendasuatu ruangan. Maka bagaimana berat benda
terukur?terukur?Ternyata berat benda akan mengalamiTernyata berat benda akan mengalami
penurunan, mengapa?penurunan, mengapa?
Karena gaya gravitasi sama, maka penguranganKarena gaya gravitasi sama, maka pengurangan
berat terjadi karena adanya gaya apung yangberat terjadi karena adanya gaya apung yang
diberikan cairan kepada benda tersebut.diberikan cairan kepada benda tersebut.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 23/49
3. Aliran Fluida3. Aliran Fluida
Aliran Fluida Aliran Fluida
dinyatakan sebagaidinyatakan sebagai
aliran massa tiapaliran massa tiap
satuan waktu :satuan waktu :
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 24/49
Persamaan kontinuitas :Persamaan kontinuitas :
Pada berbagai diameter aliran massa adalahPada berbagai diameter aliran massa adalah
tetap.tetap.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 25/49
Jika density cairan tetap maka persamaanJika density cairan tetap maka persamaan
menjadi ;menjadi ;
A A11vv11 = A= A22vv22
Av = V/t = laju alir volumetris Av = V/t = laju alir volumetris
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 28/49
Persamaan BernoulliPersamaan Bernoulli
³Jika kecepatan fluida³Jika kecepatan fluida
tinggi, makatinggi, maka
tekanannya rendahtekanannya rendah
dan sebaliknya jikadan sebaliknya jikakecepatan fuidakecepatan fuida
rendah makarendah maka
tekanannya tinggi´tekanannya tinggi´
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 31/49
4. Viskositas4. Viskositas
Hukum Stokes
Viskositas (kekentalan) berasal dari
perkataan Viscous (Soedojo, 1986). Suatu
bahan apabila dipanaskan sebelum
menjadi cair terlebih dulu menjadi viscous
yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir
pelan-pelan. Viskositas dapat dianggapsebagai gerakan di bagian dalam (internal)
suatu fluida (Sears & Zemansky, 1982).
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 32/49
Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan ke
dalam fluida kental, misalnya kelereng
dijatuhkan ke dalam kolam renang yang airnyacukup dalam, nampak mula-mula kelereng
bergerak dipercepat. Tetapi beberapa saat
setelah menempuh jarak cukup jauh, nampak
kelereng bergerak dengan kecepatan konstan
(bergerak lurus beraturan). Ini berarti bahwa di
samping gaya berat dan gaya apung zat cair
masih ada gaya lain yang bekerja pada kelereng
tersebut. Gaya ketiga ini adalah gayagesekan
yang disebabkan oleh kekentalan fluida.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 33/49
Satuan viskositas fluida dalam sistem cgs
adalah dyne det cm-2, yang biasa disebut
dengan istilah poise di mana
1 poise = 1 dyne det cm-2.
Viskositas dipengaruhi oleh perubahansuhu. Apabila suhu naik maka viskositas
menjadi turun atau sebaliknya.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 34/49
Sebuah bola padat memiliki rapat massa b danberjari-jari r dijatuhkan tanpa kecepatan awal ke
dalam fluida kental memiliki rapat massa f, dimana b > f. Telah diketahubahwa bola mula-mula mendapat percepatan gravitasi, namunbeberapa saat setelah bergerak cukup jauh bolaakan bergerak dengan kecepatan konstan.K
ecepatan yang tetap ini disebut kecepatan akhir vT atau kecepatan terminal yaitu pada saat gayaberat bola samadengan gaya apung ditambahgaya gesekanfluida. Gambar 1 menunjukkansistem gayayang bekerja pada bola kelereng yakni
FA =gaya Archimedes, FS = gaya Stokes, dan
W=mg= gaya berat kelereng.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 35/49
Pengukuran viskositasPengukuran viskositas
Persamaan :Persamaan :
FA + Fs = wFA + Fs = w
W = b.Vb.g
F A = f .Vb.gFS = Vb.g (b - f)
Fs = 6rv
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 36/49
t = waktu tempuh batas atas ±
bawah
d = jarak batas atas - bawah
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 37/49
5. Tegangan Permuka & Kapilaritas5. Tegangan Permuka & Kapilaritas
Dalam peristiwa sehari-hari dapat diamati seperti
serangga dapat berjalan diatas permukaan air
jarum atau silet dapat diletakkan di atas permukaan
air dengan hati-hati kecenderungan tetes air berbentuk bola, dsb
Fenomena ini menunjukkan permukaan air
mempunyai semacam stress tekan atau tegang
muka zat cair.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 39/49
Secara sederhana gaya permukaan zat cair dapat dinyatakan sebagai gaya per satuan
panjang
K=koefisien tegang muka. Gaya ini berkurangdengan meningkatnya temperatur dan berubah
jika ada larutan-larutan lain. Umumnya gayaper satuan panjang diukur pada suhu 20C ,misalnya untuk air sebesar
73 dyne/cm = 0, 073 N/m
1 dyne = 10í5N/m.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 45/49
KapilaritasKapilaritas
Gejala kapiler Gejala kapiler atauatau kapilaritaskapilaritas adalah peristiwaadalah peristiwa
naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler
disebabkan oleh interaksi molekuldisebabkan oleh interaksi molekul--molekul dimolekul di
dalam zat cair (adhesi dan kohesi)dalam zat cair (adhesi dan kohesi)
Gaya kohesi adalah tarikGaya kohesi adalah tarik--menarik antaramenarik antara
molekulmolekul--molekul di dalam suatu zat cair.molekul di dalam suatu zat cair.
Gaya adhesi adalah tarik menarik antaraGaya adhesi adalah tarik menarik antara
molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis,molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis,yaitu bahan wadah di mana zat cair berada.yaitu bahan wadah di mana zat cair berada.
8/8/2019 Bab 6 Mekanika Fluida
http://slidepdf.com/reader/full/bab-6-mekanika-fluida 46/49
Gejala kapiler pada meniscus cekung (air) akan naik diGejala kapiler pada meniscus cekung (air) akan naik didalam pipa kapiler, makin kecil lubang pipa kapiler dalam pipa kapiler, makin kecil lubang pipa kapiler makin tinggi naiknya zat cair.makin tinggi naiknya zat cair.
Pada meniskus cembung (raksa) akan turun di dalamPada meniskus cembung (raksa) akan turun di dalampipa kapiler, Makin kecil lubang pipa kapiler, makapipa kapiler, Makin kecil lubang pipa kapiler, makamakin rendah penurunan zat cair.Gejala kapiler makin rendah penurunan zat cair.Gejala kapiler tergantung pada kohesi dan adhesi.tergantung pada kohesi dan adhesi.
Dalam kehidupan sehariDalam kehidupan sehari--hari gejala kapilaritas seringhari gejala kapilaritas seringkita temui misalnya:kita temui misalnya:
Naiknya minyak melalui sumbu kompor.Naiknya minyak melalui sumbu kompor.
Penghisapan air dari tanah oleh akar tanaman menuju dauPenghisapan air dari tanah oleh akar tanaman menuju daumelalui pembuluh kayu pada batang.melalui pembuluh kayu pada batang.
Air membasahi dinding kamar mandi sehingga dinding Air membasahi dinding kamar mandi sehingga dindingmenjadi lembab.menjadi lembab.
Penghisapan air pada lantai dengan kain pel.Penghisapan air pada lantai dengan kain pel.
Penghisapan air pada badan setelah mandi dengan handuk.Penghisapan air pada badan setelah mandi dengan handuk.