BAB 6 DASAR DASAR ALIRAN FLUIDA DISUSUN OLEH KELOMPOK 1 KALPIKA ARHAN 21090116060005 SAMUEL BUTAR BUTAR 21090116060014 Thamrin riko sitorus 21090116060018 DONI EKO ARBIANTO 21090116060019 VICTOR SIMON PARHUSIP 21090116060020 RIZKI JATI ALWANi 21090116060026 SEKAR AYU PRIBADI 21090116060059 TAUFIQ FAIDZIN 21090116060036 JUMIATUN NUR 21090116060031 ALFATH KHATAMI 21090116060023

MATERI YANG AKAN DI BAHASA 1.DESKRIPSI 2.TUJUAN INTRUKSIONAL 3.DEFENISI & ALIRAN FLUIDA 4.ALIRAN MANTAP DAN TAK MANTAP 5.ALIRAN MERATA 6.GARIS GARIS ARUS 7.TABUNG TABUNG ARUS 8.PERSAMAAN KONTINUITAS 9.JARING JARING ALIRAN 10.PERSAMAAN ENERGI 11.PERSAMAAN TEOREMA BERNOULI 12.GARIS ENERGI 13.GARIS DERAJAT HYDRAULIK 14.DAYA 15.CONTOH SOAL

DESKRIPSI MEMPELAJARI: 1.ALIRAN FLUIDA 2.ALIRAN MANTAP 3.ALIRAN MERATA 4.GARIS GARIS ARUS 5.TABUNG TABUNG ARUS 6.PERSAMAAN KONTINUITAS 7.JARING JARING ALIRAN 8.PERSAMAAN ENERGI 9.KECEPATAN 10.PENERAPAN TEOREMA BERNOULI 11.GARIS ENERGI 12.GARIS DERAJAT HYDRAULIC 13.DAYA

TUJUAN INSTRUKSIONAL 1.Mahasiswa dapat mengetahui jenis jenis aliran fluida 2.Menggunakan teorema bernouli untuk menghitung energi pada fluida

DEFENISI & Aliran Fluida Fluida dapat didefenisikan sebagai suatu zat yang terus menerus berubah bentuk apabila mengalami tegangan geser .Fluida tidak mampu menahan tegangan geser,tanpa berubah bentuk. contoh: cairan,gas.

Ditinjau dari jenis aliran fluida,dapat diklasifikasikanmenjadi: 1 Ditinjau dari jenis aliran fluida,dapat diklasifikasikanmenjadi: 1.Aliran laminar Dikatakan laminar jika lapisan fluida bergerak dengan kecepatan yang sama dan dengan lintasan partikel yang tidak memotong atau menyilang, atau dapat dikatakan bahwa aliran laminar di tandai dengan tidak adanya ketidak beraturan atau fluktuasi di dalam aliran fluida. 2.Aliran turbulen Dikatakan turbulen, jika gerakan fluida tidak lagi tenang dan tunak (berlapis atau laminar) melainkan menjadi bergolak dan bergejolak (bergolak atau turbulen). Pada aliran turbulen partikel fluida tidak membuat fluktuasi tertentu dan tidak memperlihatkan pola gerakan yang dapat diamati. Aliran turbulen hampir dapat dijumpai pada praktek hidrolika.

Aliran mantap & TAK MANTAP 1.Aliran mantap Aliran disebut steady (tenang) apabila aliran semua tempat disepanjang lintasan aliran tidak berubah menurut waktu 2.Aliran tak mantap Sedangkan aliran Uniform dapat diartikan sebagai suatu keadaan aliran yang tidak berubah diseluruh ruang.

ALIRAN MERATA & tak merata terjadi bila besar dan arah kecapatan tidak berubah dari titik ke titik dalam fluida, dv/ds=0. aliran fluida dibawah tekanan dalam suatu pipa besar dan bergaris tengah tetap adalah aliran merata. Aliran tidak merata, terjadi bila kecepatan, kedalaman, tekanan berubah dari titik ke titik dalam aliran, dv/ds ≠0 Keadaan merata dan Tak merata Proses dalam keadan merata adalah proses dimana semua aliran yang masuk dan keluar, laju dan komposisinya tetap (tidak bergantung dari waktu). Pada keadaan seperti ini jumlah massa yang menumpuk juga tetap (laju akumulasi/penumpukan = 0 ) dan tidak turut diperhitungkan. Pada keadaan ini persamaan neraca massa menjadi : Jumlah massa masuk = Jumlah massa keluar Pada proses yang tidak merata laju alir maupun komposisi senantiasa berubah (merupakan fungsi waktu). Untuk keadaan ini akumulasi selalu diperhitungkan.

GARIS GARIS ARUS kurva-kurva khayal yang ditarik melalui suatu fluida untuk menunjukkan arah gerakan di berbagai bagian aliran dari system fluida. Arah rata-rata dari kecepatan bisa juga dinyatakan oleh garis- garis yang menyinggung garis-garis arus. Karena vector kecepatannya punya komponen nol yang tegak lurus ke garis arus makatidak akan bisa ada aliran yang memotong suatu garis arus pada titik mana pun.

TABUNG TABUNG ARUS Sebuah tabung arus menyatakan bagian dasar dari suatu fluida yang mengalir yang dibatasi oleh sekelompok garis arus yang menyelubungi aliran Jika luas irisan penampang tabung arus cukup kecil, kecepatan titik tengah dari sembarang irisan penampang tabung arus cukup kecil, kecepatan titik tengah dari sembarang irisan penempang bisa diambil sebagai kecepatan rata-rata untuk irisan tersebut sebagai satu keseluruhan.

PERSAMAAN KONTINUITAS Tabung arus akan digunakan untuk menurunkan persamaan kontinuitas untik aliran tak kompresibel mantap satu dimensi. Persamaan kontinuitas untuk aliran mantap tak kompresibel, dua dimensi, adalah

JARING JARING ALIRAN Jaring-jaring aliran digambarkan untuk menunjukkan pola-pola dalam peristiwa aliran dua dimensi, atau bahkan aliran tiga dimensi. Jaring aliran terdiri dari (a) suatu sistem garis arus berjarak demikian rupa sehingga laju aliran q di antara tiap pasang garis yang berurutan sama, (b) sistem garis lainnya yang tegak lurus ke garis arus dan berjarak demikian rupa sehingga jarak antara garis-garis tegak lurus tersebut sama dengan jarak antara garis-garis arus yang berdekatan.

PERSAMAAN ENERGI Persamaan-Persamaan Energi Potensial Untuk mengangkat vertikal suatu benda bermassa m, gaya ke atas tidak sama dengan beratnya mg harus diberikan padanya (misal oleh tangan seseorang)

HEAD KECEPATAN Head Tekanan Head tekanan adalah perbedaan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi tekan dengan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi isap. Head tekanan dapat dinyatakan dengan rumus :

Head Statis Total Head statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap.

PENERAPAN TEOREMA BERNOULLI a. Efek Venturi persamaan Bernoulli juga bisa diterapkan pada kasus khusus lain yakni ketika fluida mengalir dalam bagian pipa yang ketinggiannya hampir sama (perbedaan ketinggian kecil). Untuk memahami penjelasan ini, amati gambar di bawah. Pada gambar di atas tampak bahwa ketinggian pipa, baik bagian pipa yang penampangnya besar maupun bagian pipa yang penampangnya kecil, hampir sama sehingga diangap ketinggian alias h sama. Jika diterapkan pada kasus ini, maka persamaan Bernoulli berubah menjadi :

b. Tabung Pitot Tabung Pitot adalah alat ukur yang kita gunakan untuk mengukur kelajuan gas / udara. Lubang pada titik 1 sejajar dengan aliran udara. Posisi kedua lubang ini dibuat cukup jauh dari ujung tabung pitot, sehingga laju dan tekanan udara di luar lubang sama seperti laju dan tekanan udara yang mengalir bebas. Dalam hal ini, v1 = laju aliran udara yang mengalir bebas (ini yang akan kita ukur), dan tekanan pada kaki kiri manometer (pipa bagian kiri) = tekanan udara yang mengalir bebas (P1).

Lubang yang menuju ke kaki kanan manometer, tegak lurus dengan aliran udara. Karenanya, laju aliran udara yang lewat di lubang ini (bagian tengah) berkurang dan udara berhenti ketika tiba di titik 2. Dalam hal ini, v2 = 0. Tekanan pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan udara di titik 2 (P2).

Ketinggian titik 1 dan titik 2 hampir sama (perbedaannya tidak terlalu besar) sehingga bisa diabaikan. Ingat ya, tabung pitot juga dirancang menggunakan prinsip efek venturi. Mirip seperti si venturi meter, bedanya si tabung petot ini dipakai untuk mengukur laju gas alias udara. Karenanya, kita tetap menggunakan persamaan efek venturi. Sekarang kita oprek persamaannya :

GARIS ENERGI Bagaimana bisa kita mengetahui satu titik dengan titik lainnya (pipa) terjadi kehilangan energi dan tekanan??? 1.HGL (hydraulic grade line) 2. dan EGL (energy grade line). Garis kemiringan hidraulik (garis kemiringan tekanan) atau HGL adalah garis yang menunjukan tinggi tekanan (pressure head) sepanjang pipa Contoh:Di dalam pipa dengan penampang seragam, tinggi kecepatan adalah konstan dan garis kemiringan enersi adalah sejajar dengan garis kemiringan tekanan (EGL // HGL) Garis gradien energi (EGL) adalah garis yang menghubungkan sederetan titik-titik yang menggambarkan energi tersedia untuk tiap titik sepanjang pipa sebagai ordinat, yang digambar terhadap jarak sepanjang pipa sebagai absis

GARIS DERAJAT HIDRAULIK Dalam sistem hidrolik fluida cair berfungsi sebagai penerus gaya. Minyak mineral adalah jenis fluida cair yang umum dipakai. Sifat dari zat cair : - Tidak mempunyai bentuk yang tetap, selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya. - Zat cair tidak dapat dikompresi. -Meneruskan tekanan ke segala arah. Keuntungan-keuntungan sistem hidrolik : - Fleksibel dalam penempatan komponen transmisi tenaga. - Gaya yang sangat kecil dapat digunakan untuk mengangkut gaya yang besar. - Penerus gaya (oli) juga berfungsi sebagai pelumas. - Beban dengan mudah bisa dikontrol dengan menggunakan katup pengatur tekanan (relief valve). - Dapat dioperasikan pada kecepatan yang berubah-ubah. - Arah operasi dapat dibalik seketika. - Lebih aman jika beroperasi pada beban berlebih. - Tenaga dapat disimpan dalam akumulator.

Kelemahan sistem hidrolik : Sistem hidrolik membutuhkan suatu lingkungan yang betul-betul bersih. Komponen-komponennya sangat peka terhadap kerusakan-kerusakan yang diakibatkan oleh debu, korosi dan kotoran-kotoran lain, serta panas yang mempengaruhi sifat-sifat minyak hidrolik. PERSAMAAN / RUMUS DASAR. Tekanan adalah gaya per-satuan luas penampang. Dalam persamaan dinyatakan dengan : P= ; dimana P = Pressure/ Tekanan (Pascal). F = Force/gaya (Newton). A = Area/luas (Meter 2)

Kapasitas adalah jumlah aliran per-satuan waktu Kapasitas adalah jumlah aliran per-satuan waktu. Dalam persamaan dinyatakan dengan : Q = ; dimana Q = Kapasitas/Debit (M3/dt). V = Volume Fluida (M3). t = Waktu (dt). Atau ; Q = A x V ; dimana A = Luas (Meter 2). V = Kecepatan Fluida (M/dt). Persamaan Boyle : P1 x V1 = P2 x V2 ; dimana P = Tekanan V = Volume

PERSAMAAN KONTINUITAS Penyelesaian : - Pada Bejana 1 : Tekanan 1 (P1) = F1 = 200 N A1 = ; d1 = 10 Cm2 = 10 x 10-2 m2 = 0,1 m A1 = = 7,85 x 10-3 m2 P1 = = = 127,388 x 103 N/m2 = 1,27388 x 105 N/m2 = 1,27388 x 105 Pascal = 1,27388 Bar Persamaan Kontinuitas : Q1 = Q2 A1 x V1 = A2 x V2 Contoh : Dua buah bejana yang berhubungan, Gaya pada bejana 1 (F1) = 1000 N. Diameter bejana 1 (d1) = 10 Cm2 Diameter bejana 2 (d2) = 40 Cm2 Gaya pada bejana 2 (F2) = ………….. ?

DAYA Sebagai konsep fisika dasar, daya membutuhkan perubahan pada benda dan waktu yang spesifik ketika perubahan muncul. Hal ini berbeda dengan konsep kerja, yang hanya mengukur perubahan kondisi benda. Misal, kerja yang dilakukan seseorang adalah sama ketika mengangkat beban ke atas tidak peduli ia lari atau berjalan, namun dibutuhkan daya lebih besar untuk berlari karena kerja dilakukan pada waktu yang lebih singkat.

Dalam fisika, daya adalah kecepatan melakukan kerja Dalam fisika, daya adalah kecepatan melakukan kerja. Daya sama dengan jumlah energi yang dihabiskan per satuan waktu. Dalam sistem SI, satuan daya adalah joule per detik (J/s), atau watt untuk menghormati James Watt, penemu mesin uap abad ke-18. Daya adalah besaran skalar. Integral daya terhadap waktu mendefinisikan kerja yang dilakukan. Karena integral tergantung lintasan dari gaya dan torsi, maka perhitungan kerja tergantung lintasan. Sebagai konsep fisika dasar, daya membutuhkan perubahan pada benda dan waktu yang spesifik ketika perubahan muncul. Hal ini berbeda dengan konsep kerja, yang hanya mengukur perubahan kondisi benda. Misal, kerja yang dilakukan seseorang adalah sama ketika mengangkat beban ke atas tidak peduli ia lari atau berjalan, namun dibutuhkan daya lebih besar untuk berlari karena kerja dilakukan pada waktu yang lebih singkat.

Contoh soal dan pembahasan Video singkat

Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti terlihat pada gambar berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan pipa kecil adalah 4 : 1. Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah dan pipa kecil 1 m diatas tanah. Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km/jam dengan tekanan 9,1 x 105 Pa. Tentukan : a) Kecepatan air pada pipa kecil b) Selisih tekanan pada kedua pipa c) Tekanan pada pipa kecil (ρair = 1000 kg/m3)

a) Kecepatan air pada pipa kecil Persamaan Kontinuitas : A1v1 = A2v2 (4)(10) = (1)(v2) v2 = 40 m/s b) Selisih tekanan pada kedua pipa Dari Persamaan Bernoulli : P1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2 P1 − P2 = 1/2 ρ(v22 − v12) + ρg(h2 − h1) P1 − P2 = 1/2(1000)(402 − 102) + (1000)(10)(1 − 5) P1 − P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000 P1 − P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa c) Tekanan pada pipa kecil P1 − P2 = 7,1 x 105 9,1 x 105 − P2 = 7,1 x 105 P2 = 2,0 x 105 Pa

kesimpulan