MEKANIKA FLUIDA 1 FLUIDA : Mudul-1 MEKANIKA FLUIDA 1 FLUIDA : Suatu zat yang mampu mengalir dan mampu menyesuaikan dengan bentuk salurannya.

FLUIDA di bagi DUA : INCOMMPRESIBLE FLUID (Fluida tak mampu mampat) Contoh : Zat cair (air, minyak, lumpur dll) COMPRESSIBLE FLUID (Fluida mampu mampat) Contoh : Gas (oksigen, hidrogen methan, dll)

Dimensi Satuan Ada tiga macam dimensi utama dasar yaitu : massa, panjang, dan waktu. Kilogram (kg) sebagai satuan massa, Meter (m) sebagai satuan panjang Detik (dtk) sebagai satuan waktu. Satuan gaya turunan dari ketiga satuan tersebut adalah Newton (N), satuan volume m3, satuan percepatan m/dtk², satuan kerja adalah Nm sering disebut Joule (J), juga satuan tekanan N/m² yang disebut Pascal (Pa).

SIFAT – SIFAT FLUIDA KERAPATAN MASSA adalah massa dari fluida per satuan volume dari zat tersebut. Untuk zat cair kerapatan massa suatu zat bisa dianggap konstan. Kerapatan massa air adalah 1000 kg/m3 pada suhu 4 °C

BERAT JENIS ( ) adalah Berat fluida per satu satuan volume zat tersebut Hubungan kerapatan massa () dan berat jenis ()  =  . g () air = 1000 kg/m3 g = grafitasi ( 9,81 m/dtk² ) ( )air = berat jenis (9,81 x 1000) = 9810 N/m3

Kerapatan Relatif atau Rapat Relatif (rpl). adalah bilangan murni yang menunjukkan perbandingan antara massa suatu benda dengan massa suatu zat yang bervolume sama yang digunakan sebagai patokkan. Untuk zat padat atau zat cair menggunakan patokkan air pada suhu 4 °C, Untuk Gas menngunakan udara bebas yang mengandung CO2 atau hidrogen (pada suhu 0°C dan tekanan 1 atmosfir = 1,013 x 100000 Pa) sebagai pedoman.

Misal : Jika kerapatan relatif minyak 0,875 maka, kerapatan massanya adalah 0,875 . 1000 = 875 kg/m3. Rapat relatif air adalah 1,00 dan air raksa 13,6 Kerapatan massa air raksa = 13,6 x 1000 = 13600 kg/m3

Contoh : Hitunglah kerapatan massa dan rapat relatif dari 5,6 m3 minyak yang beratnya 46800 N.

Viscositas (kekentalan) suatu Fluida adalah Sifat yang menentukan besarnya daya tahan terhadap gaya geser yang terjadi. Kekentalan sisebabkan oleh saling terpengaruh antara molekul-molekul suatu fluida.

Dua lempengan besar sejajar terpisah dengan jarak y yang kecil, ruang diantara kedua lempengan diisi oleh fluida. Anggaplah lempengan yang atas digerakkan dengan gaya tetap F dan bergerak dengan kecepatan U.

Fluida yang bersentuhan dengan lempengan yang atas akan melekat padanya dan akan bergerak dengan kecepatan U, dan fluida yang bersentuhan dengan lempengan yang diam akan mempunyai kecepatan nol. Jika jarak y dan kecepatan U tidak terlalu besar, maka variasi kecepatan (gradien) akan merupakan suatu garis lurus. Percobaan telah menunjukkan bahwa gaya F berubah-ubah bersama dengan luas lempengan, dengan kecepatan U, dan berlawanan dengan jarak y. Akibat segi tiga yang sebangun, U/y = dV/dy,

Kekentalan mutlak (viscositas dinamik) µ (miu) satuannya Pa dtk dimana  = F/A = tegangan geser. Jika suatu tetapan kesebandingan µ (miu) yang disebut kekentalan mutlak atau kekentalan dinamik, dimasukkan maka : Kekentalan mutlak (viscositas dinamik) µ (miu) satuannya Pa dtk

Kekentalan kinematis

Contoh : Kekentalan fluida pada suhu 10 °C besarnya 0,125 poise. Ditanya : Hitung kekentalan mutlak dalam Pa dtk Hitung kekentalan kinematik dalam satuan m²/dtk jika, rapat relatif pada suhu 10 °C sebesar 0,999 Jawab : Poise diukur dalam dyne dtk/cm². Karena 1 dyne = 1 g.cm/dtk² = 10-5 N

µ (miu) atau kekentalan dinamik adalah 1 poise = 0,1 Pa. dtk µ (miu) atau kekentalan dinamik adalah n (nu) atau kekentalan kinematik adalah

Contoh Soal : Ubahlah kekentalan sebesar 710 Saybolt detik pada 55 °F menjadi kekentalan kinematik (n) dalam m²/dtk. Untuk menyeleseikan soal diatas dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : a. Untuk t = 100, µ dalam poise = (0,00226t - 1,95/t) x rapat relatif Untuk t > 100, µ dalam poise = (0,00220t - 1,35/t) x rapat relatif b. Untuk t = 100, n dalam stoke = (0,00226t - 1,95/t) Untuk t > 100, n dalam stoke = (0,00220t - 1,35/t)

Dimana t = satuan detik Saybolt, untuk mengubah satuan stoke (cm²/dtk) menjadi m²/dtk dibagi dengan (100)² atau 104. Dengan menggunakan kelompok b karena t>100

Tekanan Uap adalah suatu tekanan yang dihasilkan oleh molekul-molekul uap didalam ruang tertutup. Tekan uap bisa terjadi apabila ada penguapan pada prosesnya, tekan uap tergantung pada bertambahnya temperatur yang menyertainya. Semakin besar bertambahnya temperatur semakin besar tekanan uap yang dihasilkan, apabila fluidanya dianggap konstan.

Tegangan permukaan adalah kerja yang harus dilakukan untuk membawa cukup banyak molekul dari sebelah dalam cairan tersebut ke permukaan untuk membentuk satu satuan luas tertentu dari permukaan tersebut. (Nm/m²) Kerja tersebut secara numerik sama dengan gaya tangensial yang bekerja melintasi garis khayal dari satuan panjang pada permukaan (Nm).

Tekanan Fluida Tekanan fluida dipancarkan ke segala arah dengan kekuatan sama dan bekerja tegak lurus pada suatu bidang. Pada bidang yang sama tekanan dalam suatu cairan sama pula. Pengukuran suatu tekanan dapat dilakukan dengan berbagai bentuk macam alat ukur tekanan. Tekanan absolut tergantung pada tekanan pengukuran dari suatu sistem tersebut.

Bila tekanan ukur (pengukuran) atau Gauge pressure dari suatu sistem diatas tekanan atmosfir maka : Tekanan absolut = tekanan pengukuran + tekanan atmosfir Bila tekanan ukur (pengukuran) atau Gauge pressure dari suatu sistem dibawah tekanan atmosfir maka : Tekanan absolut = tekanan atmosfir - tekanan pengukuran

Selisih Tekanan Selisih tekanan antara dua titik manapun pada ketinggian yang berbeda pada suatu cairan didapatkan : P2 - P1 = .g. (h2 - h1) dalam Pascal (Pa) dimana :  .g = berat jenis (N/m3) h2 - h1 = perbedaan ketinggian (m) Jika titik 1 berada dipermukaan bebas cairan dan h positif ke arah bawah, persamaan diatas menjadi : P = . g. h (dalam Pa) - tekanan ukur untuk mendapatkan tekanan dalam bar, kita gunakan : tekanan meteran

Contoh : Tentukan tekanan dalam Pa pada suatu kedalaman 6 m dibawah permukaan bebas suatu benda dari air. Jika berat jenis air sebesar 9810 N/m3 Jawab : P = (.g.h) = 1000 x 9,81 x 6 = 58860 Pa 1 Atm = 14,7 Psia = 2116 lb/ft² = 29,92 in Hg = 33,91 ft H2o = 760 mm Hg = 101,325 Pa = 101,325 N/m² = 10,34 m H2o

Tentukan tekanan dalam bar pada kedalaman 10 m didalam minyak yang rapat relatifnya sebesar 0,750 dengan berat jenis air 9810 N/m3 Jawab :

Berapakah kedalaman minyak dengan rapat relatif 0,750, yang akan menghasilkan suatu tekanan sebesar 2,75 bar. Berapa kedalaman airnya. Jawab :

Pengukuran Head atau Pengukuran Head Tekanan

Pengukuran Head Kecepatan

TUGAS 1 : Fluida yang berada di A dan di B adalah minyak dengan rpl 0,845. Dan diantaranya berisi gliserin dengan rpl 1,15; h1 = 240 mm; h2= 310 mm; dan h3 = 980 mm, g = 10 m/s2 (pada gambar sebagai berikut) Ditanyakan : Berapa berat jenis minyak (N/m3) b. Berat jenis gliserin (N/m3) c. Berapa Viscositas dinamik minyak jika viscositas kinematik 0,00085 m2/s d. Berapa Kekentalan kinematik gliserin jika kekentalan dinamik 5,324 Pa detk. e. Tentukan PA - PB, dalam pascal (pa) f. Jika PB = 125 KPa, Berapakah tekanan di A (pa).