Mekanika Fluida Membahas : Sifat, kondisi fisik, dan perilaku fluida (Zat alir)

HIDROSTATIKA : fluida yang berada dalam keadaan diam HIDRODINAMIKA : fluida yang berada dalam keadaan bergerak

Rapat Jenis. Kuantitas fisik cairan ( yg berada dalam keadaan diam) didefinisikan sebagai : massa persatuan volume (1) Spesific gravity (Sg) Menyatakan perbandingan atau rasio rapat jenis sembarang materi yang dinyatakan dalam rapat jenis air (2)

Bila diketahui spesific gravity udara 1 Bila diketahui spesific gravity udara 1.29 x 10-3, perkirakan massa udara yang menempati ruang kuliah berukuran (6 x 5 x 2,9)m ! Penyelesaian :

sembarang permukaan wadah Tekanan HIDROSTATIS : Didefinisikan : Gaya per satuan luas yang bekerja secara tegak lurus pada sembarang permukaan wadah Dalam bentuk persamaan matematis, definisi tekanan hidrostatis dituliskan sebagai (3) Tekanan pada cairan homogen (cairan dengan massa jenis yg sama) akan bervariasi terhadap kedalaman benda

Arti fisis persamaan diferensial ini adalah : (4) (5) Arti fisis persamaan diferensial ini adalah : Tekanan bertambah besar (dp positif), jika dy berkurang atau semakin bertambah dalam terhadap permukaan cairan, tekanan semakin besar

p0 = tekanan awal / tekanan pada ketinggian y = 0 m Perubahan tekanan pada ketinggian tertentu dapat ditentukan dengan menyelesaikan persamaan diferensial diatas dengan mengambil syarat batas : p0 = tekanan awal / tekanan pada ketinggian y = 0 m p(y) = tekanan pada ketinggian y (6) (7)

Semakin tinggi berada dalam sebuah kedalaman cairan, semakin turun tekanannya Atau Tekanan naik sebanding dengan kedalamannya. Karena persamaan (7) hanya bergantung pada koordinat vertikal y, Maka nilai tekanan sama, pada setiap titik yang memiliki kedalaman sama.

Satuan Tekanan adalah satuan gaya / luas yaitu N / m2 dengan nama khusus Pascal (Pa) Satuan praktis : atmosfer (atm), bar, milibar, torr. 1 atm = 76 cm Hg = 1,013 x 105 N / m2 = 1,013 x 105 Pa Biasanya tekanan yang diukur adalah beda tekanan terhadap tekanan atmosfer. Pada saat memompa ban, alat ukur pada pompa menunjukkan beda tekanannya, Berarti tekanan di dalam ban adalah beda tekanan + tekanan udara luar Contoh : Pada alat ukur terbaca 220 kpa, berarti tekanan di dalam ban : 220 kpa + 100 kpa = 320 kpa = 3,2 atm

Hal yang sama juga bisa berlaku untuk kebalikannya. Prinsip Pascal Jika tekanan p(y) cairan dalam sebuah wadah tertutup dinaikkan dengan jumlah tertentu (misal dengan cara menekannya), maka p0 juga akan naik sebanding dengan kenaikan tekanan pada p(y) Hal yang sama juga bisa berlaku untuk kebalikannya. Aplikasi : Pompa Hidrolik

Menurut prinsip Pascal : F1 F2 A1 A2 Menurut prinsip Pascal :

Contoh soal : Sebuah pengungkit hidrolik mempunyai piston besar dengan luas permukaan 200 cm2 dan piston kecil luasnya 5 cm2. Diatas piston besar terdapat peti yang massa-nya 1000 kg. Bila gravitasi 10 m/s2, Berapa gaya minimum yang harus diberikan pada piston kecil agar peti tsb dapat bergerak naik dengan kecepatan tetap? Penyelesaian : F = 250 N

Besarnya gaya angkat (Fb) pada sistem adalah : Prinsip Archimedes Setiap sistem (benda) yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya dalam cairan akan mengalami gaya angkat yang besarnya sama dengan berat cairan yang dipindahkan. Arah gaya angkat ini pada sistem adalah vertikal ke atas Besarnya gaya angkat (Fb) pada sistem adalah :

Berat Semu (w’) = berat benda sebenarnya (w) – gaya angkat (Fb)

Tegangan Permukaan Fenomena : Jarum atau silet dapat terapung di atas permukaan air Serangga dapat berjalan di atas permukaan air Kecenderungan tetes – tetes air berbentuk bola Tegangan permukaan dapat dirumuskan sebagai berikut : F = Gaya yang bekerja. l = Panjangnya batas antara benda dengan permukaan zat cair. = Koefisien Tegangan permukaan.

Untuk benda berbentuk lempeng : panjang batasnya = kelilingnya. Satuan : Besaran Gaya (F) l MKS N m N/m CGS dyne cm dyne/cm Untuk benda berbentuk lempeng : panjang batasnya = kelilingnya. Untuk benda berbentuk bidang kawat : panjang batasnya = 2 x kelilingnya. Untuk benda berbentuk kawat lurus, juga pada lapisan tipis (Selaput mempunyai 2 permukaan zat cair) panjang batasnya = 2 x Panjang (L).

Exercise : Sebuah pisau silet yang berukuran 3 cm x 1,5 cm, diletakkan di atas permukaan zat cair. Tegangan permukaan zat cair 72 dyne/cm. Tentukan berat minimum silet tersebut agar tidak tenggelam !! Jawab : berat minimum silet = 6,48 x 10-3 N

Karakteristik Fluida Ideal : HIDRODINAMIKA Karakteristik Fluida Ideal : Fluida mengalir tanpa gesekan, analog dengan permukaan yang licin pada mekanika Aliran fluida steady, artinya kecepatan fluida di setiap titik dalam ruang tidak bergantung pada waktu. Massa jenis fluida tetap dalam ruang dan waktu, diistilahkan dengan uncompressible flow ( aliran tak termampatkan) Tidak ada arus olak atau aliran rotasional

Debit Fluida mengalir dengan kecepatan tertentu, misalnya v meter per detik. maka yang dimaksud dengan DEBIT FLUIDA adalah volume fluida yang mengalir persatuan waktu melalui suatu pipa dengan luas penampang A dan dengan kecepatan v. Dirumuskan :

Persamaan Kontinuitas Aliran Bila :