FLUIDA DINAMIK

ALIRAN FLUIDA FLUIDA IDEAL VISKOSITAS

Fluida Dinamik Fluida dinamik/ bergerak Statik: rapat massa & tekanan kecepatan alir Fluida dinamik/ bergerak Beberapa anggapan (model) yang digunakan: Tak kompressibel (incompressible) Temperaturnya tidak bervariasi Alirannya tunak, sehingga kecepatan dan tekanan fluida tidak bergantung terhadap waktu Alirannya laminer Alirannya tidak berrotasi (irrotational) Tidak kental Fluida Dinamik

SIFAT-SIFAT ALIRAN FLUIDA garis alir Gerak partikel mengikuti lintasan yang teratur (Satu sama lain tak pernah saling berpotongan) Laminer (Stabil) Gerak partikel mengikuti lintasan yang tak teratur (Ada bagian yang berpusar) Turbulen (Tak Stabil)

JENIS ALIRAN Aliran Laminer Setiap partikel bergerak dalam satu arah horisontal sehingga terjadi lapisan-lapisan fluida dengan kecepatan berbeda Distribusi kecepatan tidak merata dan kuadratis Bila pada aliran aminer disemprotkan cairan berwarna, maka cairan tadi akan bergerak horisontal searah dengan aliran Aliran laminer terjadi bila : Viskositas cairan tinggi Kecepatan aliran rendah Luas penampang pipa kecil

Aliran Turbulen Ada partkel-partikel yang bergerak ke arah lain sehingga tidak ada lagi lapisan-lapisan dengan kecepatan berbeda Bila pada aliran turbulen disemprotkan cairan berwarna, maka cairan tersebut selain bergerak searah aliran juga ada yang bergerak ke arah radial sehingga akan memenuhi seluruh penampang pipa Distribusi kecepatan lebih homogen Aliran turbulen terjadi bila : Viskositas cairan rendah Kecepatan aliran tinggi Luas penampang pipa besar

Distribusi kecepatan pada aliran laminer Kuadratis dengan persamaan : r = Jarak dari sumbu pipa ro Jari-jari pipa U Kecepatan pada setiap posisi u Kecepatan rata-rata

BILANGAN REYNOLD NR Tergantung pada rapat massa, viskositas, diameter dan kecepatan Merupakan bilangan tak berdimensi Menentukan jenis aliran Bila NR < 2000  aliran laminer Bila NR> 4000  aliran turbulen bila 2000 < NR< 4000  aliran transisi/daerah kritis (critical zone)

Soal Bila sepanjang pipa berdiameter 150 mm mengalir gliserin pada 25 oC dengan kecepatan 3,6 m/s tentukan apakah jenis alirannya laminer atau turbulen

Soal Bila sepanjang pipa berdiameter 150 mm mengalir gliserin pada 25 oC dengan kecepatan 3,6 m/s tentukan apakah jenis alirannya laminer atau turbulen Jawab : Jenis aliran laminer Nia (10-006) Hami (10-040)

Soal Tentukan apakah aliran bersifat laminer atau turbulen bila air pada temperatur 70o C mengalir dalam K copper tube berdiameter I in dengan kecepatan sebesar 285 L/min. Jawab :

Julia (10-013) = 10 poin Anggesta (10-007) = 7 poin Yessica (10-016) = 4 poin Isom (10-019) = 7 poin Atika (10-006) = 7 poin Kemala (10-011) = 7 poin

ALIRAN FLUIDA FLUIDA IDEAL VISKOSITAS

FLUIDA IDEAL Encer (Nonviscous) Aliran Stabil (Tidak turbulen) Derajat gesekan internal fluida Encer (Nonviscous) Aliran Stabil (Tidak turbulen) Tak termampatkan (Incompressible) Viskositas mendekati nol Kecepatan partikel pada suatu titik konstan Selama mengalir kerapatannya konstan v Muatan kekal : P Persamaan kontinyuitas v2 A1 A2 Dx2 Apabila fluida tak termampatkan : v1 Dx1 Av = konstan Debit (Fluks)

HYDRODINAMIK Syarat fluida ideal (Bernoulli) : Zat cair tanpa adanya geseran dalam (cairan tidak viskous) Zat cair mengalir secara stasioner (tidak berubah) dalam hal kecepatan, arah maupun besarnya (selalu konstan) Zat cair mengalir secara steady yaitu melalui lintasan tertentu Zat cair tidak termampatkan (incompressible) dan mengalir sejumlah cairan yang sama besarnya (kontinuitas)

Persamaan Bernoulli Terdiri dari : Energi tekanan Energi potensial dan energi kenetik energi karena gesekan (friction loss

PERSAMAAN BERNOULLI Teorema Usaha - Energi : Persamaan Bernoulli Dx1 Dx2 v1 v2 Teorema Usaha - Energi : P2A2 y1 y2 P1A1 Persamaan Bernoulli Usaha total : Perubahan energi kinetik : Perubahan energi potensial :

FLUIDA DINAMIS GARIS ALIR ( Fluida yang mengalir) ada 2 SIFAT UMUM GAS IDEAL Aliran fluida dapat merupakan aliran tunak (STEADY ) dan tak tunak (non STEADY) Aliran fluida dapat termanpatkan (compressibel) dan tak termanfatkan ( non compresibel ) Aliran fluida dapat berupa aliran kental (viscous) dan tak kental (non vicous) GARIS ALIR ( Fluida yang mengalir) ada 2 Aliran garis arus (streamline) Aliran turbulen

Bentuk Aliran Fluida Dalam hal u1 dan/atau u2 tidak uniform, maka harus digunakan u1,rata-rata dan u2,rata-rata

Persamaan Kontinuitas Kekalan massa pada aliran fluida ideal A1, v1 A2, v2 1 2 Volume fluida yang melewati permukaan A1 dalam waktu t sama dengan volume melewati permukaanA2: Dalam besaran debit

Soal Air keluar dari ujung pipa dengan diameter 0,8 cm tentukan debit air jikakecepatan air pada suatu titik didalam pipa 6 cm/s.

Soal Air keluar dari ujung pipa dengan diameter 0,8 cm tentukan debit air jikakecepatan air pada suatu titik didalam pipa 6 cm/s. Diket : d = 0,8 cm r = 0,4 cm V= 6 cm Dit : Q = …………… jawab : Q = A.v = Πr2 v = Π (0,4)2 6 = Π 0,16 . 6 = 0,96Π m3/s

Soal Sebush pipa diletakkan mendatar diameter A1 = 4 cm dan A2 = 2 cm, air mengalir dari pipa besar ke pipa kecil dengan kecepatan 3 m/s dan tekanannya 10 N/m2 jika massa jenis air 1000kg/m3 g = 10 m/s2 tentukan tekanan air pada pipa kecil A1 A2

Sebush pipa diletakkan mendatar diameter A1 = 4 cm dan A2 = 2 cm, air mengalir dari pipa besar ke pipa kecil dengan kecepatan 3 m/s dan tekanannya 10 N/m2 jika massa jenis air 1000kg/m3 g = 10 m/s2 tentukan tekanan air pada pipa kecil A1 A2 Diket : jawab : d1 = 4 cm, d2 = 2 cm A1. v1 = A2. v2 P1 = 10 N/m2 ΠR2 3 = ΠR2 V2 g = 10 m/s2 v2 = (2. 10-2)2 .3 ρ = 1000 kg/m3+ (10-2)2 V2 = 12 m/s Dit : P2 =……. P1 + ½ρv12 = P2 + ½ρv22 P2 = 3,25 x 104 Pa

Soal Air mengalir sepanjang pipa horisontal, penampang tidak sama besar. Pada tempat dengan kecepatan air 35 cm/det tekanannya adalah 1 cmHg. Tentukanlah tekanan pada bagian pipa dimana kecepatan aliran airnya 65 cm/det.(g = 980 cm/det2) !

P1 = 1 cmHg = 1.13,6.980 dyne/cm2 P1 = 13328 dyne/cm2 v1 = 35 cm/det; v2 = 65 cm/det Prinsip Bernoulli: P1 + pgy1 + 1/2rv12 = P2 + rgy2 + 1/2rv22 Karena y1 = y2 (pipa horisontal), maka: P1 - P2 = 1/2 r (V22 - V12) P1 - P2 = 1/2 1 (652 352) P1 - P2 = 1/2 3000 P1 - P2 = 1500 dyne/cm2 Jadi: P2 = P1 - 1500 P2 = 13328 - 1500 P2 = 11828 dyne/cm P2 = 0,87 cmHg

ALIRAN FLUIDA FLUIDA IDEAL VISKOSITAS

Aliran Viskos Kenapa aliran sungai terdapat perbedaan kecepatan aliran pada titik tengah dengan pinggir sungai ? Adanya gaya gesek antara fluida dan dinding Fluida ideal Fluida real

Viskositas L P1 P2 Viskositas / kekentalan dapat dibayangkan sebagai gesekan antara satu bagian dengan bagian yang lain dalam fluida.

Viskositas L P1 P2 F = gaya gesek antara dua lapisan zat cair yang mengalir = angka kekentalan = viskositas A= luas permukaan = kecepatan mengalir sepanjang L

Viskositas Debit alir ( volum per detik) P1 P2 = Viskousitas = 10-3 Pa (air) = 3 – 4 .10-3 Pa (darah) r = jari-jari pembuluh, L = Panjang P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu

Viskositas = Viskousitas = 10-3 Pa (air) = 3 – 4 .10-3 Pa (darah) r = jari-jari pembuluh, L = Panjang P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu Debit aliran fluida dipengaruhi oleh tahanan yang tergantung pd: Panjang pembuluh Diameter pembuluh Viskous / kekentalan zat cair (pada darah normal kekentalan 3.5 kali air) Tekanan