MEKANIKA FLUIDA I.

Presentasi berjudul: "MEKANIKA FLUIDA I."— Transcript presentasi:

1 MEKANIKA FLUIDA I

2 BAB 1 : PENDAHULUAN Definisi Fluida Ruang Lingkup Mekanika Fluida
Persamaan Dasar Metode Analisa Dimensi dan Unit

3 1. Definisi Fluida Fluida
adalah sebuah zat yang akan terdeformasi(mengalami perubahan bentuk) secara terus-menerus(kontinyu) jika dikenai tegangan geser seberapun kecilnya tegangan geser tersebut diberikan

4 Perbedaan Fluida & Zat Padat
Fluida : terdeformasi secara kontinyu seberapapun gaya F dikenakan pada Fluida dari to  t1  t2  .. dst….. F t0 t1 t2 t0 < t1 < t2

5 Perbedaan Fluida & Zat Padat
Zat Padat : tidak akan terdeformasi secara kontinyu selama gaya F yang dikenakan lebih kecil dibanding batas elastisnya F

6 Jenis Fluida Contoh: - air - minyak - udara - bubur kertas - dll

7

8

9 3. Kompresibilitas (kemampatan) yaitu, perubahan (pengecilan) volume krn adanya perubahan (penambahan) tekanan, yang ditunjukan oleh perbandingan antara perubahan tekanan dan perubahan volume terhadap volume awal. Perbandingan tersebut, dikenal dengan Modulus Elastisitas, dengan rumus : satuan K = N/m2 atau

10

11 Aliran transisi Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen. Aliran-aliran fluida tersebut, ditentukan berdasarkan Bilangan Reynolds, dengan konsep dasar : dimana ; V = kecepatan rata-rata fluida (m/d) D = diameter dalam pipa (m) ρ = rapat jenis fluida (kg/m3) µ = viskositas dinamik (Nd/m2) Standart Bilangan Reynolds : Re < = aliran laminer 2300 < Re < = aliran transisi ( bilangan Reynolds kritis) Re > = aliran turbulen

12 2. Ruang Lingkup Mekanika Fluida
Iklim dan Cuaca Kendaraan : Mobil, Kereta Api, Kapal Laut, Pesawat Terbang, dll. (Reduction Drag and Fuel Consumption) Lingkungan : Polusi Udara, Pencemaran Laut Kesehatan : Biomedikal Rekreasi dan Olah Raga Industri Petrokimia dan Perminyakan Konstruksi Bangunan : Gedung, Jembatan, dll. Dan Lain-Lain

13 Iklim & Cuaca Tornadoes Badai Petir Hurricanes Global Climate

14 Kendaraan Pesawat Udara Kereta Api Cepat Kapal Laut Mobil

15 Fuel Consumption

16 Boxfish (Ostracion Cubicus) Mercedes Benz Bionic Car
Drag Boxfish (Ostracion Cubicus) CD=0,06 Mercedes Benz Bionic Car CD=0,095

17 Lingkungan Polusi Udara River hydraulics
Pencemaran Laut oleh Tumpahan Minyak

18 Kesehatan : Biomedikal
Blood pump Ventricular assist device Artificial Heart

19 Rekreasi & Olahraga Cycling Offshore racing Water sports Auto racing
Surfing

20 Industri Petrokimia & Perminyakan
Pompa Angguk Pipa Distribusi Minyak Stasiun Pompa Kilang Petrokimia

21 Konstruksi Bangunan : Gedung, Jembatan, dll.
Jembatan Golden Gate Jembatan Tacoma Narrow – Roboh pada tahun 1944 Visualisasi Aliran Melalui Model Gedung

22 Robohnya Jembatan Tacoma Narrow - 1944

23 3. Persamaan Dasar Konservasi/Kekekalan Massa
Persamaan Dasar yang Digunakan untuk Menganalisa Mekanika Fluida : Konservasi/Kekekalan Massa Persamaan Momentum Linier (Hk. II Newton) Persamaan Momentum Angular Hukum I Thermodinamika (Kekekalan Energi) Hukum II Thermodinamika (Enthrophy) Dibantu dengan Persamaan Tingkat Keadaan untuk Gas Ideal : p = rRT

24 Hukum Newton II (tentang gerak)
Persamaan Dasar Konservasi Massa Hukum Newton II (tentang gerak)

25 Persamaan Dasar Moment of Momentum

26 Hukum Termodinamika II
Persamaan Dasar Hukum Termodinamika I Hukum Termodinamika II

27 (tidak ada perpindahan masa menembus tapal batas)
4. Metode Analisa SISTEM adalah sejumlah masa yang tetap dan diketahui identitasnya, yang dibatasi dari sekelilingnya oleh suatu tapal batas (boundary) Dimana tapal batas tsb dapat tetap atau berubah tetapi masa yang ada di dalamnya harus selalu tetap (tidak ada perpindahan masa menembus tapal batas) m Tapal batas sistem Piston

28 Metode Analisa CONTROL VOLUME (CV)
adalah sembarang volume yang didefinisikan dalam suatu tempat dimana fluida mengalir melaluinya Batas CV disebut Control Surface (CS) CS : - dapat nyata atau imajiner - dapat diam atau bergerak CV CS

29 Pendekatan Differential & Integral
Metode Analisa Pendekatan Differential & Integral Differential Penyelesaian dari persamaan differential suatu gerakan/aliran bersifat detail (point by point) pada perilaku aliran Integral Penyelesaian dengan persamaan integral bersifat global (gross behavior) dan lebih mudah diselesaikan secara analitis.

30 Metode Deskripsi Aliran, ada 2(dua) macam :
Metode Analisa Metode Deskripsi Aliran, ada 2(dua) macam : 1. Metode Langrangian Metode ini melakukan analisa dengan cara mengikuti setiap gerakan partikel fluida kemanapun perginya dalam hal ini setiap property yang terkait dengan partikel fluida berubah sebagai fungsi waktu misalkan: property: kecepatan : V = V(t) tekanan : p = p(t)

31 Contoh: Metode Langrangian
Metode Analisa Contoh: Metode Langrangian Misalkan penerapan dari Hukum Newton II untuk suatu partikel dengan masa tetap m :

32 Metode Analisa 2. Metode Eulerian
Metode ini melakukan analisa dengan menggunakan konsep MEDAN (FIELD) Dimana dalam hal ini setiap property dari gerakan fluida sebagai fungsi dari kedudukan & waktu di suatu titik Misalkan (dalam koordinat rectangular/cartesian): property: kecepatan : V = V(x, y, z, t) Note: metode ini lebih banyak digunakan dalam mekanika fluida

33 Metode Analisa Contoh

34 5. Dimensi dan Unit BESARAN-BESARAN FLUIDA Tekanan, p [Pa]
Rapat Massa,  [kg/m3] Kecepatan, V [ m/s] Debit, Q [m3/s] Luas penampang, A [m2] SI-Unit (Systeme International d’Unites) MLtT Satuan : massa (M) = kg (kilogram) panjang (L) = m (meter) waktu (t) = sec (second atau detik) temperatur (T) = K (Kelvin)

35 Dimensi dan Unit Note : dalam Sistem Metrik Absolut
Satuan : massa (M) = g (gram) panjang (L) = cm (centimeter) waktu (t) = sec (second atau detik) temperatur (T) = K (Kelvin)

36 Dimensi dan Unit 1 slug = 1 lbf.sec2/ft
British Gravitational System of Units  FLtT Satuan : gaya (F) = lbf (pound force) panjang (L) = ft (foot) waktu (t) = sec (second atau detik) temperatur (T) = R (Rankine) dalam hal ini, karena masa (m) sebagai Dimensi Sekunder, maka satuan masa (m) adalah slug didefiniskan sebagai (dari Hukum II Newton) : 1 slug = 1 lbf.sec2/ft

37 dimana : gc = konstanta pembanding
Dimensi dan Unit c. English Engineering System of Units  FMLtT Satuan : gaya (F) = lbf (pound force) massa (M) = lbm (pound mass) panjang (L) = ft (foot) waktu (t) = sec (second atau detik) temperatur (T) = R (Rankine) karena masa & gaya keduanya sebagai Dimensi Primer, maka Hukum II Newton ditulis sbb : dimana : gc = konstanta pembanding

38 (gc = bukan gravitasi bumi)
Dimensi dan Unit gaya 1 lbf adalah gaya yang dapat menggerakkan masa sebesar 1 lbm dengan percepatan sebesar percepatan gravitasi bumi 32,17 ft/sec2. atau gc = 32,17 ft.lbm/lbf.sec2 (gc = bukan gravitasi bumi) dan : 1 slug = 32,17 lbm

39 Dimensi dan Unit DIMENSI PRIMER (SI) DIMENSI SEKUNDER