Mekanika Fluida Minggu 02

Presentasi berjudul: "Mekanika Fluida Minggu 02"— Transcript presentasi:

1 Mekanika Fluida Minggu 02
Priyambodo, ST, MT Mochamad Yusuf Santoso, ST, MT, MSc

2 Introduction Mechanics is the oldest physical science that deals with both stationary and moving bodies under the influence of forces. The branch of mechanics that deals with bodies at rest is called statics, while the branch that deals with bodies in motion is called dynamics Mekanika adalah ilmu fisika tertua yang berhubungan dengan baik kondisi benda diam dan bergerak di bawah pengaruh gaya. Cabang mekanika yang berhubungan dengan benda saat diam disebut statika, cabang yang berhubungan dengan benda yang bergerak disebut dinamika

3 Introduction fluid mechanics is defined as the science that deals with the behavior of fluids at rest (fluid statics) or in motion (fluid dynamics), and the interaction of fluids with solids or other fluids at the boundaries. Fluid mechanics is also referred to as fluid dynamics by considering fluids at rest as a special case of motion with zero velocity mekanika fluida didefinisikan sebagai ilmu yang berhubungan dengan perilaku fluida diam (statika fluida) atau bergerak(dinamika fluida), dan interaksi fluida dengan padatan atau fluida lain pada batas. Mekanika fluida juga disebut sebagai dinamika fluida dengan mempertimbangkan fluida saat diam sebagai kasus khusus dari gerak dengan kecepatan nol

4 Fluid physics : substance exists in three primary phases: solid. liquid, and gas. (At very high temperatures it also exists as plasma.) A substance in the liquid or gas phase is referred to as a fluid. Distinction between a solid and a fluid is made on the basis of the substance's ability to resist an applied shear (or tangential) stress that tends to change its shape. A solid can resist an applied shear stress by deforming, whereas a fluid deforms continuously under the influence of shear stress, no matter how small. In solids stress is proportional to strain, but in fluids stress is proportional to strain rate. When a constant shear force is applied. a solid eventually stops deforming, at some fixed strain angle. whereas a fluid never stops deforming and approaches a certain rate of strain. fisika: zat ada dalam tiga fase utama: padat. cair, dan gas. (Pada suhu yang sangat tinggi juga ada sebagai plasma.) Zat dalam fase cair atau gas disebut sebagai fluida. Perbedaan antara padat dan fluida berdasarkan kemampuan zat untuk melawan tegangan geser (atau tangensial) yang cenderung merubah bentuknya. Zat padat dapat menahan sebuah tegangan geser yang diterapkan dengan berubah bentuk , sedangkan fluida berdeformasi terus menerus di bawah pengaruh tegangan geser, tidak peduli seberapa kecilnya pada zat padat tegangan sebanding dengan regangan, tetapi dalam fluida tegangan sebanding dengan laju regangan. Ketika gaya geser konstan diterapkan Zat padat akhirnya berhenti berdeformasi, pada regangan tetap. sedangkan fluida tidak pernah berhenti berdeformasi dan mendekati regangan tingkat tertentu

5 Classification of Fluid Flows
Viscous versus lnviscid Regions of Flow When two fluid layers move relative to each other, a friction force develops between them and the slower layer tries to slow down the faster layer. Quantified by the fluid property viscosity, Flows in which the frictional effects are significant are called viscous flows. Neglecting the viscous terms in such inviscid flow regions Viscous versus lnviscid Regions of Flow Ketika dua lapisan fluida bergerak relatif satu sama lain, gaya gesekan terjadi dan lapisan yang lebih lambat mencoba untuk memperlambat lapisan lebih cepat. Diukur dengan viskositas fluida properti, Aliran di mana efek gesekan yang signifikan disebut aliran viscous. Mengabaikan persyaratan viscous di daerah aliran inviscid

6 Classification of Fluid Flows
Internal versus External Flow Aliran Compressible dan Incompressible Aliran dikategorikan sebagai compressible atau incompressible tergantung kepada variasi density dari aliran. Density dari liquid pada prinsipnya konstan sehingga aliran tipikalnya incompressible (tidak mampu tekan). Gas sebaliknya sangat compressible (mampu tekan).

7 Classification of Fluid Flows
Aliran Laminar dan Turbulent Aliran laminar adalah aliran yang fluidanya bergerak secara teratur yang dapat dikarakteristikkan sebagai aliran streamline (berlapis) Aliran Turbulen adalah aliran fluida yang sangat tidak teratur yang terjadi biasanya pada kecepatan tinggi Aliran Alami dan Aliran Paksa Aliran alami atau paksa tergantung kepada bagaimana fluida bergerak. Pada aliran paksa fluida bergerak karena ada alat dari luar, misalnya pompa atau fan Pada aliran alami, pergerakan fluida terjadi karena sebab alami, misalnya efek buoyancy (fluida panas dan ringan naik, sedangkan fluida dingin dan berat turun)

8 Classification of Fluid Flows
Aliran Steady dan Aliran Unsteady (Transient) Steady artinya tidak ada perubahan dengan waktu. Sebaliknya pada unsteady (transient) alat seperti turbin, kompresor, boiler, kondensor dan heat exchanger beroperasi dalam waktu lama dan dalam kondisi sama. Sehingga diklasifikasikan sebagai alat dengan aliran steady flow Aliran Satu, Dua dan Tiga Dimensi Aliran paling baik didekati dengan distribusi kecepatan V, sehingga aliran fluida dapat didekati dengan pendekatan 1,2 dan 3 dimensi. Jika kecepatan aliran bervariasi pada tiga dimensi tersebut. Aliran fluida yang melibatkan 3 dimensi akan memiliki variasi kecepatan V(x,y,z)

9 Defining Systems The system is whatever we want to study
Everything external to the system is considered to be part of the system’s surroundings. The system is distinguished from its surroundings by a specified boundary Sistem adalah apa pun yang kita ingin pelajari Segala sesuatu di luar sistem ini dianggap sebagai bagian dari sistem lingkungan. Sistem ini dibedakan dari lingkungannya dengan batas tertentu

10 Types of Systems Closed system : a particular quantity of matter is under study. always contains the same matter. There can be no transfer of mass across its boundary. A special type of closed system that does not interact in any way with its surroundings is called an isolated system Sistem tertutup: jumlah tertentu materi yang sedang dipelajari. selalu berisi materi yang sama. Tidak akan ada transfer massa melewati batasnya. Jenis khusus dari sistem tertutup yang tidak berinteraksi dg cara apapun dengan lingkungan disebut sistem terisolasi

11 Types of Systems it is simpler to think instead in terms of a given region of space through which mass flows. a region within a prescribed boundary is studied. The region is called a control volume. Mass may cross the boundary of a control volume. lebih mudah untuk berpikir bukan dalam hal suatu wilayah ruang di mana massa mengalir. daerah dalam batas yang ditentukan dipelajari. Daerah ini disebut volume control. Massa dapat menyeberangi batas kontrol volume.

12 Types of Systems the choice of system boundary is governed by two considerations: (1) what is known about a possible system, particularly at its boundaries, and (2) the objective of the analysis. (1) apa yang diketahui tentang sistem terutama pada batas-batasnya, dan (2) tujuan analisis.

13 Types of Systems - Exercise
A B Tentukan lokasi di batas setiap sistem di mana ada interaksi dengan lingkungan. C

14 Dimensi, Unit dan Satuan
Stress Vector : Force Vector divided by the area upon which it acts Normal Stress : normal to the area Shear Stress : tangent to the area Shear Stress : gas , ketchup Temperature Pressure Pgage : pressure relative to atmospheric pressure Pabsolute : zero in the volume is void of molecules, an ideal vacuum Patmosphere the atmospheric pressure at the location where the pressure measurement is made -> elevation = 100 kpa Vacuum / negative pressure (-30 kpa = 70kpa absolute or vacuum 30 kpa)

15 Contoh Soal A pressure is measured to be a vacuum of 23 kPa at a location in Wyoming where the elevation is 30xx m. What is the absolute pressure? Solution: Use Appendix C to find the atmospheric pressure at m. We use a linear interpolation to find p atmosphere = 70.6 kPa. p abs = p atm + p = 70.6 – 23 = 47:6 kPa The vacuum of 23 kPa was expressed as -23 kPa in the equation.

16 Properties Of Fluids – Contoh Soal
An object whose mass is 10 kg weighs 95 N. Determine (a) the local acceleration of gravity, in m/s2. (b) the mass, in kg, and the weight, in N, of the object at a location where g m/s2. A simple instrument for measuring the acceleration of gravity employs a linear spring from which a mass is suspended. At a location on earth where the acceleration of gravity is m/s2, the spring extends cm. If the spring extends in. when the instrument is on Mars, what is the Martian acceleration of gravity? How much would the spring extend on the moon, where g m/s2?

17 Properties Of Fluids – Contoh Soal
Figure shows a tank within a tank, each containing air. Pressure gage A is located inside tank B and reads 1.4 bar. The U-tube manometer connected to tank B contains mercury. Using data on the diagram, determine the absolute pressures inside tank A and tank B, each in bar. The atmospheric pressure surrounding tank B is 101 kPa. The acceleration of gravity is g m/s2.

18 Dimensi, Unit dan Satuan

19 Properties Of Fluids specific weight  = ρg, For water,  is taken as N=m3 (62.4 lb=ft3 ) unless otherwise stated Specific gravity S is the ratio of the density of a substance to the density of water and is often specified for a liquid. Smercury = 13.6 ρmercury =13.6x1000kg/m3

20