FISIKA FLUIDA yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id

Presentasi berjudul: "FISIKA FLUIDA yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id"— Transcript presentasi:

1 FISIKA FLUIDA yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id 0852-3589-0508
Faruq kelas p = Fenta kelas c = Jandel kelas M = Habib kelas K = FISIKA FLUIDA YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id

2 Fluida Mengalir Kontinuitas Persamaan Bernouli Viskositas

3 Fluida Mengalir Statik: rapat massa & tekanan Fluida dinamik/ bergerak
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

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

5 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 laminer 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

6 Aliran Turbulen Ada partikel-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

7 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)

8 Dwiki (kelas P) 10 poin Roziq kelas c 5 poin Anik kelas c 5 poin 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

9 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

10 Soal Tentukan apakah aliran bersifat laminer atau turbulen bila air pada temperatur 70o C mengalir dalam K copper tube berdiameter 1 in dengan kecepatan sebesar 285 L/min.

11

12 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 :

13

14 Aliran turbulen

15 MENU HARI INI Fluida Mengalir Kontinuitas Persamaan Bernouli Viskositas

16 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 v2 A1 A2 Dx2 v1 v P Dx1

17 FLUIDA IDEAL Muatan kekal : Persamaan kontinyuitas
v2 A1 A2 Dx2 v1 v P Dx1 Persamaan kontinyuitas Muatan kekal : Apabila fluida tak termampatkan : Av = konstan Debit (Fluks)

18 KONTINUITAS V2 V1 A2 A1 A1 1 = A2  2 Q1 = Q2 SOAL:
Sebuah pipa lurus memiliki dua macam penampang, masing-masing dengan luas penampang 200 mm2 dan 100 mm2. Pipa tersebut diletakkan secara horisontal, sedangkan air di dalamnya mengalir dari penampang besar ke penampang kecil. Jika kecepatan arus di penampang besar adalah 2 m/s, tentukanlah: a. kecepatan arus air di penampang kecil, dan b. volume air yang mengalir setiap menit.

19 Fluida Mengalir Kontinuitas Persamaan Bernouli Viskositas

20 Persamaan Bernoulli Kecepatan rendah  tekanan tinggi
Kecepatan tinggi  tekanan rendah kenapa Selembar kain tipis ditiup dari bagian atasnya, ternyata kain tersebut naik ke atas?

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

22 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 :

23 P + ½v2 + gh = konstan Berdasar konsep kerja – energi
P1 + ½v12 + gh1 =P2 + ½v22 + gh2

24 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 = dyne/cm2 A A2 Oktavian kelas c 10poin Venta kelas c 1o poin

25 P1 = 1 cmHg = 13328 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 ( ) P1 - P2 = 1/ P1 - P2 = 1500 dyne/cm2 Jadi: P2 = P P2 = P2 = dyne/cm2 P2 = 0,87 cmHg

26 MENU HARI INI Fluida Mengalir Kontinuitas Persamaan Bernouli Viskositas

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

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

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

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

31 Viskositas = Viskousitas = 10-3 Pa (air) = 3 – Pa (darah) r = jari-jari, 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

32 SOAL Oli mesin dengan viskositas 0,2 N.s/m2 dilewatkan pada sebuah pipa berdiameter 1,8 mm dengan panjang 5,5 cm. Hitunglah beda tekanan yang diperlukan untuk menjaga agar laju alirannya 5,6 mL/menit !

33 TERIMA KASIH YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc