FISIKA FLUIDA YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc

yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id

Didit kelas D: 085745772471 Arga kelas G: 085694788741

MENU HARI INI Fluida Mengalir

Kontinuitas

Persamaan Bernouli

Viskositas

Fluida Mengalir

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

Statik: rapat massa & tekanan kecepatan alir

Fluida dinamik/ bergerak

SIFAT-SIFAT ALIRAN FLUIDA

Laminer (Stabil)

Turbulen (Tak Stabil)

Gerak partikel mengikuti lintasan yang teratur

(Satu sama lain tak pernah saling berpotongan)

Gerak partikel mengikuti lintasan yang tak teratur

(Ada bagian yang berpusar)

garis alir

Laminer ~ V rendah

Turbulen ~ V tinggi

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 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

MENU HARI INI Fluida Mengalir

Kontinuitas

Persamaan Bernouli

Viskositas

Dx1

Dx2

FLUIDA IDEAL

Encer (Nonviscous)

Aliran Stabil (Tidak turbulen)

Tak termampatkan (Incompressible) Selama mengalir kerapatannya

konstan

Viskositas mendekati nol

Kecepatan partikel pada suatu titik konstan

Derajat gesekan internal fluida

P v

A1

A2

v1

v2

1111 xAm DD

tvAm DD 2222

tvA D 111

FLUIDA IDEAL

Persamaan

kontinyuitas

Muatan kekal :

21 mm DD

222111 vAvA

Apabila fluida tak termampatkan : 21

2211 vAvA

Av = konstan

Debit (Fluks)

Dx1

Dx2

P v

A1

A2

v1

v2

1111 xAm DD

tvAm DD 2222

tvA D 111

MENU HARI INI Fluida Mengalir

Kontinuitas

Persamaan Bernouli

Viskositas

Persamaan Bernoulli

Kecepatan rendah tekanan tinggi

Kecepatan tinggi tekanan rendah

kenapa Selembar kain tipis ditiup dari bagian atasnya, ternyata kain tersebut naik ke atas?

Persamaan Bernoulli

– Terdiri dari :

• Energi tekanan

• Energi potensial dan energi kenetik

• energi karena gesekan (friction loss

Persamaan Bernoulli

PERSAMAAN BERNOULLI

Dx1

Dx2 v1

v2

P1A1

P2A2

y1

y2

111 xFW D

111 xAP D

VPD 1

222 xFW D

222 xAP D

VPD 2

Usaha total :

VPPW D )( 21

Perubahan energi kinetik : 2

1212

221 )()( vmvmK DDD

Perubahan energi potensial :

12 mgymgyU DDD

Teorema Usaha - Energi :

UKW

12

2

1212

221

21 )()()( mgymgyvmvmVPP DDDDD

12

2

1212

221

21 gygyvvPP

V

m

D

D

2

2

221

21

2

121

1 gyvPgyvP

konstan2

21 gyvP

Berdasar konsep kerja – energi

P + ½v2 + gh = konstan

P1 + ½v1

2 + gh1 =P2 + ½v22 + gh2

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) !

A1 A2

MENU HARI INI Fluida Mengalir

Kontinuitas

Persamaan Bernouli

Viskositas

Aliran Viskos • Kenapa aliran sungai

terdapat perbedaan kecepatan aliran pada titik tengah dengan pinggir sungai ?

Fluida ideal

Fluida real

• Adanya gaya gesek antara fluida dan dinding

Viskositas

P1 P2 L

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

P1 P2 L

F = gaya gesek antara dua lapisan zat cair yang mengalir = angka kekentalan = viskositas A= luas permukaan L

V = kecepatan mengalir sepanjang L

Viskositas

P1 P2 L

Debit alir ( volum per detik)

Viskositas

= Viskousitas = 10-3 Pa (air)

= 3 – 4 .10-3 Pa (darah)

r = jari-jari pembuluh, L = Panjang

P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu

Viskositas

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

= Viskousitas = 10-3 Pa (air)

= 3 – 4 .10-3 Pa (darah)

r = jari-jari, L = Panjang

P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu

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 !

TERIMA KASIH YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc