i putu gustave s. p., st., m.eng. mekanika...
Post on 05-Feb-2018
230 Views
Preview:
TRANSCRIPT
DEFINISI
Mekanika fluida gabungan antara hidraulika
eksperimen dan
hidrodinamika klasik
Hidraulika dibagi 2 :
Hidrostatika
Hidrodinamika
PERKEMBANGAN HIDRAULIKA
Archimedes (287 – 212 SM) :
1. Hukum benda terapung
2. Menghitung volume benda
3. Phi
Masa Renaissance
1. Leonardo Da Vinci
2. Simon Stevin
3. Galileo
PRINSIP ARCHIMEDES
Kenapa kayu-kayu yang besar
dan banyak lebih mudah
diangkat dalam air ?
Mengapa balon gas He bisa
naik ke atas ?
Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atausebagian dalam suatu fluida akanmendaapatkan gaya angkat ke atas yang samabesar dengan berat fluda yang dipindahkan
FENOMENA ARCHIMEDES
Anak yang terapung dengan bantuan perahu ringan
Anak yang terapung di laut yang kadar garamnya tinggi
sekali
HUKUM NEWTON II
Laju perubahan momentum (massa M x
kecepatan V) adalah berbanding lurus dengan
gaya yang bekerja dan dalam arah yang sama
dengan gaya tersebut
𝐹 =𝑑(𝑀𝑉)
𝑑𝑡
M Konstan maka
𝐹 = 𝑀𝑑(𝑉)
𝑑𝑡 F = M a
DIMENSI DAN SATUAN
MKS dan SI (Systeme International d’Unite)
Satuan MKS :
Gaya kgf
Massa kgm
Satuan SI :
Gaya Newton (N)
Massa kg
Kgf = g N
Persamaan dan perbedaan zat cair dan gas
Persamaan :• Kedua zat tidak melawan perubahan bentuk• Kedua zat tidak mengadakan reaksi terhadap gaya geser
Perbedaan :• Zat cair mempunyai permukaan bebas dan hanya
menempati volume yang dibutuhkan saja, sedangkan gas tidak mempunyai permukaan bebas dan massanya akan mengisi seluruh ruangan
• Zat cair merupakan zat yang secara praktis tak termampatkan, gas adalah zat yang bisa dimampatkan
Sifat zat cair
• Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair, akan terbentuk permukaan bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer
• Mempunyai massa dan berat jenis
• Dapat dianggap tidak termampatkan (incompressible)
• Mempunyai viskositas (kekentalan)
• Mempunyau kohesi, adhesi, dan tegangan permukaan
RAPAT MASSA ( )
V
M Massa (M) yang menempati
volume (V)
Satuan rapat massa berdasarkan SI adalah kg/m3 dan berdasarkan MKS adalah kgm/m3
Rapat massa air pada suhu 40 C dengan tekanan atmosfer standar adalah 1000 kg/m3
Massa zat cair tiap satuan volume pada temperatur dan tekanan tertentu
BERAT JENIS ( )Berat benda tiap satuan volume pada temperatur dan tekanan tertentu
g
Satuan berat jenis berdasarkan SI adalah N/m3 dan berdasarkan MKS adalah kgf/m3
Rapat massa air pada suhu 40 C dengan tekanan atmosfer standar adalah 1000 kgf/m3 atau 1 t/m3
RAPAT RELATIFPerbandingan antara rapat massa suatu zat dengan rapat massa air (merupakan bilangan tak berdimensi)
airair
S
cairzat cairzat
LATIHAN SOAL
Satu liter minyak mempunyai berat 0.56 kgf. Hitung berat jenis, rapat massa, dan rapat relatif , volume minyak 1 l?
Satu liter minyak mempunyai berat 8,65 N. Hitung berat jenis, rapat massa, dan rapat relatif
KEMAMPATAN ZAT CAIR
Perubahan (pengecilan ) volume karena adanya perubahan (penambahan) tekanan, yang ditunjukkan oleh perbandingan antara perubahan tekanan dan perubahan volume terhadap volume awal dikenal dengan modulus elatisitas
V
dV
dpK
Pertambahan tekanan
Pengurangan volume
Nilai K untuk zat cair sangat besar sehingga perubahan volume akibat adanya perubahan tekanan sangat kecil sehingga terkadang diabaikan.
Pada kondisi tertentu dimana perubahan tekanan sangat besar dan mendadak maka anggapan zat cair tidak termampatkan tidak berlaku
LATIHAN SOAL
Modulus elastisitas air adalah K = 3,24 x 109 N/m2. Berapakah besarnya perubahan volume dari 1 m3 air apabila terjadi penambahan tekanan sebesar 30 bar (1 bar = 105 N/m2)
Sifat zat cair untuk melawan tegangan geser pada waktu
bergerak/mengalir.
Tegangan geser (N/m2)
Kekentalan dinamik (Nd/m2)Kekentalan kinematik (m2/d)
Zat cair yang mempunyai hubungan linier antara tegangan geser
dan gradien kecepatan disebut zat cair Newton
Zat cair ideal, tegangan geser adalah nol dan kurvanya berimpit
dengan absis
du/dy
Tegangan g
ese
r
Zat padat elastis
Zat cair ideal
Zat Cair Newton akan berubah tergantung
pada temperature
Zat cair non Newtonian selain temperature
juga dipengaruhi gaya yang diterima
(oobleck, campuran pati jagung dan air)
Dua buah plat horizontal ditempatkan sejajar
dengan jarak 10 mm. Ruang diantaranya diisi oli
dengan viskositas 1,2 N d/m2. hitung tegangan geser
pada oli, apabila plat atas bergerak dengan
kecepatan 2,5 m/d?
Dua buah plat sejajar berjarak 0,02 cm. Plat bagian
bawah tetap, sedang bagian atas bergerak dengan
kecepatan 50 cm/d. Untuk menggerakkan plat
dengan kecepatan tersebut diperlukan gaya tiap
satuan luas sebesar 2 N/m2. Tentukan viskositas
fluida yang berada di antara kedua plat?
Tegangan permukaan ( )
Adanya ketidak setimbangan gaya tarik ke atas dankebawah
Gaya tarik ke bawah lebih dominan
Timbul kerja dari zat cair untuk melawan gaya kebawah
Tegangan Permukaan
Timbul karena gaya tarik-menarik molekul-molekul zat cair yang sejajar permukaan
F
=L
F
Kapilaritas
Akibat Gaya Kohesi dan Adhesi
Kohesi > Adhesi Air RaksaKohesi < Adhesi Air
Kenaikan Kapiler
Apabila tabung bersih, θ = 00 untuk air dan1400 untuk raksa
Soal
Tabung gelas berdiameter 3 mm dimasukkan secara vertikal kedalam air. Hitung kenaikan kapiler apabila tegangan permukaanσ = 0,0736 N/m. Tabung bersih?
TUGAS 1
• Satu liter minyak mempunyai berat 0.56 kgf. Hitung berat jenis, rapat massa, dan rapat relatif , volume minyak 1 l?
• Modulus elastisitas air adalah K = 3,24 x 109
N/m2. Berapakah besarnya perubahan volume dari 1 m3 air apabila terjadi penambahan tekanan sebesar 30 bar (1 bar = 105 N/m2)
• Dua buah plat sejajar berjarak 0,02 cm. Plat bagian bawahtetap, sedang bagian atas bergerak dengan kecepatan 50 cm/d. Untuk menggerakkan plat dengan kecepatantersebut diperlukan gaya tiap satuan luas sebesar 2 N/m2.
Tentukan viskositas fluida yang berada di antara kedua plat?• Tabung gelas berdiameter 3 mm dimasukkan secara vertikal
ke dalam air. Hitung kenaikan kapiler apabila teganganpermukaan σ = 0,0736 N/m. Tabung bersih?
top related