mekanika fluida
TRANSCRIPT
MEKANIKA FLUIDA
LISKA DEWI RAHAYU4201414033
Fluida adalah kumpulan molekul yang tersusun secara acak dan melekat bersama-sama akibat suatu gaya kohesi lemah akibat gaya-gaya yang dikerjakan oleh dinding-dinding wadah.
14.1 Tekanan
gaya yang diberikan oleh fluida statis pada suatu benda selalu tegak lurus terhadap permukaan benda
F adalah besarnya gaya yang bekerja pada piston dan A adalah luas permukaan piston tekanan P dari benda yang terendam didefinisikan sebagai rasio gaya terhadap luas daerah: π β‘ πΉ
π΄
Jika tekanan pada suatu luas tidak sama, maka kita dapat menghitung gaya dF pada setiap elemen permukaan dengan luas dA sebagai :
ππΉ=π ππ΄
satuan SI untuk tekanan adalah newton per meter persegi (, yang dinamakan pascal (Pa) :
1ππβ‘1π /π2
14.2 Variasi Tekanan dengan Kedalaman
Tiga gaya eksternal yang bekerja :
o gaya angkat keatas =PA,
o gaya angkat kebawah = P0A.Massa zat cair adalah
o sehingga berat cairan dalam paket adalah Mg = Ahg
Asumsikan (rho) seragam di seluruh cairanTekanan bagian bawah = P,
Tekanan bagian atas =P0.
M = v = Ah
β οΏ½βοΏ½=ππ΄ οΏ½ΜοΏ½βπ0 π΄ οΏ½ΜοΏ½βππ οΏ½ΜοΏ½=0ππ΄β π0 π΄βπ Ahg=0
π=π0+π g h
π0=1ππ‘π=1,013 π₯105
β οΏ½βοΏ½=ΒΏ0ΒΏ
Tekanan P pada kedalaman h dibawah suatu titik di dalam cairan yang tekanannya P0 adalah lebih besar sebanyak gh
Tekanan
hukum Pascal: perubahan tekanan yang diterapkan pada fluida diteruskan tanpa berkurang ke setiap titik fluida dan dinding bejana.
Sebuah gaya besarnya F1 diterapkan pada piston kecil luas permukaan A1. Tekanan ini ditularkan melalui cairan mampat ke piston lebih besar dari luas permukaan A2.
π1=π2
14.3 Pengukuran Tekanan
h=π0
ππ»ππ= 1.013 Γ105 ππ
(13.6 Γ103 πππ3 )(9.80 π
π 2 )=0.760π
Barometer Sebuah pipa tabung panjang yang ditutup disalah satu sisinya diisi dengan raksa dan dijungkirbalikan pada sebuah wadah yang berisi raksa.
π0=ππ»π hπ
1 atm = 0.760 m (of Hg)
Manometer o Sebuah alat untuk menghitung
tekanan dari sebuah gas didalam
kapal laut.
o Salah satu ujung dari pipa U yang
berisi cairan berhubungan
langsung dengan atmosfer
o Ujung lainnya dihubungkan ke
tekanan untuk diukur
o Tekanan di B adalah P = P0+Οgh
Tekanan absolut dan tekanan gauge
P = P0 + gh
P tekanan absolut
P β P0 tekanan gauge
14.4 Gaya Apung dan Prinsip Archimedes
Gaya apung adalah Gaya ke atas yang diberikan oleh fluida pada setiap objek tenggelam.
βBesarnya gaya apung pada suatu benda selalu sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.β
Prinsip Archimedes
π΅=π πππ’ππππ πππ π
π πππ π= hπ΄
π΅=ππ
o Tekanan diatas kubus meyebabkan gaya kebawah yang besarnya Ptop A
o Tekanan didasar kubus meyebabkan gaya angkat keatas yang besarnya Pbot A
gaya apung :
Sebuah benda yang seluruhnya tenggelam
mempunyai massa jenis = fluid
Vdisp =Vobj
Gaya angkat keatas
B = fluid g V= fluid g Vobject
Gaya gravitasi kebawah
Fg = Mg = obj g Vobj
Gaya total
B - Fg = (fluid β obj) g Vobj
Kasus 1: Objek terendam total,
Kasus 1: Objek terendam total,
gaya gravitasi yang arahnya ke bawah lebih kecil daripada gaya apungnya, dan benda bergerak dipercepat keatas.
gaya apung ke atas menjadi lebih kecil daripada gaya gravitasi dan benda akan tenggelam
Kasus 2: Objek mengapung.
o suatu benda dengan volume Vobj dan massa jenis obj < fluid dalam kesetimbangan statis
o gaya apung ke atas diseimbangkan oleh gaya gravitasi ke bawah yang bekerja pada benda tersebut.
F g = B
14.5 Fluida Dinamis
Aliran tunal, atau laminar, jika setiap partikel fluida mengikuti lintasan-lintasan yang mulus sehingga lintasan dari bermacam-macam partikel yang ada tidak pernah bertumbukan satu sama lain.
Aliran turbulen merupakan aliran yang tidak menentu ditandai dengan daerah pusaran air kecil
Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak atau bisa disebut dengan fluida ideal.
Aliran Fuida :
Empat asumsi : 1. Fluida tidak kental gesekan internal diabaikan.
2. Aliran tunak. kecepatan fluida pada setiap titik
konstan.
3. Fluida tidak dapat ditekan Massa jenis suatu
fluida konstan.
4. Aliran tak berotasi fluida tidak memiliki
momentum sudut di titik mana pun.
o Lintasan yang diambil oleh partikel fluida di bawah aliran tunak disebut streamline (garis alir).
o Kecepatan dari partikel selalu bersinggungan dengan aliran arus .
o Satu set aliran arus membentuk saluran aliran.
o Partikel fluida tidak dapat mengalir ke dalam atau keluar dari sisi tabung ,jika bisa arus akan bertumbukan satu sama lain.
o streamline (garis alir).
m1=A1βx1 = A1v1 βt
m2 = A2 βx2 = A2v2 βt
m1 = m2
A1v1 βt = A2v2 βt
A1v1 = A2v2 = konstan
persamaan kontinuitas
Sebuah fluida berpindah didalam sebuah pipa yang memiliki diameter berbeda
Karena aliran fluida tetap dimana pada interval = pada interval , maka:
14.6 Persamaan Bernoulli
π=(π1 βπ2 )π
π 1=πΉ1 β π₯1=π1 π΄1 β π₯1=π1π
π 2=βπΉ 2 β π₯2=βπ2 π΄2β π₯2=β π2π
Ketika fluida bergerak melewati sebuah bagian di mana kelanjuan atau ketinggian di atas permukaan bumi berubah, tekanan fluida juga berubah.
Volume A = volume B, maka usaha total:
Bagian dari usaha ini merupakan perubahan energi kinetik dari segmen cairan, dan sebagian perubahan energi potensial dari sistem
Perubahan energi kinetik dari segmen fluida:βK = ( Β½ mv2
2 + Kgray) β ( Β½ mv12 + Kgray)
= Β½ mv22 β Β½ mv1
2
perubahan energi potensial gravitasi dari sistem:βU = (mgy2 + Ugray) β (mgy1 + Ugray) = mgy2 - mgy1
usaha yang dilakukan pada suatu benda sama dengan perubahan energi mekanik benda ΞEM.
W = β K + β U
P 1 β P 2 = Β½ v 2 2 β Β½ v 12 + gy 2 β gy 1
P 1 + Β½ v1 2 + gy 1 = P 2 + Β½ v2 2 + gy 2
P + Β½ v 2 + gy = konstanPersamaan Bernoulli
Ketika fluida itu diam, v1 = v2 = 0
= m / V
14.7 Aplikasi Fluida Dinamissayap pesawat
o Aliran steamline disekitar sayap pesawat bergerak
o Lift adalah gaya keatas sayap dari udara
o Drag adalah komponen horisontalo Lift tergantung pada kecepatan
pesawat, luas sayap, kelengkungan, serta sudut antara sayap dan bidang horisontal
Sebuah benda bergerak melalui fluida mengalami
gaya angkat sebagai hasil dari efek yang
menyebabkan fluida mengubah arahnya ketika
mengalir melewati objek. Beberapa
Faktor yang mempengaruhi gaya angkat
a. bentuk objek,
b. orientasi terhadap aliran fluida,
c. gerakan berputar dan
d. tekstur permukaannya.
Bola Golf
Menunjukkan udara mengikuti bola dan sebagai hasilnya bola dibelokkan ke bawah
Aliran udara melewati salah satu ujung tabung terbuka
Salah satu Ujung ditenggelamkan dalam cairan
Udara bergerak mengurangi tekanan di atas tabung
cairan naikdan melompat masuk ke dalam aliran udara
cairan tersebut tersebar menjadi tetesan-tetesan yang kita sebut spray.
Alat Penyemprot
TERIMAKASIH