STATIKA FLUIDA

STATIKA FLUIDABalikpapan, 13 September 2014

Pengenalan Fluida dan Paramater FisikDefinisi FluidaSuatu zat yang mempunyai kemampuan ber-ubah secara kontinu apabila mengalami geseran atau mempunyai reaksi terhadap tegangan geser sekecil apapun.Jenis FluidaFluida terbagi dua yaitu :a. Gas : tidak mempunyai permukaan bebas, dan massa nya selalu berkembang mengisi seluruh volume ruangan serta dapat dimampatkanb. Cairan : mempunyai permukaan bebas dan massa nya akan mengisi ruangan sesuai dengan volumenya serta tidak termampatkan.

FLUIDAFluida merupakan sesuatu yang dapat mengalir sehingga sering disebut sebagai zat alir. Fasa zat cair dan gas termasuk ke dalam jenis fluid

FENOMENA FLUIDAKenapa kayu-kayu yang besar dan banyak lebih mudah diangkat dalam air ?Mengapa balon gas bisa naik ke atas ?Mengapa telur bisa mengapung dalam air garam sementara dalam air murni tenggelam?Kenapa serangga kecil bisa bergerak diatas air dan tidak tenggelam? Ingin tahu jawabannya?, kita ikuti materi berikutnya

FLUIDA STATIKFluida selalu mempunyai bentuk yang dapat berubah secara kontinyu seperti wadahnya, sebagai akibat gaya geser (tidak dapat menahan gaya geser)

FLUIDACAIR:Molekul-molekul terikat secara longgar namun tetap berdekatanTekanan yg terjadi karena ada gaya gravitasi bumi yg bekerja padanyaTekanan terjadi secara tegak lurus pada bidang

FLUIDAGAS:Molekul bergerak bebas dan saling bertumbukanTekanan gas bersumber pada perubahan momentum disebabkan tumbukan molekul gas pada dindingTekanan terjadi tidak tegak lurus pada bidang

Massa jenisKadang kalau kita perhatikan orang banyak mengatakan bahwa buah manggis lebih berat daripada kapas atau besi lebih berat daripada plastik. Hal ini tidak seluruhnya benar karena semua itu tergantung ukuran dari masing - masing benda.

???..

Pengenalan Fluida dan Paramater FisikParameter Fluida1. Densitas (Rapat Jenis) yaitu, ukuran untuk konsentrasi zat tersebut dan dinyatakan dalam massa per satuan volume.dengan, = rapat jenis (kg/m3) m = massa (kg) V = volume (m3)Hubungan antara densitas dengan berat jenis, , (N/m3), sedangkan rapat relatif :kerapatan air pada tekanan standart 700 mm Hg dan temperatur 40C = 1000 kg/m3

Pengenalan Fluida dan Paramater Fisik2. Viskositasmerupakan ukuran ketahanan fluida terhadap deformasi atau perubahan bentuk. Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya. Viskositas/kekentalan fluida merupakan sifat cairan yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya geser.dimana : = tegangan geser (N/m2) = kekentalan dinamik (Nd/m2)Dalam beberapa masalah mengenai gerak cat cair, kekentalan absolut dihub dengan rapat massa (rapat jenis) dalam bentuk :dimana ;v = kekentalan kinematik (m2/d)

Pengenalan Fluida dan Paramater Fisik3. Kompresibilitas (kemampatan) yaitu, perubahan (pengecilan) volume krn adanya perubahan (penambahan) tekanan, yang ditunjukan oleh perbandingan antara perubahan tekanan dan perubahan volume terhadap volume awal.Perbandingan tersebut, dikenal dengan Modulus Elastisitas, dengan rumus :satuan K = N/m2atau

Momentum Transfer

Fluida : zat yang mengalami deformasi bentuk secara kontinyu bila dikenai shear stress bila fluida diam dengan zero velocity maka shear stress tidak mungkin adaBerdasarkan Hk Newton viskositas :shear stress = 0

gradient velocity = 0STATIKA FLUIDA ?BADCCD

Sistem koordinat :Acuan inertial : sistem koordinat yang mengabaikan percepatan absolut dari sistem koordinat itu sendiri yang ditetapkan berdasarkan acuan terhadap bumiAcuan non-inertial : ditetapkan terhadap sistem koordinat yang mempunyai percepatan signifikan

inertial reference casenon-inertial reference caseSTATIKA FLUIDA ?Aplikasi Hk II Newton tentang gerak untuk massa fluida tetap & diam : jumlah dari gaya2 yang bekerja = hasil kali massa dan percepatannya

TEKANANKenapa ayam sulit berjalan di tanah yang lembek sedangkan itik relatif lebih mudah?kalau tangan kita ditekan oleh ujung pena yang bagian runcingnya terasa lebih sakit daripada oleh ujung yang bagian tumpulnya.

Pengenalan Statika Fluida (Hidrostatik)Hidrosatika adalah ilmu yang mempelajari perilaku zat cair dalam keadaan diam.Konsep TekananTekanan : jumlah gaya tiap satuan luasdimana ;p = tekanan (N/m2)F = Gaya (N)A = Luas (m2)

po - p = - r g (y2 - y1)p = po + r g h ( tekanan sama pada titik pada kedalaman sama)

Pengukuran TekananBarometer air raksaManometer terbuka dan tertutuphFppoy1 y2 h = y2 - y1 p2 = 0p1 = po p = rghp2 = po p1 = ph = y2 - y1 y2 y1 p - p o = rgh

BarometerAlat untuk mengukur tekanan udara menggunakan cairan mercuri / Hg dengan massa jenis 13.6 gr/ccKetika mengukur di pantai, maka tinggi cairan barometer adalah 76 cm dengan percepatan gravitasi 9.8 m/s2

P = g h = 13600 kg/m3 x 9.8 m/s2 x 0.76 m P = 101.3 kPa = 1 AtmTEKANAN (lanjutan.)P = P atmosphere + P gauge 1 Atm = 101.3 kPa = 76 cmHg = 760 Torr

Contoh Soal

PRESSURE IN STATIC FLUID

antara bidang 0 -1 :antara bidang 1 - 2 :P2P1P0A0A1A2h1h2hT

PRESSURE IN STATIC FLUID

Pada bidang batas O/WPada dasar tangki :PatmwateroilP1P2hoilhwaterhtotal

Prinsip PascalTekanan yang diberikan pada suatu cairan yang tertutup akan diteruskan tanpa berkurang ke segala titik dalam fluida dan ke dinding bejana (Blaise Pascal 1623-1662) Tekanan adalah sama di setiap titik pada kedalaman yang sama

Prinsip Pascal (lanjutan.)

Prinsip Pascal (lanjutan.)Paradoks hidrostatik A1 F1 A2 F2Dongkrak HidrolikAplikasi dalam kehidupan sehari-hari

Contoh Soal

PRINSIP ARCHIMEDESKenapa kayu-kayu yang besar dan banyak lebih mudah diangkat dalam air ?Mengapa balon gas He bisa naik ke atas ?

Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida akan mendaapatkan gaya angkat ke atas yang sama besar dengan berat fluda yang dipindahkan

Fenomena Archimedes

Anak yang terapung dengan bantuan perahu ringanAnak yang terapung di laut yang kadar garamnya tinggi sekali

Fenomena Archimedes

Gaya Buoyant = Fb

Prinsip Archimedes: Gaya Buoyant dari benda dalam fluida adalah sama dengan berat dari fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut

PRINSIP ARCHIMEDES( lanjut)Fa = W (fluida yang dipindahkan)Fa = m gFa = V gTenggelamTerapungMelayang

PRINSIP ARCHIMEDES( lanjut)Apa syarat terjadinya benda terapung, melayang, dan tenggelam ?Semua berdasarkan resultan gaya arah vertikal dengan melihat komponen gaya gravitasi dan archimedesWFaWFaWFa

Contoh kasus

Archimedes diminta untuk mencari tahu apakah mahkota raja yang baru dibuat benar2 terbuat dari emas ataukah bukan ? Emas memiliki specific gravity 19.3. massa mahkota tersebut 14.7 kg ketika di udara dan 13.4 kg ketika berada di dalam air. Apakah mahkota tersebut terbuat dari emas murni ?

JawabFb = Berat benda di udara berat benda dalam airFb = W W = f g V

W / Fb = b g V / f g VW / Fb = b / f14.7 / 1.3 = b / 1 gr/ccb = 11.3 SGBerarti mahkota tersebut bukan terbuat dari emasAPAKAH ADA CARA YG LBH MUDAH ??

Tegangan PermukaanTimbul karena gaya tarik-menarik molekul-molekul zat cair yang sejajar permukaan F

=

Fenomena Tegangan Permukaan2 r cos = W

r rw 2 r

GAYA-GAYA PADA PERMUKAAN TERCELUP (SUBMERGED)PGadAhpahchcentroidGaya pada elemen dA :

y

GAYA-GAYA PADA PERMUKAAN TERCELUP (SUBMERGED)PGadAhpahchcentroid

Gaya akibat tekanan = tekanan yang dihitung pd centroid dari luasan tercelup dikalikan luas yang tercelupPusat tekanan centriod titik pd papan dimana gaya total hrs dikonsentrasikan agar menghasilkan momen yang sama dengan tekanan yang terdistribusi

abbmomen inersia pd sumbu aa

y

Contoh Soal