parameter fisik fluida
Post on 17-Feb-2018
303 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
1/38
SI-2131SI-2131Mekanika Fluida & HidrolikaMekanika Fluida & Hidrolika
Parameter Fisik FluidaParameter Fisik Fluida
Joko Nugroho, ST. MT. PhD.Joko Nugroho, ST. MT. PhD.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
2/38
Silabus SI-2131Silabus SI-2131
Pengertian dan pemahaman mengenaikarakteristik fisik fluida, sifatpengalirannya dan interaksi antara
dinamika aliran fluida dengan mediapengalirannya.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
3/38
Materi PerkuliahanMateri Perkuliahan
Minggu Topik SubTopik
1. Parameter Fisik Fluida Densitas, viskositas dan kompresibilitas fluida
2. Statika Fluida Keseimbangan fluida statis pada pintu, dam danbangunan air.
3. Kinematika Fluida Garis alir, fungsi alir, vektor kecepatan dan percepatan
. Pengenalan Dinamika Fluida !ontrol volume, Pers momentum, "e#ton $$
%. Pengenalan Dinamika Fluida Persamaan Kontin&uitas Persamaan 'nergi
(. )liran pada Saluran *ertutup Karakteristik )liran, Karakteristik Pipa, Ke+ilangan'neri
-. )liran pada Saluran *ertutup )nalisis aliran pada Pipa bercabang paralel dan nonparalel
. /0$)" *'"G) S''S*'
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
4/38
Materi PerkuliahanMateri PerkuliahanMinggu TopikTopik SubtopikSubtopik
4. )liran pada saluran *erbuka Karakteristik )liran.Karakteristik +idrolis saluran , Distribusi
Kecepatan, Distribusi *ekanan, *inggi 'neri)liran
15. )liran pada saluran *erbuka 6 Persamaan momentum "e#ton $$6 Persamaan eneri 7ernaulli
6 'nergi dan ga&a k+as
11. )liran pada saluran *erbuka 6 )liran Kritis6 7ilangan Froude
12. )liran pada saluran *erbuka 6 )liran Seragam6 et+oda anning, !+e8& dan Strickler
13. )liran pada saluran *erbuka Ga&a seret dan kecepatan iin
1. )liran pada saluran *erbuka )liran di+ilir sebua+ ambang taam,
1%. )liran pada saluran *erbuka )liran di+ilir sebua+ ambang mercu,
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
5/38
Mekanika FluidaMekanika Fluida
Ilmu tentang aliran fluida secara garis besarIlmu tentang aliran fluida secara garis besar
diklasifikasikan menadi! hidrolika dandiklasifikasikan menadi! hidrolika dan
hidrodinamikahidrodinamika
HidrolikaHidrolika! fluida air, dikembangkan dari! fluida air, dikembangkan daripenelitian eksperimental, bersifat empiris.penelitian eksperimental, bersifat empiris.
HidrodinamikaHidrodinamika! dikembangkan secara teoritis.! dikembangkan secara teoritis.
"idrolika dan "idrodinamika akhirnya menyatu"idrolika dan "idrodinamika akhirnya menyatu
menadimenadi Mekanika FluidaMekanika Fluida..
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
6/38
Mekanika FluidaMekanika Fluida
Mekanika fluida bisa dibagi menadi!Mekanika fluida bisa dibagi menadi!
Statika fluidaStatika fluida
#inematika fluida#inematika fluidaDinamika fluidaDinamika fluida
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
7/38
PendahuluanPendahuluan
!uadu"t di Italia #an$ diban$un
ban$sa roma%i
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
8/38
Sketsa aliran 'luida dipermukaan oleh (eonardo da
)in"i
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
9/38
Sketsa aliran fluida dalam suatu pelebaran dan aliran
fluida disekitar suatu benda oleh $eonardo da %inci.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
10/38
#oefisien kontraksi dari#oefisien kontraksi darisuatu aliran et padasuatu aliran et pada
pipa & dimensi adalahpipa & dimensi adalah
'.()).'.()).
"arga ini sesuai dengan"arga ini sesuai dengan
hasil percobaan, yaituhasil percobaan, yaitu
mendekati '.('.mendekati '.('.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
11/38
pakah Fluida itu*pakah Fluida itu*Jenis materi!Jenis materi!
Padat *solid+Padat *solid+ luida !luida !
-air-air asas
Tinauan terhadap sifat materi!Tinauan terhadap sifat materi! Susunan molekulSusunan molekul "ubungan gaya dan deformasi"ubungan gaya dan deformasi aya tangensial antar partikelaya tangensial antar partikel
/agaimanakah sifat materi 0at padat dan 0at alir1/agaimanakah sifat materi 0at padat dan 0at alir1
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
12/38
Parameter Fisik FluidaParameter Fisik Fluida
luida! cair *li2uid+ dan gasluida! cair *li2uid+ dan gas
#arakteristik fluida dapat ditinau dari segi!#arakteristik fluida dapat ditinau dari segi! #erapatan, berat enis, 3olume#erapatan, berat enis, 3olume
#ompresibilitas 4 kemampatan#ompresibilitas 4 kemampatan %iskositas 4 kekentalan%iskositas 4 kekentalan
Tegangan permukaanTegangan permukaan
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
13/38
Perbedaan +at "air ,li!uid dan $asPerbedaan +at "air ,li!uid dan $as
5at -air *li2uid+5at -air *li2uid+ IncompressibleIncompressible
Mempunyai 3olume tertentu pada tekanan danMempunyai 3olume tertentu pada tekanan dan
temperatur tertentu.temperatur tertentu. asas
-ompressible-ompressible
Selalu mengisi ruangSelalu mengisi ruang
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
14/38
.nit dan /imensi.nit dan /imensi
Dimensi dasar!Dimensi dasar! Panang, $Panang, $ Massa, MMassa, M 6aktu, T6aktu, T Suhu,Suhu,
/esaran turunan!/esaran turunan! $uas, $$uas, $&&
#ecepatan, $T#ecepatan, $T7)7)
#erapatan, M$#erapatan, M$7878
Satuan!Satuan! Panang! m *meter+Panang! m *meter+ 6aktu! s *second, detik+6aktu! s *second, detik+ Massa! kg *kilogram+Massa! kg *kilogram+
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
15/38
0ritish raitational S#stem ,00ritish raitational S#stem ,0
Satuan panang! kaki *ft+ Satuan 9aktu! detik Satuan gaya! pound *lb+ Temperatur! o
:bsolute temperatur! o; < o = >?@.(A Satuan massa! slug Satu pound gaya yang bekera pada benda
bermassa ) slug, akan mengakibatkan percepatan )
ft4det&
/enda dengan massa ) slug, akan memiliki berat8&,& lb.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
16/38
International S#stem ,SIInternational S#stem ,SI
Satuan panang! meter *m+ Satuan 9aktu! detik *det+ Satuan gaya! ne9ton *N+ Temperatur! o-
:bsolute temperatur! o# < o- = &A8 Satuan massa! kilogram *kg+ Satu ne9ton gaya yang bekera pada benda
bermassa ) kilogram, akan mengakibatkan
percepatan ) m4det&
/enda dengan massa ) kg, akan memiliki berat @,B)N.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
17/38
n$lish n$ineerin$ S#stem ,n$lish n$ineerin$ S#stem ,
Satuan panang! kaki *ft+ Satuan 9aktu! detik Satuan gaya! pound *lb+
:bsolute temperatur! o; Satuan massa! pound mass *lbm+ Satu pound gaya yang bekera pada benda
bermassa ) lbm, akan mengakibatkanpercepatan sebesar percepatan gra3itasi, yaitu8&,)A> ft4det&.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
18/38
Te$an$an pada bidan$ 'luidaTe$an$an pada bidan$ 'luida
aya aya ;;pada sebuah bidang dapat diuraikanpada sebuah bidang dapat diuraikan
menadi!menadi! #omponen normal *tegak lurus terhadap bidang+
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
19/38
Properti FluidaProperti Fluida
Definisi7definisi!Definisi7definisi! #erapatan *Density+,#erapatan *Density+, < massa43olume, kg4m< massa43olume, kg4m88
%olume spesifik, %%olume spesifik, %ss
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
20/38
/ensitas 4 5erapatan/ensitas 4 5erapatan
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
21/38
Hukum as IdealHukum as Ideal
as merupakan 0at yang relatif sangat mudahas merupakan 0at yang relatif sangat mudahdimampatkan *dimampatkan *highly compressiblehighly compressible+.+.
Perubahan kerapatan gas berhubunganPerubahan kerapatan gas berhubungan
langsung dengan perubahan tekanan danlangsung dengan perubahan tekanan dantemperatur.temperatur.
RTp =P ! tekanan absolute! kerapatan
T ! temperatur absolute
;! konstanta gas
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
22/38
)iskositas)iskositas
Merupakan ukuran resistensi terhadapMerupakan ukuran resistensi terhadapdeformasi.deformasi.
aya gesek dalam fluida dihasilkan olehaya gesek dalam fluida dihasilkan oleh
kohesi dan pertukaran momentum antarkohesi dan pertukaran momentum antarmolekul7molekul fluida.molekul7molekul fluida.
Terdapat perbedaan perilaku antara cairanTerdapat perbedaan perilaku antara cairandan gas terhadap perubahan suhu.dan gas terhadap perubahan suhu.
luida ideal! tidak memiliki 3iskositas,luida ideal! tidak memiliki 3iskositas,3iskositas < '.3iskositas < '.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
23/38
)iskositas)iskositas
:C 4 :C 4
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
24/38
)iskositas)iskositas
%iskositas kinematik StokesStokes
) cm) cm&&4s < ) St *stokes+4s < ) St *stokes+
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
25/38
)iskositas)iskositas
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
26/38
)iskositas)iskositas
Ne9tonian fluid! fluida denganNe9tonian fluid! fluida dengan konstankonstan Plastis,Plastis, < : = / *du4dy+< : = / *du4dy+nn. /ingham Plastic, n < ), contoh! se9age. /ingham Plastic, n < ), contoh! se9age
sludge *limbah berupa sludge4bubur+, pasta gigi,sludge *limbah berupa sludge4bubur+, pasta gigi, offshore mud.offshore mud. Dilatant fluid! 3iskositas bertambah ikaDilatant fluid! 3iskositas bertambah ika tegangan gesertegangan geser bertambah.bertambah.
**shear thickening fluidshear thickening fluid+! contoh! tepung agung = air.+! contoh! tepung agung = air. Pseudo plastic fluid! 3iskositas menurun ikaPseudo plastic fluid! 3iskositas menurun ika tegangan gesertegangan geser
bertambah. -ontoh!bertambah. -ontoh! hair styling gelhair styling gel ThiGotropic! 3iskositas menurun terhadap 9aktu pemberian gayaThiGotropic! 3iskositas menurun terhadap 9aktu pemberian gaya
*shearing force+. Tinta khusus untuk keperluan luar angkasa.*shearing force+. Tinta khusus untuk keperluan luar angkasa. ;heopetic! 3iskositas meningkat terhadap 9aktu pemberian gaya.;heopetic! 3iskositas meningkat terhadap 9aktu pemberian gaya.
-ontoh! pelumas-ontoh! pelumas
..
mo3ie
P h h t h dP h h t h d
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
27/38
Pen$aruh suhu terhadapPen$aruh suhu terhadap
iskositasiskositas
ST
CT
+=
293
TB
De
9=
Cntuk as, Persamaan
Sutherland
-, S! konstanta empirik
T ! suhu absolut
Cntuk (i!uid, Persamaan
:ndradeD, /! konstanta empirik
T ! suhu absolut
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
28/38
5ompresibilitas5ompresibilitas
%olume a9al < %%olume a9al < %'' , 3olume akhir %, 3olume akhir %''77 %% Tekanan akhir < P < PTekanan akhir < P < P''==PP
PP *7*7 % 4 %% 4 %''++
< 7 # *< 7 # *% 4 %% 4 %''++
< # *< # *44 ''++
# < /ulk modulus of elasticity of li2uid, N4m# < /ulk modulus of elasticity of li2uid, N4m&&
- < )4#, kompresibilitas.- < )4#, kompresibilitas.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
29/38
5ompresibilitas5ompresibilitas
55
2
V
V
V
dVdV
dV
V
dV
V
mdV
V
md
V
m
=
===
=
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
30/38
5ompresibilitas5ompresibilitas
"itung kerapatan *density+ air laut pada kedalaman &''"itung kerapatan *density+ air laut pada kedalaman &''m diba9ah muka air laut. #erapatan di permukaanm diba9ah muka air laut. #erapatan di permukaanadalah )'&? kg4madalah )'&? kg4m88. #. # airair< &.8 G )'< &.8 G )'@@N4mN4m&&..
Pada kedalaman &''m,Pada kedalaman &''m,
*asumsi*asumsi konstan+,konstan+, P
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
31/38
Te$an$an Permukaan 4 Sur'a"eTe$an$an Permukaan 4 Sur'a"e
Tension ,Tension ,
Permukaan cairan berperilaku seperti sebuahPermukaan cairan berperilaku seperti sebuahmembran elastis yang mengalami tarikan.membran elastis yang mengalami tarikan.
Molekul pada li2uid pada dasarnya tertarik ke segalaMolekul pada li2uid pada dasarnya tertarik ke segalaarah oleh molekul lain disekelilingnya.arah oleh molekul lain disekelilingnya.
Namun, pada permukaan, gaya yang teradi tidakNamun, pada permukaan, gaya yang teradi tidakseimbang, sehingga molekul dipermukaan ditarik keseimbang, sehingga molekul dipermukaan ditarik kearah kumpulan massa cairan.arah kumpulan massa cairan.
:danya tegangan permukaan akan meminimalkan:danya tegangan permukaan akan meminimalkan
luas permukaan. -ontoh! titik cairan akanluas permukaan. -ontoh! titik cairan akancenderung membentuk menyerupai bola.cenderung membentuk menyerupai bola.
mo3ie
Te$an$an Permukaan 4 Sur'a"eTe$an$an Permukaan 4 Sur'a"e
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
32/38
Te$an$an Permukaan 4 Sur'a"eTe$an$an Permukaan 4 Sur'a"e
Tension ,Tension ,
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
33/38
'ek 5apiler'ek 5apiler
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
34/38
'ek 5apiler'ek 5apiler
Dari keseimbangan antaraDari keseimbangan antara teganganteganganpermukaanpermukaandan komponendan komponen berat dari 0at cairberat dari 0at cair
yang naikyang naik, dapat diperoleh harga kenaikan, dapat diperoleh harga kenaikan
atau penurunan muka air dalam pipa!atau penurunan muka air dalam pipa!
hh-os-os + 4 *+ 4 *D+D+
Dalam pengukuran menggunakan kolom air,Dalam pengukuran menggunakan kolom air,
perlu diperhatikan adanya koreksi akibat efekperlu diperhatikan adanya koreksi akibat efek
kapiler.kapiler.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
35/38
'ek 5apiler'ek 5apiler
Susunlah suatu persamaanSusunlah suatu persamaankenaikan4penurunan muka 0at cair diantarakenaikan4penurunan muka 0at cair diantara
dua pelat 3ertikal yang paralel.dua pelat 3ertikal yang paralel.
&& -os-os $ < b h $$ < b h $
h
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
36/38
TekananTekanan
Tekanan < gaya normal per unit luas, N4mTekanan < gaya normal per unit luas, N4m&& ) Pascal *Pa+ < ) N4m) Pascal *Pa+ < ) N4m&&
) bar < )'',''' N4m) bar < )'',''' N4m&&< )G)'< )G)'??PaPa
Tekanan relatifTekanan relatif PPgaugegauge< Tekanan di atas tekanan atmosfir P< Tekanan di atas tekanan atmosfir Patmatm
PPabsabs< Tekanan di atas 3acum < P< Tekanan di atas 3acum < Pgaugegauge= P= Patmatm
Tekanan :tmosfir < ) bar < )'',''' Pa abs.Tekanan :tmosfir < ) bar < )'',''' Pa abs.
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
37/38
6epat 7ambat Suara6epat 7ambat Suara
#ecepatan rambat gangguan4tekanan pada#ecepatan rambat gangguan4tekanan padasuatu medium *c+suatu medium *c+
Kc
d
dp
c
=
=
-
7/23/2019 parameter fisik fluida
38/38
Tekanan .apTekanan .ap
5at cair 5at cair
uap
5at cair akan mengalami penguapan apabilamemiliki permukaan terbuka.:pabila berada dalam ruang tertutup maka akan
timbul tekanan uap.
top related