PowerPoint Presentation

MEKANIKA FLUIDAJenis dan Sifat FluidaNishia W. Meray, M. Si

KONSEP FLUIDAJarak antarmolekul (mm)Jumlah molekul per mm3 Gas10-61018Cairan10-71021JENIS FLUIDA

(1). GAS : Tidak mempunyai permukaan bebas, dan massanya selalu berkembang mengisi seluruh volume ruangan, serta dapat dimampatkan (compressible).

(2). CAIRAN:mempunyai permukaan bebas, dan massanyaakan mengisi ruangan sesuai dengan volumenya, serta tidak termampatkan (incompressible).JENIS FLUIDASIFAT FLUIDAPartikel fluida didefinisikan sebagai sesuatu yang tak berhingga atau cukup kecil sehingga seluruh bagian dari elemen dapat ditinjau mempunyai karateristik yang sama. Di dalam konsep kontinum diasumsikan bahwa sifat dari fluida (tekanan, kecepatan, dan sebagainya) bervariasi secara kontinu di dalam ruang fluida.

Artinya sifat yang dihitung dari partikel fluida merupakan rata-rata dari sifat molekul-molekul fluida tersebut di dalam partikel tersebut.KONSEP KONTINUMKerapatan/massa jenis (Densitas), Dilambangkan dengan , merupakan suatu ukuran dari konsentrasi massa dan dinyatakan dalam bentuk massa tiap satuan volume. Oleh karena temperatur dan tekanan mempunyai pengaruh (walaupun sedikit) maka kerapatan cairan dapat didefinisikan sebagai : massa tiap satuan volume pada suatu temperatur dan tekanan tertentu .PENGUKURAN MASSA DAN BERAT

Pers. 1. 1

Densitas air sebagai fungsi dari temperaturBerat Jenis (Specific Weight)Dilambangkan dengan , merupakan besarnya gaya grafitasi yang bekerja pada suatu massa dari suatu satuan volume, oleh karena itu berat jenis dapat didefinisikan sebagai : berat tiap satuan volume.

dimana :g = percepatan gravitasi = 9,81 m/s2

Pers. 1.2Gas bersifat termampatkan (compressible)Perhitungan untuk fluida gas ditentukan dengan menggunakan persamaan gas ideal :

Dimana n merupakan jumlah molekul gas (massa molekul) dan = massa / volum maka :

Dimana R merupakan konstanta gas ideal.R= 8,314472 J K-1 mol-1

Pers. Gas Ideal

Viskositas atau kekentalan dari suatu cairan adalah salah satu sifat cairan yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya geser. Viskositas terjadi terutama karena adanya interaksi antara molekul-molekul cairan.VISKOSITAS

Sifat fluida yang ditempatkan antara dua plate paralelDari keadaan tersebut diperoleh:

Apabila tegangan geser, = F/A maka :

Dimana: = Tegangan geser = Viskositas dinamiku/zo = Perubahan sudut atau kecepatan sudut dari garis

Pers. 1. 3Pers. 1. 4Dalam sistem satuan SI, tegangan geser dinyatakan dalam N/m2 dan gradien kecepatan adalah dalam (m/det)/m maka satuan dari viskositas dinamik adalah :

Agar berlaku umum u/zo dapat dinyatakan dalam du/dz yang disebut gradien kecepatan, sehingga pers. 1. 4 menjadi : atau

Plot vs du/dz memberikan bentuk kurva linear dengan kemiringan merupakan nilai .

Suatu fluida dimana viskositas dinamiknya tidak tergantung pada temperatur, dan tegangan gesernya proposional (mempunyai hubungan liniear) dengan gradien kecepatan dinamakan suatu fluida Newton (Newtonian fluids)

Perbandingan antara kekentalan dinamik dan kerapatan disebut kekentalan kinematik, yaitu : = /

Pers. 1. 5

Perilaku viskositas fluidaFluida yang perilaku viskositasnya tidak memenuhi Pers. 1. 5 dinamakan fluida Non Newton (non Newtonian fluids). Fluida non Newton terbagi atas :Cairan dimana tegangan geser hanya tergantung pada gradien kecepatan saja, dan walaupun hubungan antara tegangan geser dan gradien kecepatan tidak linier, namun tidak tergantung pada waktu setelah cairan menggeser.Cairan dimana tegangan geser tidak hanya tergantung pada gradien kecepatan tetapi tergantung pula pada waktu cairan menggeser atau pada kondisi sebelumnya.Cairan visco-elastis yang menunj ukkan karakteristik dari zat pada elastis dan cairan viskus.Merupakan gaya yang bekerja pada permukaan, yaitu bidang pertemuan antara dua macam atau lebih materi.Terjadi akibat perbedaan tarik menarik timbal balik antara molekul zat cair dekat permukaan dan molekul yang terletak agak lebih jauh dari permukaan dalam zat cair yang sama.

TEGANGAN PERMUKAAN

Jika tetes air dipotong setengah bagian, gaya yang mengelilingi permukaan tetes air tersebut adalah 2R dimana adalah tegangan permukaanGaya tersebut harus seimbang dengan perubahan tekanan yang adalah dalam tetes air tersebut, p R2.Sehingga diperoleh:

Kapilaritas terjadi disebabkan oleh tegangan permukaan oleh gaya kohesi dan adhesi. Melibatkan interaksi permukaan antara padat, cair dan gas.

KAPILARITAS

Gaya pada tegangan permukaanHarus seimbang dengan gaya vertikal pada air sehingga diperoleh persamaan:

Jika adhesi molekul pada cairan lemah terhadap permukaan padat (pipa kapiler) dibandingkan dengan kohesi antar molekul maka permukaan cairan pada pipa akan mengalami penurunan. Contoh : Raksa

Raksa pada pipa kapilerLATIHAN SOAL