kuliah ke 10 fluida
TRANSCRIPT
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
1/18
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
2/18
Pokok Bahasan
Fluida statik
Prinsip Pascal Prinsip Archimedes
Fluida dinamik
Persamaan Bernoulli
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
3/18
Pada temperatur normal, zat dapat berwujud:
a a an o
Cair/LiquidFluida
Fluida? Zat yang dapat mengalir dan memiliki bentuk seperti
wadah yang menampungnya
Atom-atom dan molekul-molekul bebas ber erak
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
4/18
Fluida Besaran penting untuk mendeskripsikan fluida? Rapat massa (densitas)
satuan:3 = -3 3
a r = . x g m = . g cm
(es) = 0.917 x103 kg/m3 = 0.917 g/cm3
(udara) = 1.29 kg/m3 = 1.29 x10-3 g/cm3
(Hg) = 13.6 x103 kg/m3 = 13.6 g/cm3
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
5/18
Fluidasatuan :
Besaran penting untuk mendeskripsikan fluida?
Tekanan
A= Fp
1 N/m2 = 1 Pa (Pascal)
1 bar = 105 Pa
1 mbar = 102 Pa
1 torr = 133.3 Pa
1atm = 1.013 x105 Pa
= 1013 mbar= 760 Torr
= 14.7 lb/ in2 (=PSI)
,didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu
permukaan persatuan luas permukaan
nFpA= A
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
6/18
0p
nggapan: u a a
termampatkan (incompressible) y1 y2A
p1
F1
Rapat massa konstan p2
F2
mg
Bayangkan volume fluida khayal (kubus, luas penampang A)
Resultan semua gaya pada volume tersebut harus NOL
- - =
ApApFF 1212 = +=gyymg 12 =
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
7/18
u a a am ea aan am
setimbang
y
tak ada perubahan tekanan
pada kedalaman yang sama
p(y)
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
8/18
Dengan Hk. Newton:
Tekanan merupakan fungsi kedalaman: p = gy Prinsip Pascal membahas bagaimana perubahan
tekanan diteruskan melalui fluida
Perubahan tekanan fluida pada suatu bejana tertutup akan
diteruskan pada setiap bagian fluida dan juga pada dinding.
Prinsip Pascal tuas/pengungkit hidrolik
Penerapan gaya yang cukup kecil di tempat tertentu dapat
menghasilkan gaya yang sangat besar di tempat yang lain.
Ba aimana den an kekekalan ener i?
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
9/18
Gaya ke bawah F1 bekerja pada
piston dengan luasA1.F F21
sehingga menghasilkan gaya keatas F2.
1
d
2d
akibat F1 yaitu F1/A1 diteruskanpada fluida.
A A 21
2
2
1
1
A
F
A
F=
1
212
A
AFF =
F2 > F1 : pelanggaran hukum kekekalan
energi??
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
10/18
Misalkan F beker a se an an Fjarak d1.
Berapa besar volume fluidad
yang p n a an1
d
dV A=21
volume ini menentukan seberapa jauh
piston di sisi yang lain bergerak
12 VV =2
112
A
Add =
12
11
1
21222 W
Ad
AFdFW ===
1
yang dilakukan F2
kekekalan energi
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
11/18
Men ukur berat suatu benda di udara W tern ata
berbeda dengan berat benda tersebut di air (W2)
W2?W1
1 2
Mengapa? arena te anan pa a ag an
bawah benda lebih besar
dari ada ba ian atasn a, air
memberikan gaya resultan keatas, gaya apung, pada benda.
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
12/18
Gaya apung sama dengan selisih tekanan dikalikan
luas.)Ay-g(y)( 12== AppF 12B
fluidapindah_fluidafluida_dlm_bendafluidaB ===
Gaya apung sama dengany1
y
F1
dipindahkan oleh benda. A
p1
p2
Besar gaya apung menentukanapakah benda akan terapung atau
tenggelam dalam fluida
2
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
13/18
Tera un atau ten elam?
y
Kita dapat menghitung bagian benda
terapung yang berada di bawah
F mgB
permu aan u a:
Benda dalam keadaan setimbang
mgFB =
bendabendabffluida VgVg =
bendabfV =u aen a
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
14/18
Statik: rapat massa & tekanan
Fluida dinamik/
kecepatan alir ergera
Beberapa anggapan (model) yang digunakan:
Tak kompressibel (incompressible)Temperaturnya tidak bervariasi
Alirannya tunak, sehingga kecepatan dan tekanan
fluida tidak bergantung terhadap waktu
Alirannya tidak berrotasi (irrotational)
Tidak kental
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
15/18
Persamaan KontinuitasKekalan massa pada
aliran fluida ideal
A1,v1A2,v2
l1
l2
Volume fluida yang melewati permukaanA1 dalam waktu tsama dengan volume melewati permukaanA2:
2211 AA
=
= ll
Dalam besaran debit konstan==Av
2211 vAvA =
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
16/18
Menyatakan kekekalan energi pada aliran fluida
A
AA,p
AlA
Fluida pada tit ik B mengalir sejauh Bdan mengakibatkan fluida di A mengalir
lB
hA
se au A.
Usaha yang dilakukan pada fluida di B:
hB Usaha yang dilakukan pada fluida di A:
BBBBBB p==
AAAAAA ==
BAgrav g =
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
17/18
BAAAABBBgravABtotal mghmghApApWWWW +=++= ll
BAAAABBB2
B2
A 21
21 mghmghApApmvmvK +== ll
B2
BBA2
AA
11ghvpghvp ++=++
(Persamaan Bernoulli)
-
7/22/2019 Kuliah Ke 10 Fluida
18/18
Contoh aplikasi
Gaya angkat sayap pesawat terbang
Optimalisasi kinerja olahraga