makalah mekflu

Download MAKALAH MEKFLU

Post on 08-Jul-2016

572 views

Category:

Documents

99 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

ME

TRANSCRIPT

MAKALAHPRESENTASI TAMBAHAN

MEKANIKA FLUIDA(TMS 2227)Gaya Hidrostatis Pada Bidang Terendam

Disusun oleh:Diki Ramadan1107114179

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2015

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulisucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga dalam pembuatan makalah Manajemen Energi yang berkaitan dengan Gaya hidrostatis pada bidang teredam. ini dapat terselesaikan dengan baik meskipun masih jauh dari sempurna.Dalam pembuatan makalah ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah menbantu. Penulis juga menghaturkan terima kasih kepada Bapak Asral, ST,. M.Eng, selaku dosen pengampu.Dalam makalah ini masih banyak memiliki kekurangan, baik dalam proses pembuatan maupun isi sehingga sangat besar harapan dari penulis untuk mendapatkan masukan berupa kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan makalah berikutnya. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan penulis sendiri.Atas perhatiannya penulis ucapkan terima kasih

Pekanbaru, 1 Juli 2015

Penulis 18

DAFTAR ISI

KATA PENGANTARiDAFTAR ISIiiDAFTAR GAMBARiiiBAB I1PENDAHULUAN11.1 Latar Belakang11.2 Tujuan Pembahasan3BAB II4ISI43.1 Gaya Hidrostatis Pada Permukaan Bidang Terendam43.2 Gaya Hidrostatik pada permukaan lengkung terendam13BAB III17PENUTUP173.1 Kesimpulan17DAFTAR PUSTAKA18

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Tekanan dan gaya hidrostatik resultan5Gambar 2. 2 Notasi untuk gaya hidrostatik6Gambar 2. 3 Sifat-sifat geometrik dari beberapa bentuk yang umum.7Gambar 2. 4 Gambar Contoh Soal.8Gambar 2. 5 Plat Miring10Gambar 2. 6 Plat Vertikal10Gambar 2. 7 Plat Horizontal11Gambar 2. 8 Gambar contoh soal11Gambar 2. 9 Gaya Hidrostatik pada sebuah permukaan lengkung.14Gambar 2. 10 Contoh soal15

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Sejarah Mekanika FluidaMekanika fluida adalah suatu ilmu yang memelajari prilaku fluida baik dalam keadaan diam (static) maupun bergerak (dynamic) serta akibat interaksi dengan media batasnya (zat padat atau fluida dengan g lain ). Seperti kebanyakan disipilin ilmu lainnya, ekanika fluida mempunyai sejarah panjang dalam pencapaian hasil-hasil pokok hingga menuju ke era modern seperti sekarang ini.Pada masa prasejarah, kebudayaan-kebudayaan kuno sudah memiliki pengetahuan yang cukup untuk memecahkan persoalan-persoalan aliran tertentu. Sebagai contoh perahu layar yang sudah dilengkapi dengan dayung dan sistem pengairan untuk pertanian sudah dikenal pada masa itu. Pada abad ketiga sebelum Masehi, Archimedes dan Hero dari Iskandariah, memperkenalkan hukum jajaran genjang untuk penjumlahan vektor. Selanjutnya Archimedes (285-212 SM) merumuskan hukum apung dan menerapkannya pada benda-benda terapung atau melayang, dan juga memperkenalkan bentuk kalkulus differensial sebagai bagian dari analisisnya. Sejak permulaan Masehi sampai zaman Renaissance terus menerus terjadi perbaikan dalam rancangan sistem-sistem aliran, seperti: kapal, saluran, dan talang air. Akan tetapi tidak ada bukti-bukti adanya perbaikan yang mendasar dalam analisis alirannya. Akhirnya kemudian Leonardo da Vinci (1452-1519) menjabarkan persamaan kekekalan massa dalam aliran tunak satu-dimensi. Leonardo da Vinci adalah ahli ekspremen yang ulung, dan catatan-catatannya berisi diskripsi yang seksama tentang gelombang, jet atau semburan, loncatan hidraulik, pembentukan pusaran, dan rancangan-rancangan seretan-rendah (bergaris-alir) serta seretan-tinggi (parasut). Galileo (1564-1642) memperkenalkan beberapa hukum tentang ilmu mekanika. Seorang Perancis, Edme Moriotte (1642-1684) membangun terowongan angin yang pertama dan menguji model-model di dalamnya. Soal-soal yang menyangkut momentum fluida akhirnya dapat dianalisis setelah Isaac Newton (1642-1727) memperkenalkan hukum-hukum gerak dan hukum kekentalan untuk fluida linear yang sekarang dinamakan fluida Newton. Teori itu mula-mula didasarkan atas asumsi fluida ideal (sempurna) dan tanpa gesekan, dan para matematikawan abab kedelapan belas seperti: Daniel Bernoulli dan Leonhard Euler (Swiss), Clairaut dan DAlembert (Perancis), Joseph-Louis Lagrange (1736-1813), Pierre-Simon Laplace (1749-1827), dan Gerstner (1756-1832), mengembangkan ilmu matematika untuk mekanika fluida (Hidrodinamika), dan banyak menghasilkan penyelesaian-penyelesaian dari soal soal aliran tanpa gesekan. Euler mengembangkan persamaan gerak diferensial dan bentuk integralnya, yang sekarang disebut persamaan Bernoulli. DAlembert memakai persamaan ini untuk menampilkan paradoksnya bahwa suatu benda yang terbenam di dalam fluida tanpa gesekan mempunyai seretan nol, sedangkan Gerstner memakai persamaan Bernoulli untuk menganalisis gelombang permukaan. Hasil-hasil ini merupakan hal yang berlebihan, karena asumsi fluida sempurna dalam praktek hanya mempunyai penerapan yang sangat terbatas dan kebanyakan aliran di bidang teknik sangat dipengaruhi oleh efek kekentalan. Para ahli teknik mulai menolak teori yang sama sekali tidak realistik itu, dan mulai mengembangkan hidraulika yang bertumpu pada ekperimen. Ahli-ahli eksperimen seperti Pitot, Chezy, Borda, Bossut, Coulomb (1736-1806), Weber (1804-1891), Francis (1815-1892), Russel (1808-1882), Hagen (1797-1889), Frenchman Poiseuille (1799-1869), Frenchman Darcy (1803-1858), Manning (1816-1897),Bazin (1829-1917), dan Saxon Weisbach (1806-1871) banyak menghasilkan data tentang beraneka ragam aliran seperti saluran terbuka, hambatan kapal, aliran melalui pipa, gelombang, dan turbin. Pada akhir abad kesembilan belas, hidraulika eksperimental dan hidrodinamika teoritis mulai dipadukan. William Froude (1810-1879) dan putranya, Robert (1842-1924) mengembangkan hukum-hukum pengujian model, Lord Rayleigh (1842-1919) mengusulkan metode analisis dimensional, dan Osborne Reynolds (1842-1912) memperkenalkan bilangan Reynolds tak berdimensi yang diambil dari namanya sendiri. Sementara itu, sejak Navier(1785-1836) dan Stokes (1819-1903) menambahkan suku-suku kental newton pada persamaan gerak dan dikenal dengan persamaan Navier-Stokes, belum dapat digunakan untuk aliran sembarang. Selanjutnya pada tahun 1904, setelah seorang insinyur Jerman, Ludwig Prandtl (1875-1953), menerbitkan makalah yang barangkali paling penting yang pernah ditulis orang di bidang mekanika fluida. Prandtl menunjukan bahwa aliran fluida yang kekentalannya rendah, seperti aliran air atau aliran udara, dapat dipilah menjadi suatu lapisan kental (lapisan batas) di dekat permukaan zat padat dan antar muka, dan lapisan luar yang hampir encer yang memenuhi persamaan Euler dan Bernoulli. Teori lapis batas ternyata merupakan salah satu alat yang paling penting dalam analisis-analisis aliran modern, disamping teori yang dikembangkan oleh Theodore von Karman (1881-1963) dan Sir Geofrey I. Taylor (1886-1975).

1.2 Tujuan PembahasanAdapun tujuan pembahasan dari makalah ini adalah sebagai berikut:1. Mengetahui gaya hidrostatis pada bidang teredam.2. Mengetahui jenis jenis gaya hidrostatis pada bidang terendam.3. Mengetahui contoh-contoh soal atau contoh kasus pada gaya hidrostatis bidang terendam.1

BAB IIISI

Sistem hidrolik ditandai dengan tekanan yang sangat tinggi. Sebagai konsekuensi dari tekanan sistem yang tinggi, variasi tekanan hidrostatik sering diabaikan. Mobil rem hidrolik mengembangkan tekanan sampai 10 MPa (1500 psi), pesawat dan mesin sistem aktuasi hidrolik sering dirancang untuk tekanan sampai 40 MPa (6000 psi), dan penggunaan jack 70 MPa (10.000 psi). Uji laboratorium khusus peralatan tersedia secara komersial untuk digunakan pada tekanan sampai 1000 MPa (150.000 psi). Meskipun cairan umumnya dianggap mampat pada tekanan biasa, Perubahan densitas mungkin cukup pada tekanan tinggi. Modulus bulk cairan hidrolik juga dapat bervariasi tajam pada tekanan tinggi. Dalam masalah yang melibatkan aliran goyah, baik kompresibilitas dari cairan dan elastisitas struktur batas harus dipertimbangkan. Analisa masalah seperti kebisingan dan getaran palu air dalam sistem hidrolik, aktuator, dan peredam kejut cepat menjadi kompleks dan berada di luar cakupan makalah ini.

3.1 Gaya Hidrostatis Pada Permukaan Bidang TerendamSekarang kita telah menentukan cara di mana tekanan bervariasi dalam statis cairan, kita dapat mempelajari gaya pada permukaan terendam dalam cairan. Dalam rangka untuk menentukan benar gaya resultan yang bekerja pada permukaan terendam, kita harus menentukan:1. Besarnya gaya.2. arah gaya.3. Garis aksi gaya.Ketika sebuah permukaan tenggelam dalam sebuah fluida, gaya-gaya akan bekerja pada permukaan karena fluida tersebut. Penentuan gaya-gaya adalah hal yang sangat penting dalam perancangan tangki-tangki penyimpanan, kapal laut, bendungan dan struktur-struktur hidrolik lainnya. Pada proses fluida diam telah kita ketahui bahwa gaya-gaya tegak lurus terhadap permukaan karena tidak adanya tegangan tegangan geser. Kita juga tahu bahwa tekanan akan berubah secara linier menurut kedalaman jika fluidanya tak mampu-mampat. Pada sebuah permukaan datar, seperti dasar dari sebuah tangki yang terisi suatu cairan (Gambar 2.1), besarnya gaya resultan FR = pA, dimana p adalah tekanan seragam pada permukaan dasar dan A adalah luas dasar tangki. Untuk tangki terbuka seperti yang ditunjukkan, p = h. Perlu diperhatikan bahwa bila tekanan atmosfer bekerja pada kedua belah sisi permukaan dasar tangki, seperti yang diilustrasikan, maka gaya resultan pada dasar tersebut hanya disebaban oleh cairan didalam tangki. Karena tekanan konstan dan terdistribusi seragam diseluruh permukaan dasar, maka gaya resultan tersebut bekerja melalui pusat massa (centroid) dari bidang tersebut seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1.

Gambar 2. 1 Tekanan dan gaya hidrostatik resultan yang timbul pada permukaan dasar sebuah tangki terbuka.Untuk kasus yang lebih umum, dimana permukaan datar yang tengglam dalam keadaan miring, seperti yang