mekflu-#2 statika fluida

Download MEKFLU-#2 Statika Fluida

Post on 26-Sep-2015

16 views

Category:

Documents

7 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

mekflu 2

TRANSCRIPT

  • MEKANIKA FLUIDA(TKP4107 2 sks)

    Kuliah #2

  • MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

    STATIKA FLUIDA

    pada fluida yang diam atau bergerak, maka tidak ada

    gerak relatif antar partikel atau tidak ada tegangan

    geser yang bekerja.

    The word statics is derived from Greek word

    statikos= motionless

  • Tekanan

    Pam

    N

    PenampangLuasan

    GayaP ===

    2

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Hukum Pascal

    Hk. Pascals:

    Tekanan bekerja pada volume fluida secara seragam

    pada semua arah.

    Dalam fluida yang dibatasi oleh dinding padat,

    tekanan bekerja tegak lurus terhadap batas tersebut.

    Gaya Normal

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Arah tekanan fluida pada

    dinding padat

    Furnace duct Pipe or tube

    Heat exchanger

    Dam

    Tekanan Normal Force(bekerja tegak lurus bidang)Surface Force

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

    A

    n

  • Satuan untuk Tekanan

    1 atm14.696 pounds per

    sq. in. (psi)

    1 atm760 mm Hg

    1 / 760 atm1 torr

    101,325 Pa1 atmosphere (atm)

    1 x 105 Pa1 bar

    1 kg m-1 s-21 pascal (Pa)

    KesetaraanSatuan

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Prinsip Pascal

    Dengan Hk. Newton:

    Tekanan merupakan fungsi kedalaman: p = = = = y 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 bejana

    tersebut.

    Prinsip Pascal tuas/pengungkit hidrolik

    Penerapan gaya yang cukup kecil di tempat tertentu dapat

    menghasilkan gaya yang sangat besar di tempat yang lain.

    Bagaimana dengan kekekalan energi?

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Perhatikan sistem fluida di samping:

    Gaya ke bawah F1 bekerja pada piston dengan luas A1.

    Gaya diteruskan melalui fluida sehinggamenghasilkan gaya ke atas F2.

    Prinsip Pascal: perubahan tekanan akibatF1 yaitu F1/A1 diteruskan pada fluida.

    F F

    1

    2

    d

    2d

    1

    A A 21

    F2 > F1 : pelanggaran hukum kekekalan

    energi??

    2

    2

    1

    1

    A

    F

    A

    F =1

    212

    A

    AFF =

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

    Prinsip Pascal

  • Misalkan F1 bekerja sepanjang jarak d1.

    Berapa besar volume fluida yang

    dipindahkan?

    F F

    1

    2

    d

    2d

    1

    A A 21

    Usaha yang dilakukan F1 sama dengan usaha yang

    dilakukan F2 kekekalan energi

    volume ini menentukan seberapa jauhpiston di sisi yang lain bergerak

    111 dV A=

    12 VV =2

    112

    A

    Add =

    12

    11

    1

    21222 W

    A

    Ad

    A

    AFdFW ===

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

    Prinsip Pascal

  • MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

    Tekanan Atmosfer

    Atmosfer terdiri dari campuran bermacam macam gas,

    sehingga menimbulkan tekanan pada setiap permukaan

    yang berhubungan dengannya.

    Tekanan atmosfer (atmospheric pressure) pada

    permukaan air laut dengan kondisi normal sebesar :

    14,7 psi atau 1033 gr/cm2.

  • MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

    untuk mengukur tekanan digunakan tekanan

    atmosfer sebagai bidang referensi, sehingga untuk

    persamaan di atas dapat diambil ; Patm = 0.

    Tekanan Atmosfer

    Tekanan relatif dari zat cair yang berhubungan

    dengan udara luar (atmosfir) bertekanan nol

    sehingga tekanan relatif adalah positif bila lebih

    besar dari tekanan atmosfir dan negatif apabila

    lebih kecil.

  • MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

    Tekanan Atmosfer,Tekanan

    Absolut, Tekanan Terukur

  • Tekanan Atmosfer,Tekanan

    Absolut, Tekanan Terukur

    Tekanan Absolut (absolute pressure): Tekanan

    fluida yang dinyatakan relatif terhadap tekanan

    vakum (=0).

    Tekanan Terukur (gage pressure): Tekanan yang

    dinyatakan sebagai perbedaan antara tekanan

    fluida dan tekanan atmosfer sekelilingnya.

    gageatmabs PPP +=

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Prinsip kerja pengukuran tekanan

    secara mekanis:

    1. Ketika tekanan bekerja pada

    struktur elastis maka akan terjadi

    deformasi (perubahan bentuk).

    2. Deformasi ini dapat dikaitkan

    dengan besaran tekanan.

    Bourdon pressure gage

    Pengukuran Tekanan

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Prinsip kerja pengukuran tekanan

    secara elektronik:

    Tranduser tekanan mengkonversi

    tekanan menjadi sinyal elektronik.

    Electrical pressure gage

    Pengukuran Tekanan

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Distribusi tekanan pada fluida diam

    Jika fluida diam dan

    hanya gaya gravitasi

    yang bekerja.

    Resultan semua gayayang bekerja pada fluida

    adalah nol.

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • mg zgS=

    x

    y

    z

    Jika Pz dan Pz+z menyatakan

    tekanan di dasar dan di

    permukaan kubus yang

    ditunjukkan posisinya pada

    elavasi z dan z+z.

    Gaya apa yang bekerja padaarah sumbu-z?

    zPS

    zzPS

    +

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • zgSPSPSFzzzz

    ==+ 0

    gz

    PP zzz =

    +

    Kesetimbangan gaya pada arah sumbu-z :

    Untuk irisan yang kecil (z0)

    gdz

    dP=

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

    Distribusi tekanan pada fluida diam

  • Fluida tak mampu mampat

    (Incompressible fluid)

    rapat massa diasumsikan konstan:

    PghP o+=

    Bila dinyatakan dalam tekanan terukur:

    ghP =

    )zz(gPP 1212 =

    Po is the pressure at the free surface (Po=Patm)

    Jika diterapkan pada cairan dengan tekanan pada

    permukaan bebasnya P, maka pada sembarang

    kedalaman dibawah permukaan berlaku:

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Pascals principle

    (The hydrostatic paradox)

    Besar tekanan pada fluida diam yang homogen dan tidak

    mampu mampat tergantung pada kedalaman relatif terhadap

    bidang referensi, dan tidak dipengaruhi oleh bentuk/ukuran

    tempatnya.

    Fluid is the same in all containers

    Pressure is the same at the bottom of all containers

    h

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Bidang datar, vertikal

    F

    (lebar pintu = W)

    H

    hTekanan bervariasi sesuai

    kedalamannya P=gh

    P

    Pintu tegak pada sebuah saluran dengan lebar 20 m

    dan tinggi 10 m high. Pada salah satu sisi terendam air

    dan sisi lainnya bebas. Berapa total gaya (net force)

    yang bekerja pada pintu?

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Untuk luasan hingga, dA , maka gaya normal akibat

    tekanan yang bekerja :

    dF = p dA

    Resultan gaya yang bekerja pada permukaan bidang

    datar vertikal tersebut, diperoleh dengan:

    ( )Whdhg= = dA PF

    Bidang datar vertikal : F = g W H2

    dhhgW =

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

    Bidang datar, vertikal

  • Gaya Apung (Buoyancy)

    Benda tercelup dalam fluida akan mendapatkan gayaapung vertikal setara dengan berat fluida yang dipindahkan.

    Banda terapung

    memindahkan fluida

    sebesar beratnya sendiri.

    Free liquid surface

    Sisi bagian atas akan mendapatkan

    gaya tekan yang lebih kecil dibanding

    sisi bawah.

    Resultan gaya bekerja atas

    F1

    F2

    h1

    h2

    H

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Total gaya akibat tekanan dalam arah vertikal:

    FB = F2- F1 = (Pbottom - Ptop) (xy)

    Perbedaan tekanan:

    Pbottom Ptop = g (h2-h1) = g H

    Digabungkan, menjadi:

    FB = g H (xy)

    Sehingga gaya apung yang bekerja:

    FB = g V

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

    Gaya Apung (Buoyancy)

  • Prinsip Archimedes

    Mengukur berat suatu benda di udara (W1) ternyata

    berbeda dengan berat benda tersebut di air (W2)

    W2?W1W1 > W2

    Mengapa?

    Karena tekanan pada bagian

    bawah benda lebih besar daripada

    bagian atasnya, air memberikan

    gaya resultan ke atas, gaya apung,

    pada benda.

    MEKANIKA FLUIDA (TKP4107 2 sks)

  • Gaya apung ~ selisih tekanan dikalikan luas.

    )Ay-g(y)( 12== AppF 12B

    Archimedes:

    Gaya apung sama dengan

    berat volume fluida yang

    dipindahkan oleh benda.

    Besar gaya apung menentukan apakah

    benda akan te

Recommended

View more >