ALIRAN FLUIDA. Kode Mata Kuliah : Oleh MARYUDI, S.T., M.T., Ph.D Irma Atika Sari, S.T., M.Eng

Transkripsi

1 ALIRAN FLUIDA Kode Mata Kuliah : Bobot : 3 SKS Oleh MARYUDI, S.T., M.T., Ph.D Irma Atika Sari, S.T., M.Eng

2 Apa yang kalian lihat??

3 Definisi Fluida Definisi yang lebih tepat untuk membedakan zat padat dengan fluida adalah dari karakteristik deformasi bahan-bahan tersebut. Zat padat dianggap sebagai bahan yang menunjukkan reaksi deformasi yang terbatas ketika menerima atau mengalami suatu gaya geser (shear). Sedangkan fluida, memperlihatkan fenomena sebagai zat yang terus menerus berubah bentuk apabila mengalami tekanan geser; dengan kata lain yang dikategorikan sebagai fluida adaiah suatu zat yang tidak mampu menahan tekanan geser tanpa berubah bentuk.

4 Fluida dalam kehidupan sehari-hari Setiap hari kita selalu berhubungan dengan fluida hampir tanpa sadar. Banyak gejala alam yang indah dan menakjubkan, seperti bukit-bukit pasir dan ngarai-ngarai yang dalam, terjadi akibat gaya-gaya yang ditimbulkan oleh aliran udara atau air serta perilaku aliran fuida itu ketika menjumpai halangan.

5 Materi Fluida adalah zat yang dapat mengalir (zat alir). Kata fluida mencakup cairan dan gas, karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan bendabenda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Pada bab ini yang akan dibahas lebih dalam adalah fase cair.

6 Sifat penting pada cairan 1. Density 2. Pressure 3. Aliran fluida 4. Viskositas 5. Tegangan permukaan

7 Sifat Fluida (Zat Cair) Densitas g/cm 3, lb/cuft, kg/m 3 Viskositas g/cm.det = centi poise (cp)

8 Rapat Massa/ Densitas (ρ) Densitas adalah berat suatu cairan tiap satuan volume. ρ = m V Satuan : gr/ml, kg/l, kg/m 3 Alat yang dapat digunakan untuk mengukur densitas adalah: picnometer, hidrometer.

9 Contoh Soal

10

11 Lanjutan contoh soal...

12 Berdasarkan pengaruh tekanan terhadap volume Fluida incompressible (fluida tak mampu mampatkan) : dengan adanya penekanan rapat massa tidak berubah (sifat ini banyak dimiliki cairan). Pada kondisi ini fluida tidak mengalami perubahan dengan adanya perubahan tekanan, sehingga fluida tak termampatkan. Fluida compressible (fluida mampu mampatkan): dengan penekanan rapat massa berubah (sifat banyak dimiliki oleh gas). Pada kondisi ini, fluida mengalami perubahan volume dengan adanya perubahan tekanan, sehingga fluida ini secara umum disebut fluida termampatkan.

13 Spesific gravity = ρ/ρ ref (tidak bersatuan) Zat standar (ρ ref )yang digunakan biasanya air pada suhu 4 ºC atau sesuai dengan data informasi yang ada.

14 Kekentalan/ Viskositas (μ) HUKUM STOKES Viskositas (kekentalan) berasal dari perkataan Viscous (Soedojo, 1986). Suatu bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dulu menjadi viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan-pelan. Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan di bagian dalam (internal) suatu fluida (Sears & Zemansky, 1982).

15 Lanjutan Kekentalan... Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan ke dalam fluida kental, misalnya kelereng dijatuhkan ke dalam kolam renang yang airnya cukup dalam, nampak mula-mula kelereng bergerak dipercepat. Tetapi beberapa saat setelah menempuh jarak cukup jauh, nampak kelereng bergerak dengan kecepatan konstan (bergerak lurus beraturan). Ini berarti bahwa di samping gaya berat dan gaya apung zat cair masih ada gaya lain yang bekerja pada kelereng tersebut. Gaya ketiga ini adalah gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida.

16 Lanjutan Kekentalan... Viskositas fluida suatu tetapan yang menyatakan perubahan momentum terhadap waktu dibagi dengan satuan luas dibagi dengan gradien kecepatan Satuan (dimensi) μ antara lain poice, g/(cm detik) Satuan viskositas fluida dalam sistem cgs adalah dyne det cm -2, yang biasa disebut dengan istilah poise, dimana 1 poise = 1 dyne det cm -2.

17 Lanjutan Kekentalan... Ada beberapa jenis viskositas yaitu : Viscositas absolut (μ) Viscositas spesifik (μ/ μ ref ) Viscositas kinematik (μ/ρ)

18 Lanjutan Kekentalan... Viskositas suatu fluida bergantung pada harga TEKANAN dan TEMPERATUR. Viskositas cairan akan turun dengan cepat bila temperaturnya dinaikkan.

19 Hal yang diperhatikan: Lanjutan Kekentalan... - Faktor Geometrik : Diameter pipa dan Kekasaran Permukaan pipa - Sifat Mekanis: Aliran Laminer, Aliran Transisi dan Aliran Turbulen

20 Aliran Laminar Aliran Transisi Bilangan REYNOLDS Aliran Turbulen R e = ρ V D μ

21 Fluida meskipun diam, tetapi dia memiliki sifat tertentu. Keadaan zat cair : Diam, statika fluida. Statika fluida membahas fluida dalam keadaan diam atau seimbang dan tidak terdapat tegangan geser (shear stress) Mengalir, dinamika fluida. Dinamika Fluida membahas bagian dari fluida berada dalam keadaan bergerak Fluida itu mengalir ketika adanya : Perbedaan posisi, Adanya gaya dorong.

22

23 Banyak diterapkan pada beberapa alat, mis: manometer P a = P 1 + ρ udara. g. m + ρ udara. g. R P b = P 2 + ρ udara. g. m + ρ fluida. g. R 0 = P 1 -P 2 + ρ udara. g. R - ρ fluida. g. R Sehingga P 1 -P 2 = g R (ρ fluida - ρ udara )

24 Differensial Manometer P 1 -P 2 = g R (ρ c - ρ a )

25 Inclined Manometer P 1 -P 2 = g (ρ fluida - ρ udara ) Δh = g (ρ fluida - ρ udara ) R 1 sin Δh = R = R 1 sin

26 Fluida Yang Mengalir Percobaan reynold bilangan reynold fungsi memberikan gambaran tentang pola aliran Mengalirkan fluida berwarna ke fluida tidak berwarna Mengamati pola aliran fluida berwarna