FISIKA FLUIDA YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id. Didit kelas D: Arga kelas G:

Transkripsi

1 FISIKA FLUIDA YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id Didit kelas D: Arga kelas G:

2 Fluida Mengalir MENU HARI INI Kontinuitas Persamaan Bernouli Viskositas

3 Fluida Mengalir Statik: rapat massa & tekanan kecepatan alir Fluida dinamik/ bergerak Beberapa anggapan (model) yang digunakan: Tak kompressibel (incompressible) Temperaturnya tidak bervariasi Alirannya tunak, sehingga kecepatan dan tekanan fluida tidak bergantung terhadap waktu Alirannya laminer Alirannya tidak berrotasi (irrotational) Tidak kental

4 SIFAT-SIFAT ALIRAN FLUIDA garis alir Gerak partikel mengikuti lintasan yang teratur (Satu sama lain tak pernah saling berpotongan) Laminer (Stabil) Laminer ~ V rendah Gerak partikel mengikuti lintasan yang tak teratur (Ada bagian yang berpusar) Turbulen (Tak Stabil) Turbulen ~ V tinggi

5 JENIS ALIRAN Aliran Laminer Setiap partikel bergerak dalam satu arah horisontal sehingga terjadi lapisan-lapisan fluida dengan kecepatan berbeda Distribusi kecepatan tidak merata dan kuadratis Bila pada aliran aminer disemprotkan cairan berwarna, maka cairan tadi akan bergerak horisontal searah dengan aliran Aliran laminer terjadi bila : Viskositas cairan tinggi Kecepatan aliran rendah Luas penampang pipa kecil

6 Aliran Turbulen Ada partikel-partikel yang bergerak ke arah lain sehingga tidak ada lagi lapisan-lapisan dengan kecepatan berbeda Bila pada aliran turbulen disemprotkan cairan berwarna, maka cairan tersebut selain bergerak searah aliran juga ada yang bergerak ke arah radial sehingga akan memenuhi seluruh penampang pipa Distribusi kecepatan lebih homogen Aliran turbulen terjadi bila : Viskositas cairan rendah Kecepatan aliran tinggi Luas penampang pipa besar

7 Fluida Mengalir MENU HARI INI Kontinuitas Persamaan Bernouli Viskositas

8 FLUIDA IDEAL Derajat gesekan internal fluida Encer (Nonviscous) Aliran Stabil (Tidak turbulen) Tak termampatkan (Incompressible) Viskositas mendekati nol Kecepatan partikel pada suatu titik konstan Selama mengalir kerapatannya konstan v A P v A 1 Dm v 1 Dx 1 1 1A1 Dx1 1 A1 v1d t Dx Dm A vdt

9 FLUIDA IDEAL v A P v A 1 Dm v 1 Dx 1 1 1A1 Dx1 1 A1 v1d t Dx Dm A vdt Muatan kekal : Dm D 1 m 1A1 v1 A v Persamaan kontinyuitas Apabila fluida tak termampatkan : 1 A 1v1 A v Av = konstan Debit (Fluks)

10 Fluida Mengalir MENU HARI INI Kontinuitas Persamaan Bernouli Viskositas

11 Persamaan Bernoulli Kecepatan rendah tekanan tinggi Kecepatan tinggi tekanan rendah kenapa Selembar kain tipis ditiup dari bagian atasnya, ternyata kain tersebut naik ke atas?

12 Persamaan Bernoulli Terdiri dari : Energi tekanan Energi potensial dan energi kenetik energi karena gesekan (friction loss

13 PERSAMAAN BERNOULLI P 1 A 1 v 1 Dx 1 y 1 v Dx y P A Teorema Usaha - Energi : Dm W K U DV ( P m v Dmgy Dmgy P ) DV ( Dm) v ( D ) P P v v1 gy gy1 1 1 P v1 gy1 P v gy W 1 F1 Dx1 P1 A1 Dx1 PDV 1 W Usaha total : W P P ) DV ( 1 F Dx P A Dx P DV Perubahan energi kinetik : DK 1 1 Dm) v ) ( Dm ( v Perubahan energi potensial : DU Dmgy Dmgy 1 1 P Persamaan Bernoulli 1 v gy konstan

14 Berdasar konsep kerja energi P + ½ v + gh = konstan P 1 + ½ v 1 + gh 1 =P + ½ v + gh

15 Soal Air mengalir sepanjang pipa horisontal, penampang tidak sama besar. Pada tempat dengan kecepatan air 35 cm/det tekanannya adalah 1 cmhg. Tentukanlah tekanan pada bagian pipa dimana kecepatan aliran airnya 65 cm/det.(g = 980 cm/det )! A 1 A

16 Fluida Mengalir MENU HARI INI Kontinuitas Persamaan Bernouli Viskositas

17 Aliran Viskos Kenapa aliran sungai terdapat perbedaan kecepatan aliran pada titik tengah dengan pinggir sungai? Adanya gaya gesek antara fluida dan dinding Fluida ideal Fluida real

18 Viskositas P1 L P Viskositas / kekentalan dapat dibayangkan sebagai gesekan antara satu bagian dengan bagian yang lain dalam fluida.

19 Viskositas P1 L P F = gaya gesek antara dua lapisan zat cair yang mengalir = angka kekentalan = viskositas A= luas permukaan V L = kecepatan mengalir sepanjang L

20 Viskositas P1 L P Debit alir ( volum per detik) = Viskousitas = 10-3 Pa (air) = Pa (darah) r = jari-jari pembuluh, L = Panjang P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu

21 Viskositas = Viskousitas = 10-3 Pa (air) = Pa (darah) r = jari-jari, L = Panjang P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu Debit aliran fluida dipengaruhi oleh tahanan yang tergantung pd: Panjang pembuluh Diameter pembuluh Viskous / kekentalan zat cair (pada darah normal kekentalan 3.5 kali air) Tekanan

22 SOAL Oli mesin dengan viskositas 0, N.s/m dilewatkan pada sebuah pipa berdiameter 1,8 mm dengan panjang 5,5 cm. Hitunglah beda tekanan yang diperlukan untuk menjaga agar laju alirannya 5,6 ml/menit!

23 TERIMA KASIH YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc