Garis alir pada fluida mengalir terdapat dua jenis, yaitu:

Transkripsi

1 DINAMIKA FLUIDA

2 Garis alir pada fluida engalir terdapat dua jenis, yaitu:. Aliran lainar adalah aliran fluida yang engikuti suatu garis lurus atau elengkung yang jelas ujung dan pangkalnya serta tidak ada garis lurus yang bersilangan. Source: Aliran lainer dan aliran turbulen. Aliran turbulen adalah aliran fluida yang ditandai dengan adanya aliran berputar dan arah gerak partikelnya berbeda, bahkan ber-lawanan dengan arah gerak keseluruhan fluida. DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: oleh Abdul Rohan

3 Apabila suatu fluida engalir dala sebuah pipa dengan luas penapang A dan kecepatan aliran fluidanya, aka banyaknya fluida (olu) yang engalir elalui penapang tersebut tiap satuan waktu dinaakan debit. Dala bentuk persaaan debit dinyatakan sebagai berikut: Q Keterangan: Q = debit aliran fluida ( 3 /s) V = olu fluida yang engalir ( 3 ) t = waktu (s) = kecepatan aliran fluida (/s) A dan Q V t DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 3 oleh Abdul Rohan

4 Jika suatu fluida engalir dengan aliran tunak elewati pipa yang epunyai luas penapang yang berbeda aka olu fluida yang elewati setiap penapang itu saa besar dala selang waktu yang saa. Persaaan kontinuitas enyatakan bahwa pada aliran fluida ideal, hasil kali laju aliran fluida dengan dengan luas penapangnya adalah konstan. A Q Q A Keterangan: Q = debit aliran fluida bagian ( 3 /s) Q = debit aliran fluida bagian ( 3 /s) A = luas penapang bagian ( ) A = luas penapang bagian ( ) = kecepatan cairan bagian (/s) = kecepatan cairan bagian (/s) DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 4 oleh Abdul Rohan

5 Contoh. Kecepatan rata-rata aliran air pada sebuah selang yang berdiaeter 4 c is 4 /s. Hitung julah fluida (air) yang engalir tiap detik (Q)! Penyelesaian d = 4 c r = c = x 0 - = 4 /s Q =? Q = A = p r = 3,4 ( x 0 - ) x 4 /s = 5,04 3 /s DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 5 oleh Abdul Rohan

6 . Sebuah pipa dengan diaeter c ujungnya enyepit dengan diaeter 8 c. Jika kecepatan aliran di bagian pipa yang berdiaeter besar 0 c/s, hitung kecepatannya di ujung yang kecil. Penyelesaian d = c r = 6 c = 6 x 0 - d = 8 c r = 4 c = x 0 - A = p r = 3,4 x (6 c) = 3, 04 c A = p r = 3,4 x (4 c) = 50,4 c V = 0 c/s and =? 30,4 50,4 A = A 3,04 c x 0 c/s = 50,4 c,5 c s DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 6 oleh Abdul Rohan

7 Persaaan bernoulli p g h Keterangan: p = tekanan (N/ ) = assa jenis fluida (kg/ 3 ) g = percepatan graitasi (/s ) h = ketinggian fluida dari titik acuan () = kecepatan fluida (/s) Tekanan fluida tepat yang kecepatannya besar lebih kecil daripada tekanan fluida di tepat yang kecepatan-nya kecil. konstan DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 7 oleh Abdul Rohan

8 Terdapat dua kasus istiewa berkenaan dengan persaaan Bernoulli.. Fluida dia atau tidak engalir ( = = 0) p p g h ( h ) Persaaan ini enyatakan tekanan hidrostatis dala zat cair pada kedalaan tertentu. Keterangan: p dan p = tekanan pada titik dan (N/ ) h dan h = tinggi tepat dan () = assa jenis fluida (kg/ 3 ) g = graitasional acceleration (/s ) DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 8 oleh Abdul Rohan

9 . Fluida engalir pada pipa horisontal (h = h = h) p p ( Persaaan ini enyatakan jika >, aka p > p yang berarti jika kecepatan aliran fluida disuatu tepat besar aka tekanan fluida di tepat tersebut kecil dan berlaku sebaliknya. Keterangan: p dan p = tekanan pada titik dan (N/ ) dan = kecepatan pada dan () = assa jenis fluida (kg/ 3 ) g = graitasional acceleration (/s ) ) DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 9 oleh Abdul Rohan

10 Menentukan kecepatan dan debit seburan air pada tangki yang berlubang gh air h Q = A. Q A gh Keterangan: Q = aliran debit 3 /s = kecepatan seburan air pada pada bocoran itu /s h = tinggi air di atas lubang g = percepatan graitasi /s A = luas panapang lubang bocoran DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 0oleh Abdul Rohan

11 Contoh Sebuah tangki berisi air setinggi,5. Pada tangki terdapat lubang kebocoran 45 c dari dasar tangki. Berapa jauh tepat jatuhnya air diukur dari tangki (g =0 /s )? Penyelesaian h =,5 h = 45 c = 0,5 =?,5 g ( h 0 / s 6 h 0 / s air Kecepatan air dari lubang bocor : / s ) (5 0,45) (0,80 ),5 c 4 / s DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: oleh Abdul Rohan

12 Lintasan air erupakan bagian dari gerak parabola dengan sudut a = 0 o ( 0 arah endatar) y 0,45 0,45 0 sin at 0 5 / s g t (0 / t s ) t t t 0,45 5 / s 0,9 s x 0 (cosa ) t (4 / s)()(0,3 s) t 0,3 s, Jadi, air jatuhnya, dari tangki. DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: oleh Abdul Rohan

13 Venturieter flow elocity flow elocity ( P [( A / P A ) ) ] Source: deonstration Keterangan: p = tekanan pada titik N/ p = tekanan pada titk N/ = assa jenis fluida kg/ 3 = kecepatan fluida pada titik /s A = luas penapang A = luas penapang DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 3oleh Abdul Rohan

14 Contoh Sebuah enturieter eiliki luas penapang besar 0 c dan luas penapang kecil 5 c digunakan untuk engukur kecepatan aliran air. Jika perbedaan ketinggian perukaan air 5 c. Hitunglah aliran air dipenapang besar dan penapang kecil (g = 0 /s )? 5 c A A DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 4oleh Abdul Rohan

15 Dikreasi oleh Abdul Rohan Hal.: 5 DINAMIKA FLUIDA Penyelesaian A = 0 c = 0 x 0-4 A = 5 c = 5 x 0-4 h = 5 c = 5 x 0 g = 0 /s, =? / s A A h g Untuk enentukan kecepatan, gunakan persaaan kontinuitas: s s A A A A / / Jadi, laju aliran gas oksigen dala pipa adalah 97,5 /s.

16 Penyeprot nyauk Ketika penghisap popa ditekan, udara dari tabung selinder dipaksa keluar elalui lubang sepit. Udara yang keluar dari lubang sepit ini epunyai kecepatan tinggi sehingga enurunkan tekanan udara dibagian atas nosel. lubang tekanan atosfer tekanan rendah Karena tekanan udara di atas nosel lebih kecil daripada tekanan udara pada perukaan caiaran di dala tabung, aka cairan akan enyeprot keluar elalui nosel. DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 6oleh Abdul Rohan

17 Contoh Sebuah tabung pitot digunakan untuk engukur kelajuan aliran gas oksigen yang epunyai assa jenis,43 kg/ 3 dala sebuah pipa. Jika perbedaan tinggi zat cair pada kedua kaki anoeter adalah 5 c dan assa jenis zat cair adalah 3600 kg/ 3, Hitunglah kelajuan aliran gas pada pipa tersebut! (g = 0 /s ) Penyelesaian =,43 kg/ 3 = 3600 kg/ 3 ' gh h = 5 c = 0,05 g = 0 /s 3600 kg/ 3 0 /,43 kg/ 3 s 0,05 =...? 97,5 / s DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 7oleh Abdul Rohan

18 Tabung pitot Tabung pitot erupakan alat yang digunakan untuk engukur laju aliran suatu gas atau udara. ' gh Keterangan: h = selisih tinggi perukaan kolo zat cair di dala anoeter () g = percepatan graitasi (/s ) = assa jenis gas (kg/ 3 ) = assa jenis zat cair dala anoeter (kg/ 3 ) = kelajuan aliran udara atau gas (/s) DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 8oleh Abdul Rohan

19 Gaya angkat sayap pesawat terbang F = p A F = p A Sesuai dengan azas Bernoulli, apabila kelajuan aliran udara pada bagian atas sayap lebih besar daripada kelajuan aliran udara pada bagian bawah sayap, aka tekanan udara bagian atas sayap lebih kecil daripada tekanan udara dibagian bawah sayap.. F F p p ) A ( Keterangan: F = gaya dorong peasawat ke atas (N) F = daya dorong pesawat ke bawah (N) F F = gaya angkat ke bawah (N) p = tekanan pada sisi bagian bawah (N/ ) p = tekanan pada sisi bagian atas (N/ ) A = luas penapang sayap ( ) DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 9oleh Abdul Rohan

20 Persaaan gaya angkat di atas dapat pula dinyatakan sebagai berikut: F F ( ) A Keterangan: F = gaya dorong pesawat ke atas (N) F = gaya dorong pesawat ke bawah (N) F F = gaya angkat pesawat (N) = kecepatan udara di bawah sayap (/s) = kecepatan udara di atas sayap (/s) = assa jenis udara (kg/ 3 ) DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 0oleh Abdul Rohan

21 DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: oleh Abdul Rohan

22 Contoh Jika kecepatan aliran udara dibagian bawah sayap pesawat 60 /s, berapakah kecepatan dibagian atasnya jika tekanan ke atas yang diperolehnya adalah 0 N/? ( =.9 kg/ 3 ) DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: oleh Abdul Rohan

23 Dikreasi oleh Abdul Rohan Hal.: 3 DINAMIKA FLUIDA s s N s p p p p p p g h p g h p / 60,3 / 365,5,9 / (0) ) / (60 ) ( ) ( ) ( Penyelesaian p p = 0 N/ = 60 /s h = h =? Jadi, kecepatan aliran udara dibagian atas sayap pesawat adalah 60,3 /s

24 Latihan!. Massa jenis bola yang eiliki berat 0,5 kg dengan diaeter 0 c adalah.. Tekanan hidrostatis pada perukaan bejana yang berada 30 c di bawah perukaan air yang assa jenisnya 00 kg/ 3 dan g = 9,8 /s adalah. 3. Debit fluida eiliki diensi. 4. Sebuah tangki yang tingginya 4 dari tanah diisi penuh dengan air. Sebuah katup (kran) berada 3 eter di bawah perukaan air dala tangki tersebut. Bila katup dibuka, berapakah kecepatan seburan? DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 4oleh Abdul Rohan

25 DINAMIKA FLUIDA Dikreasi Hal.: 5oleh Abdul Rohan