ρ =, (1) MEKANIKA FLUIDA

dokumen-dokumen yang mirip
MEKANIKA FLUIDA. Ferianto Raharjo - Fisika Dasar - Mekanika Fluida

Fluida atau zat alir adalah zat yang dapat mengalir. Zat cair dan gas adalah fluida. Karena jarak antara dua partikel di dalam fluida tidaklah tetap.

MEKANIKA FLUIDA A. Statika Fluida

1/24 FISIKA DASAR (TEKNIK SIPIL) FLUIDA. menu. Mirza Satriawan. Physics Dept. Gadjah Mada University Bulaksumur, Yogyakarta

BAB FLUIDA. 7.1 Massa Jenis, Tekanan, dan Tekanan Hidrostatis

FIsika KTSP & K-13 FLUIDA STATIS. K e l a s. A. Fluida

MEKANIKA FLUIDA DI SUSUN OLEH : ADE IRMA

Fisika Dasar I (FI-321)

PERTEMUAN III HIDROSTATISTIKA

Materi Fluida Statik Siklus 1.

FISIKA STATIKA FLUIDA SMK PERGURUAN CIKINI

Fisika Dasar I (FI-321) Mekanika Zat Padat dan Fluida

FLUIDA. Staf Pengajar Fisika Departemen Fisika FMIPA Universitas Indonesia

Pokok Bahasan. Fluida statik. Prinsip Pascal Prinsip Archimedes Fluida dinamik Persamaan Bernoulli

MODUL KULIAH : MEKANIKA FLUIDA DAN HIROLIKA

F L U I D A TIM FISIKA

Rumus Minimal. Debit Q = V/t Q = Av

Fisika Umum (MA101) Zat Padat dan Fluida Kerapatan dan Tekanan Gaya Apung Prinsip Archimedes Gerak Fluida

Fisika Umum (MA-301) Sifat-sifat Zat Padat Gas Cair Plasma

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Dengan P = selisih tekanan. Gambar 2.2 Bejana Berhubungan (2.1) (2.2) (2.3)

FLUIDA DINAMIS. GARIS ALIR ( Fluida yang mengalir) ada 2

FLUIDA. Alfiah indriastuti

I PUTU GUSTAVE S. P., ST., M.Eng. MEKANIKA FLUIDA

MODUL- 9 Fluida Science Center U i n versit itas Brawijijaya

LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK ( LKPD )

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN

Selanjutnya untuk menurunkan persamaan yang menyatakan Hukum Bernoulli tersebut dapat dikemukakan dengan gambar sebagai berikut.

RENCANA PROGRAM DAN KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS) SEMESTER GANJIL 2012/2013

MODUL FISIKA SMA Kelas 10

ANTIREMED KELAS 10 FISIKA Fluida Statis - Latihan Soal

Hidrostatika. Civil Engineering Department University of Brawijaya. Kesetimbangan Benda Terapung. TKS 4005 HIDROLIKA DASAR / 2 sks

II. TINJAUAN PUSTAKA

K13 Antiremed Kelas 10 Fisika

F L U I D A. Besaran MKS CGS W Newton Dyne. D n/m 3 dyne/cm 3 g m/det 2 cm/det 2

BAB II SIFAT-SIFAT ZAT CAIR

SATUAN ACARA PEMBELAJARAN (SAP) UNIVERSITAS DIPONEGORO

BAB II. 2.1 Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohydro. lebih kecil. Menggunakan turbin, generator yang kecil yang sama seperti halnya PLTA.

PENGARUH BENTUK BENDA DAN KEDALAMAN TERHADAP GAYA ANGKAT KE ATAS (F A ) PADA FLUIDA STATIS

Fisika Umum (MA-301) Topik hari ini Sifat-sifat Zat Padat Gas Cair Plasma

Fluida adalah suatu zat yang dapat berubah bentuk sesuai dengan wadahnya dan dapat mengalir (cair dan gas).

B. FLUIDA DINAMIS. Fluida 149

FIsika FLUIDA DINAMIK

FLUIDA DINAMIK STATIK

STANDAR KOMPETENSI :

DINAMIKA FLUIDA. nurhidayah.staff.unja.ac.id

2. FLUIDA STATIS (FLUID AT REST)

8. FLUIDA. Materi Kuliah. Staf Pengajar Fisika Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya

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

contoh soal dan pembahasan fluida dinamis

SET 04 MEKANIKA FLUIDA. Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan.

FLUIDA STATIS 15B08001 ALFIAH INDRIASTUTI

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN

Teori kinetik-molekuler yang telah kita diskusikan menjelaskan sifat-sifat zat gas. Teori ini berdasarkan tiga buah asumsi:

FLUIDA DINAMIS. Ciri-ciri umum dari aliran fluida :

siswa mampu menentukan hubungan tekanan, gaya yang bekerja dan luas permukaan. tanah liat, nampan, balok kayu, balok besi, balok alumunium.

HUKUM STOKES. sekon (Pa.s). Fluida memiliki sifat-sifat sebagai berikut.

MENGUKUR MASSA JENIS AIR DAN MINYAK TANAH DENGAN MENGGUNAKAN HUKUM ARCHIMEDES

(2) Dimana : = berat jenis ( N/m 3 ) g = percepatan gravitasi (m/dt 2 ) Rapat relatif (s) adalah perbandingan antara rapat massa suatu zat ( ) dan

Tegangan Permukaan. Fenomena Permukaan FLUIDA 2 TEP-FTP UB. Beberapa topik tegangan permukaan

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN FISIKA

BBM 9 FLUIDA PENDAHULUAN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

FLUIDA. Standar Kompetensi : 8. Menerapkan konsep dan prinsip pada mekanika klasik sistem kontinu (benda tegar dan fluida) dalam penyelesaian masalah.

Pertemuan 1 PENDAHULUAN Konsep Mekanika Fluida dan Hidrolika

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

MEKANIKA ZALIR (FLUIDA)

Hidrostatika dan Hidrodinamika 32 F L U I D A

HIDRODINAMIKA BAB I PENDAHULUAN

9/17/ FLUIDA. Padat. Fase materi Cair. Gas

Klasisifikasi Aliran:

HIDROSTATIKA dan HIDRODINAMIKA

SMP kelas 7 - FISIKA BAB 2. Klasifikasi BendaLatihan Soal 2.1

RENCANA PROGRAM KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS)

MODUL- 2. HIDRODINAMIKA Kode : IKK.365 Materi Belajar -2

BAB FLUIDA A. 150 N.

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN

TEGANGAN PERMUKAAN MATERI POKOK

Soal No. 2 Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton dengan alat seperti gambar berikut!

SILABUS MATAKULIAH. Revisi : 2 Tanggal Berlaku : September Indikator Pokok Bahasan/Materi Strategi Pembelajaran

PEMBAHASAN SOAL UJIAN NASIONAL SMA MATA PELAJARAN FISIKA TAHUN 2016/2017 (SOAL NO )

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR UMUM HUKUM ARCHIMEDES

F A. Soal dan Pembahasan UAS Fisika X T.P.2014/2015

DESKRIPSI PEMELAJARAN - FISIKA

SILABUS FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

SATUAN ACARA PENGAJARAN

Bab VII Mekanika Fluida

UJI COBA SOAL Keseimbangan Benda Tegar & Fluida

TRANSFER MOMENTUM FLUIDA DINAMIK

MODUL II VISKOSITAS. Pada modul ini akan dijelaskan pendahuluan, tinjauan pustaka, metodologi praktikum, dan lembar kerja praktikum.

STRUKTURISASI MATERI. Fluida statis ALFIAH INDRIASTUTI

1. Pada gambar dibawah ini, tekanan hidrostatis yang paling besar berada pada titik. a. A b. B

GARIS BESAR PROGRAM PEMBELAJARAN (GBPP) UNIVERSITAS DIPONEGORO

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

SMP kelas 9 - FISIKA BAB 11. KLASIFIKASI BENDALatihan Soal 11.1

Minggu 1 Tekanan Hidrolika (Hydraulic Pressure)

MEKANIKA FLUIDA CONTOH TERAPAN DIBIDANG FARMASI DAN KESEHATAN?

Komponen Perkuliahan dan Evaluasi: UTS dan UAS Kuis sebelum UTS dan sebelum UAS Tugas & Tes

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN FISIKA

Transkripsi:

MEKANIKA FLUIDA PENDAHULUAN Zat yang tersebar di alam dibedakan dalam tiga keadaan (fase), yaitu fase padat, cair dan gas. Beberapa perbedaan di antara ketiganya adalah: 1) Fase padat, zat mempertahankan suatu bentuk dan ukuran yang tetap, meskipun suatu gaya yang besar dikerjakan pada benda tersebut. ) Fase cair, zat tidak mempertahankan bentuk yang tetap melakan mengikuti bentuk wadahnya. Tetapi seperti halnya fase padat, pada fase cair, zat tidak mudah dimampatkan, dan volumenya dapat diubah hanya jika dikerjakan gaya yang sangat besar. 3) Fase gas, zat tidak mempunyai bentuk tetap, tetapi akan berkembang mengisi seluruh wadah. Karena fase cair dan gas memiliki karakter tidak mempertahankan suatu bentuk yang tetap, maka keduanya mempunyai kemampuan untuk mengalir; dengan demikian keduanya disebut fluida. Fluida adalah zat alir, yaitu zat yang dalam keadaan biasa dapat mengalir. Salah satu ciri fluida adalah kenyataan bahwa jarak antar molekulnya tidak tetap, bergantung pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara molekul (gaya kohesi). Gaya kohesi antar molekul gas sangat kecil jika dibandgkan gaya kohesi antar molekul zat cair. Keadaan i menyebabkan molekul-molekul gas menjadi relatif bebas sehgga gas selalu memenuhi ruang. Sebaliknya molekul-molekul zat cair terikat satu sama lanya sehgga membentuk suatu kesatuan yang jelas, meskipun bentuknya sebagian ditentukan oleh wadahnya. Akibat lanya adalah kemampuannya untuk dimampatkan. Gas bersifat mudah dimampatkan sedangkan zat cair sulit. Gas jika dimampatkan dengan tekanan yang cukup besar akan berubah manjadi zat cair. Mekanika gas dan zat cair yang bergerak mempunyai perbedaan dalam beberapa hal, tetapi dalam keadaan diam keduanya mempunyai perilaku yang sama dan i dipelajari dalam statika fluida. Sela Statika Fluida, pada bagian i juga akan dikaji damika fluida. STATIKA FLUIDA Kerapatan dan Berat Jenis Kerapatan (densitas) sutau benda, ρ, didefisikan sebagai massa per satuan volume: m ρ =, (1) V dengan m adalah massa benda dan V adalah volume benda. Dengan demikian, Satuan Internasional untuk kerapatan adalah kg/m 3, dan dalam cgs adalah g/cm 3 Sela kerapatan, besaran la yang serg digunakan dalam menangani persoalan fluida adalah berat jenis. Berat jenis suatu benda didefisikan sebagai perbandgan kerapatan benda tersebut terhadap kerapatan air pada suhu 4 0 C. Dengan demikian berat jenis merupakan besaran murni tanpa dimensi maupun satuan. Fisika Dasar, Mekanika Fluida, Sabar Nurohman, UNY 1

Tekanan Fluida Gaya merupakan unsur utama dalam kajian mekanika benda titik. Dalam mekanika fluida, unsur yang palg utama tersebut adalah tekanan. Tekanan adalah gaya yang dialami oleh suatu titk pada suatu permukaan fluida persatuan luas dalam arah tegak lurus permukaan tersebut. Secara matematis, tekanan p didefisikan melalui hubungan df p =, () da dimana df adalah gaya yang dialami oleh elemen luas da dari permukaan fluida. Satuan tekanan adalah N/m atau pascal (Pa). Secara mikroskopik, gaya merupakan pertambahan momentum per satuan waktu yang disebabkan oleh tumbukan molekul-molekul fluida di permukaan tersebut. Permukaan i bisa berupa permukaan batas antara fluida dengan wadahnya, tetapi ia bisa pula berbentuk permukaan imajer yang kita buat pada fluida. Tekanan merupakan besaran skalar, bukan suatu besaran vektor seperti halnya gaya. Hubungan Tekanan dengan Kedalaman Dengan menggunakan hukum newton, kita dapat menurunkan persamaan yang menghubungkan tekanan dengan kedalaman fluida: p = p o +ρ gh, (3) p o adalah tekanan di permukaan. Dengan memahami bahwa tekanan pada kedalaman h disebabkan oleh tekanan udara luar dan juga oleh gaya (berat) cairan yang berada di atasnya, buktikan bahwa persamaan (3) di atas benar-benar diturunkan dari hukum newton! h Gamabr 1. Tekanan pada kedalaman h. Persamaan (3) menyatakan hubungan antara tekanan p dan kedalaman h. Hubungan i juga menyatakan bahwa tempat-tempat yang mempunyai posisi vertikal sama akan mempunyai tekanan yang sama. HUKUM-HUKUM HIDROSTATIKA Dari persamaan distribusi tekanan, kita dapat menurunkan hukum-hukum hidrostatika yang terkenal. Karena persamaan distribusi tekanan adalah konsekuensi hukum newton, maka dapat disimpulkan bahwa hukum-hukum tersebut bukanlah hukum fundamental. Artya kita tidak memerlukan mekanika khusus untuk fluida. Berikut adalah penurunan hukum-hukum hidrostatika dari persamaan tekanan fluida. Fisika Dasar, Mekanika Fluida, Sabar Nurohman, UNY

Hukum Pascal Hukum Pascal mengatakan bahwa, "tekanan pada suatu titik akan diteruskan kesemua titik la secara sama". Artya, bila tekanan pada suatu titik dalam zat cair ditambah dengan suatu harga, maka tekanan semua titik di tempat la pada zat cair yang sama akan bertambah dengan harga yang sama pula. A F A F Gamabar. Hukum Pascal Dengan hukum i, sebuah gaya yang kecil dapat digunakan untuk menghasilkan gaya yang besar dengan membuat luas penampang keluaran lebih besar daripada luas penampang masukan. Hal i terjadi karena tekanan pada masukan dan keluaran akan sama pada ketggian yang sama. Dengan demikian, akan diperoleh: p = p F A F = A Gaya Apung dan Hukum Archimedes Berat benda yang tenggelam di dalam fluida terasa lebih rgan daripada saat benda tersebut berada di luar fluida. Hal i terjadi karena ada gaya apung ke atas yang dikerjakan oleh fluida. Gaya apung terjadi karena tekanan dalam sebuah fluida naik sebandg dengan kedalaman. Dengan demikian, tekanan ke atas pada permukaan bawah benda yang tenggelam lebih besar daripada tekanan ke bawah pada permukaan atas benda. Sehgga ada tekanan netto ke arah atas; tekanan ilah yang menjadi dikator keberadaan gaya apung. Sebuah balok melayang pada suatu tabung yang berisi fluida tertentu, seperti ditunjukan pada Gambar 3. Gaya apung didefisikan sebagai selisih antara gaya ke atas yang dilakukan oleh fluida di bagian bawah benda dengan gaya ke bawah yang dilakukan oleh fluida di bagian atas benda. Berdasarkan perumusan tersebut, buktikan bahwa besarnya gaya apung adalah F A = ρgv (5) (4) Gambar 3. Gaya apung pada Fluida Fisika Dasar, Mekanika Fluida, Sabar Nurohman, UNY 3

Berdasarkan Persamaan (5), gaya apung yang dialami kubus sama dengan banyaknya fluida yang dipdahkan. Pernyataan i dikenal sebagai hukum archimedes. Selengkapnya hukum archimedes mengatakan bahwa, "Setiap benda yang berada dalam suatu fluida, maka benda itu akan mengalami gaya keatas, yang disebut gaya apung, sebesar berat air yang dipdahkannya". Bila gaya archimedes, F A sama dengan gaya berat W, F A = W, maka resultan gaya = 0 dan benda melayang. Bila gaya archimedes, F A >W maka benda akan terdorong keatas hgga mengapung di permukaan. Bila gaya archimedes, F A <W maka benda akan terdorong kebawah dan tenggelam sampai ke dasar fluida. DINAMIKA FLUIDA Damika fluida membahas tentang gerak fluida. Aliran fluida dibedakan menjadi dua tipe, yaitu: 1) Aliran lurus (streamle) atau aliran lamar. Terjadi jika aliran lancar, sehgga lapisan fluida yang salg berdekatan mengalir dengan lancar. Setiap partkel fluida mengikuti sebuah ltasan lurus yang tidak salg menyilang. ) Aliran turbulen atau aliran bergolak. Di atas kecepatan tertentu, yang tergantung pada sejumlah faktor, aliran akan bergolak. Aliran i dicirikan oleh ketidaktentuan, kecil, melgkar-lgkar seperti pusaran air yang disebut sebagai arus eddy atau kisaran. Laju Aliran Massa dan Persamaan Kontuitas Massa fluida yang bergerak tidak berubah ketika mengalir. Fakta i membimbg kita pada hubungan kuantitatif pentg yang disebut persamaan kontuitas. A 1 v 1 A v L 1 L Gambar 4. Laju Aliran Massa Volume fluida yang mengalir pada bagian pertama, V 1, yang melewati luasan A 1 dengan laju v 1 selama rentang waktu adalah A 1 v 1. Dengan mengetahui hubungan Volume dan Massa jenis, maka laju aliran massa yang melalui luasan A 1 adalah: m ρ1a1v 1 = = ρ1a1v 1 (6) Keadaan yang sama terjadi pada bagian kedua. Laju aliran massa yang melewati A selama rentang waktu adalah: ρ Av (7) Volume fluida yang mengalir selama rentang waktu pada luasan A 1 akan memiliki jumlah yang sama dengan volume yang mengalir pada A. Dengan demikian: ρ A v = ρ A (8) 1 1 1 v Fisika Dasar, Mekanika Fluida, Sabar Nurohman, UNY 4

Persamaan (8) disebut sebagai persamaan kontuitas. Jika ρ 1 = ρ, maka persamaan tersebut dapat ditampilkan sebagai berikut: A v = A (9) 1 1 v PERSAMAAN BERNOULLI Salah satu persamaan fundamental dalam persoalan damika fluida adalah persamaan Bernoulli. Persamaan i memberi hubungan antara tekanan, kecepatan dan ketggian pada titik-titik sepanjang garis alir. Penurunan persamaan Bernoulli dapat dilakukan dengan menggunakan hukum kekekalan energi, dalam hal i kerja total (net-work) sama dengan perubahan energi mekanik total yaitu perubahan energi ketik ditambah perubahan energi potensial. Fluida damika yang memenuhi hukum Bernoulli adalah fluida ideal yang karakteristiknya; mengalir dengan garis-garis arus atau aliran tunak, tak kompresibel dan tak kental. L L 1 v P A A 1 p 1 v 1 h h 1 Gambar 4. Aliran Fluida dengan ketggian berbeda Dengan menggunakan hukum kekekalan energi, dalam hal i kerja total (net-work) sama dengan perubahan energi mekanik total, yaitu perubahan energi ketik ditambah perubahan energi potensial, buktikan bahwa Persamaan (10) adalah benar. Persamaan (10) biasa disebut sebagai Persamaan Bernouli. (10) Fisika Dasar, Mekanika Fluida, Sabar Nurohman, UNY 5