MEKANIKA FLUIDA. Ferianto Raharjo - Fisika Dasar - Mekanika Fluida

dokumen-dokumen yang mirip
Fisika Dasar I (FI-321)

ρ =, (1) 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.

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

FISIKA STATIKA FLUIDA SMK PERGURUAN CIKINI

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

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

FLUIDA. Staf Pengajar Fisika Departemen Fisika FMIPA Universitas Indonesia

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

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

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

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

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

ANTIREMED KELAS 10 FISIKA Fluida Statis - Latihan Soal

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

MEKANIKA FLUIDA A. Statika Fluida

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

contoh soal dan pembahasan fluida dinamis

Materi Fluida Statik Siklus 1.

LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK ( LKPD )

F L U I D A TIM FISIKA

MEKANIKA FLUIDA DI SUSUN OLEH : ADE IRMA

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

MODUL KULIAH : MEKANIKA FLUIDA DAN HIROLIKA

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

PERTEMUAN III HIDROSTATISTIKA

STANDAR KOMPETENSI :

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

BAB FLUIDA A. 150 N.

MODUL FISIKA SMA Kelas 10

LEMBAR KEGIATAN MAHASISWA TOPIK: FLUIDA. Disusun oleh: Widodo Setiyo Wibowo, M.Pd.

MEKANIKA ZALIR (FLUIDA)

SMP kelas 8 - FISIKA BAB 5. TEKANANLatihan Soal 5.2

K13 Antiremed Kelas 10 Fisika

Hidrostatika dan Hidrodinamika 32 F L U I D A

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

RANGKUMAN MATERI TEKANAN MATA PELAJARAN IPA TERPADU KELAS 8 SMP NEGERI 55 JAKARTA

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

SOAL MID SEMESTER GENAP TP. 2011/2012 : Fisika : Rabu/7 Maret 2012 : 90 menit

II. TINJAUAN PUSTAKA

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

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

BIDANG STUDI : FISIKA

B. FLUIDA DINAMIS. Fluida 149

PEMERINTAH KABUPATEN PURBALINGGA DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN SMA NEGERI 1 REMBANG Jalan Monumen Jenderal Soedirman Rembang Purbalingga 53356

FLUIDA BERGERAK. Di dalam geraknya pada dasarnya dibedakan dalam 2 macam, yaitu : Aliran laminar / stasioner / streamline.

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

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

FLUIDA DINAMIK STATIK

LAPORAN EKSPERIMEN FISIKA I TEKANAN FLUIDA DAN HUKUM PASCAL (FL 2 )

FLUIDA DINAMIS. Ciri-ciri umum dari aliran fluida :

TRANSFER MOMENTUM FLUIDA DINAMIK

Staf Pengajar Fisika Departemen Fisika, FMIPA, IPB

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

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

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

SOAL - JAWAB FISIKA Soal 1. Kation terjadi jika sebuah atom. a. melepaskan satu atau lebih protonnya b. melepas kan satu atau lebih elektronnya c.

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

1. Menjelaskan konsep hukum Pascal 2. Menemukan persamaan hukum Pascal 3. Merangkum dan menjelaskan aplikasi hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari

FLUIDA. Alfiah indriastuti

YAYASAN WIDYA BHAKTI SEKOLAH MENENGAH ATAS SANTA ANGELA TERAKREDITASI A

- - TEKANAN - - dlp3tekanan

UJIAN AKHIR SEMESTER 1 SEKOLAH MENENGAH TAHUN AJARAN 2014/2015 Fisika

2. FLUIDA STATIS (FLUID AT REST)

Minggu 1 Tekanan Hidrolika (Hydraulic Pressure)

STRUKTURISASI MATERI. Fluida statis ALFIAH INDRIASTUTI

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

Oleh: STAVINI BELIA

BBM 9 FLUIDA PENDAHULUAN

Blangko Angket Uji Lapangan

ANTIREMED KELAS 10 FISIKA

Ciri dari fluida adalah 1. Mengalir dari tempat tinggi ke tempat yang lebih rendah

FLUIDA STATIS. 1. Perhatikan gambar, tabung yang penuh berisi air keluar melalui lubang A, B dan C

FIsika FLUIDA DINAMIK

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Definisi Fluida

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

SMP kelas 9 - FISIKA BAB 12. TEKANANLATIHAN SOAL BAB Sebuah balok diletakkan di atas permukaan lantai seperti pada gambar berikut ini.

3. besarnya gaya yang bekerja pada benda untuk tiap satuan luas, disebut... A. Elastis D. Gaya tekan B. Tegangan E. Gaya C.

SOAL TRY OUT FISIKA 2

SOAL FISIKA UNTUK TINGKAT PROVINSI Waktu: 180 menit Soal terdiri dari 30 nomor pilihan ganda, 10 nomor isian dan 2 soal essay

MODUL PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

LATIHAN SOAL MENJELANG UJIAN TENGAH SEMESTER STAF PENGAJAR FISIKA TPB

BERKAS SOAL BIDANG STUDI : FISIKA

TEKANAN. Tahukah kamu apakah Tekanan itu? Sebelum mengetahui definisi tekanan, marilah kita memahami

FLUIDA STATIS 15B08001 ALFIAH INDRIASTUTI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Definisi fluida

BAB FLUIDA. Logam B mb = 0,10 kg b = kg/m3. = 0,04/8000 m3

MODUL FISIKA SMA IPA Kelas 11

Bab VII Mekanika Fluida

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

LEMBAR PENILAIAN. 1. Teknik Penilaian dan bentuk instrument Bentuk Instrumen. Portofolio (laporan percobaan) Panduan Penyusunan Portofolio

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

FISIKA IPA SMA/MA 1 D Suatu pipa diukur diameter dalamnya menggunakan jangka sorong diperlihatkan pada gambar di bawah.

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

Materi Kuliah: - Tegangan Permukaan - Fluida Mengalir - Kontinuitas - Persamaan Bernouli - Viskositas

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

MENGUKUR MASSA JENIS AIR DAN MINYAK TANAH DENGAN MENGGUNAKAN HUKUM ARCHIMEDES

MASSA JENIS MATERI POKOK

Transkripsi:

MEKANIKA FLUIDA Zat dibedakan dalam 3 keadaan dasar (fase), yaitu:. Fase padat, zat mempertahankan suatu bentuk dan ukuran yang tetap, sekalipun suatu gaya yang besar dikerjakan pada benda padat. 2. Fase cair, zat tidak mempertahankan bentuk yang tetap melainkan mengikuti bentuk wadahnya. Tetapi seperti halnya fase padat, pada fase ini zat tidak dengan mudah dapat dimampatkan, dan volumenya dapat diubah hanya jika dikerjakan gaya yang sangat besar pada zat cair. 3. Fase gas, zat tidak tidak mempunyai bentuk maupun volume yang tetap, tetapi akan berkembang mengisi seluruh wadah.

Karena fase cair dan gas tidak mempertahankan suatu bentuk yang tetap, keduanya mempunyai kemampuan untuk mengalir; dengan demikian disebut fluida. Dalam mekanika fluida akan dibahas sifat-sifat fluida yang berhubungan kengan kemampuannya untuk mengalir, meliputi statika fluida untuk zat alir yang diam dan dinamika fluida untuk zat alir yang bergerak. STATIKA FLUIDA Kerapatan dan Berat Jenis Kerapatan suatu benda, ρ, didefinisikan sebagai massa per satuan volume: ρ = m v dengan m adalah massa benda dan v adalah volumenya. Satuan kerapatan adalah kg/m 3. Berat jenis suatu benda didefinisikan sebagai perbandingan kerapatan benda tersebut terhadap kerapatan air pada suhu 4 C. Berat jenis adalah besaran murni tanpa dimensi maupun satuan.

Contoh : Berapakah massa bola besi pada dengan kerapatan 7800 kg/m 3 yang mempunyai jari-jari 8 cm? Penyelesaian: STATIKA FLUIDA Tekanan dalam Tekanan, P, didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dengan gaya F dianggap bekerja secara tegak lurus terhadap luas permukaan A: P = F A Satuan tekanan adalah N/m 2 atau pascal (Pa).

Sebagai contoh perhitungan tekanan, seorang dengan berat 60 kg yang kedua telapak kakinya menutupi luasan 500 cm 2 akan mengakibatkan tekanan terhadap tanah sebesar P = F A = m.g A = (60 kg).(0 m/s2 ) (0,05 m 2 ) =2.000 N/m 2 Jika orang tersebut berdiri dengan satu kaki, gayanya akan tetap sama tetapi karena luasannya menjadi setengah, maka tekanannya akan menjadi dua kalinya yaitu 24.000 N/m 2. menggunakan tekanan ke semua arah. Pada titik tertentu dalam fluida diam, tekanan sama untuk semua arah. Tekanan pada salah satu sisi harus sama dengan tekanan pada sisi yang berlawanan. Jika tidak sama, jumlah gaya yang bekerja tidak akan sama dengan nol, dan benda akan bergerak sampai tekanan yang bekerja menjadi sama.

Sifat penting lain pada fluida diam adalah gaya yang disebabkan oleh tekanan fluida selalu bekerja secara tegak lurus terhadap setiap permukaan yang bersentuhan. Jika ada komponen gaya yang sejajar dengan permukaan benda padat, permukaan tersebut akan menggunakan gaya balik terhadap fluida yang juga mempunyai komponen sejajar dengan permukaan tersebut. Komponen ini akan menyebabkan fluida tersebut F mengalir, ini bertentangan dengan asumsi bahwa fluida tersebut dalam keadaan diam. F Tekanan dalam fluida yang mempunyai kerapatan seragam akan bervariasi terhadap kedalaman. Tekanan yang disebabkan oleh cairan pada kedalaman h, disebabkan oleh berat cairan di atasnya. Sehingga gaya yang bekerja pada luasan bawah adalah F = m.g = ρ.a.h.g. h A A Kemudian tekanan, P, adalah P = F A = ρ.a.h.g = ρ.g.h A Persamaan P = ρ.g.h dapat digunakan untuk menentukan perbedaan tekanan, P, pada kedalaman yang berbeda dengan ρ menjadi kerapatan rata-rata: P = ρ.g. h

Contoh 2: Permukaan air pada tandon air 30 m di atas kran air dapur sebuah rumah. Hitunglah tekanan air pada kran tersebut! Penyelesaian: STATIKA FLUIDA Prinsip Pascal Prinsip Pascal menyatakan bahwa tekanan yang dikerjakan pada suatu fluida akan menyebabkan kenaikan tekanan ke segala arah dengan sama rata. Pascal, Blaise (623-662)

Dengan prinsip ini, sebuah gaya yang kecil dapat digunakan untuk menghasilkan gaya yang besar dengan membuat luas F in penampang keluaran lebih besar daripada luas A in A out P in P out penampang masukan. F out Hal ini terjadi karena tekanan pada masukan dan keluaran akan sama pada ketinggian yang sama. Dengan demikian, akan diperoleh P in = P out atau, F in A in = F out A out A out A in = F out F in Contoh 3: Sebuah alat tekan hidrolik yang memiliki luas penampang penghisap besar, A = 200 cm 2 dan luas penampang penghisap kecil, A 2 = 5 cm 2. Gaya sebesar 250 N dilakukan pada penghisap kecil, berapakah gaya yang terjadi pada penghisap besar? F 2 F A 2 A Penyelesaian:

STATIKA FLUIDA Gaya Apung (Bouyancy) dan Prinsip Archimedes Berat benda yang tenggelam di dalam fluida terlihat lebih ringan daripada saat benda tersebut berada di luar fluida. Hal ini terjadi karena ada gaya apung ke atas yang dikerjakan oleh fluida. Gaya apung terjadi karena tekanan dalam sebuah fluida naik sebanding dengan kedalaman. Dengan demikian tekanan ke atas pada permukaan bawah benda yang tenggelam lebih besar daripada tekanan ke bawah pada bagian permukaan atas. h 2 F h A A F 2 Pada permukaan atas kubus, melakukan tekanan sebesar P = ρ.g.h, sehingga gaya yang diakibatkan oleh tekanan adalah F = P.A = ρ.g.h.a Pada permukaan bawah kubus, melakukan tekanan sebesar P 2 = ρ.g.h 2, sehingga gaya yang diakibatkan oleh tekanan adalah F2 = P2.A = ρ.g.h2.a Selisih gayanyadisebut sebagai gaya apung, F B, yang bekerja ke atas dan mempunyai besar F B = F 2 F = ρ.g.a.(h 2 h ) = ρ.g.a.h = ρ.g.v Dengan demikian, gaya apung pada kubus sama dengan berat fluida yang dipindahkan, yang dikenal dengan prinsip Archimedes.

STATIKA FLUIDA Apungan dan Prinsip Archimedes Archimedes (287-22 B.C.) Prinsip Archimedes menyebutkan bahwa gaya apung pada suatu benda yang dicelupkan dalam sebuah fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Contoh 4: Balok kayu dengan kerapatan 0,6 g/cm 3 berupa kubus dengan panjang sisi 0 cm terapung di atas air. Tentukan bagian kayu yang berada di bawah permukaan air. Penyelesaian:

DINAMIKA FLUIDA Aliran fluida dibedakan menjadi dua tipe, yaitu:. Aliran lurus (streamline) atau aliran laminar Terjadi jika aliran lancar, sehingga lapisan fluida yang saling berdekatan mengalir dengan lancar. Setiap partikel fluida mengikuti sebuah lintasan lurus yang tidak saling menyilang satu dengan lainnya. 2. Aliran turbulen atau aliran bergolak Di atas kecepatan tertentu, yang tergantung pada sejumlah faktor, aliran akan bergolak. Aliran ini dicirikan oleh ketidaktentuan, kecil, melingkar-lingkar seperti pusaran air yang disebut sebagai arus eddy atau kisaran. DINAMIKA FLUIDA Laju Alir dan Persamaan Kontinuitas Laju alir massa didefinisikan sebagai massa fluida, m, yang melalui titik tertentu per satuan waktu, t, A υ Volume fluida yang melalui titik, V, yaitu yang melewati luasan A dalam waktu t adalah A. L. Karena kecepatan fluida yang melewati titik adalah υ = L / t, laju alir massa m/ t melalui luasan A adalah m t L = ρ. V t = ρ.a. L t = ρ.a.υ

Hal yang sama terjadi pada titik 2, yaitu yang melewati luasan A 2, laju alir massa adalah ρ 2.A 2.υ 2. υ υ 2 A A 2 L L 2 Karena tidak ada aliran fluida di dalam dan/atau di luar sisi, laju alir melalui A dan A 2 harus sama. Dengan demikian: ρ.a.υ = ρ 2.A 2.υ 2 yang disebut persamaan kontinuitas. Jika ρ = ρ 2, maka persamaan kontinuitas menjadi: A.υ = A 2.υ 2 Contoh 5: Pipa dengan penampang lingkaran penuh berisi air seperti pada gambar. Diketahui diameter D dua kali diameter D 2. Jika diketahui kecepatan aliran V = 5 m/s, hitunglah kecepatan aliran V 2! D V V 2 D 2 Penyelesaian:

Contoh 6: Seberapa besar ukuran pipa pemanas jika udara yang bergerak sepanjang pipa tersebut dengan kecepatan 3 m/det dapat mengisi udara lagi setiap 5 menit dalam sebuah ruangan dengan volume 300 m 3? Asumsikan bahwa kerapatan udara tetap. Penyelesaian: DINAMIKA FLUIDA Persamaan Bernoulli Bernoulli menyatakan bahwa bilamana kecepatan fluida tinggi, tekanannya rendah, dan bilamana kecepatannya rendah, tekanannya tinggi. Bernoulli, Daniel (700-782) υ υ 2 A A 2 L L 2 Jika tekanan pada dan 2 diukur, akan diperoleh bahwa tekanan di titik 2 lebih rendah daripada tekanan di titik.

L L 2 υ A P y A 2 υ 2 P 2 y 2 pada sisi kiri titik mengerjakan tekanan P dan melakukan usaha sebesar: W = F. L = P.A. L Pada titik 2, usaha yang dilakukan adalah: W 2 = P 2.A 2. L 2 Tanda negatif menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada fluida berlawanan dengan arah gerakan. L L 2 υ 2 A 2 P 2 υ A P y 2 y Usaha juga dilakukan pada fluida oleh gaya gravitasi. Untuk menggerakkan massa, m, dengan volume A. L (=A 2. L 2 ) dari titik ke titik 2, usaha yang dilakukan oleh gravitasi adalah: W 3 = m.g.(y 2 y ) Usaha total yang dilakukan pada fluida adalah: W = W + W 2 + W 3 W = P.A. L P 2.A 2. L 2 m.g.y 2 + m.g.y

Sesuai teorema usaha dan energi, usaha total yang dilakukan pada suatu sistem sama dengan perubahan energi kinetiknya, sehingga:.m.υ 22.m.υ 2 = 2 2 P.A. L P 2.A 2. L 2 m.g.y 2 + m.g.y Massa m mempunyai volume A. L = A 2. L 2, sehingga:.ρ.(a. L ).υ 2 2.ρ.(A. L ).υ 2 = 2 2 P.A. L P 2.A 2. L 2 ρ.(a. L ).g.y 2 + ρ.(a. L ).g.y Sehingga persamaan dapat dibagi dengan A. L = A 2. L 2, untuk memperoleh: 2.ρ.υ 2 2.ρ.υ 2 = P P 2 - ρ.g.y 2 + ρ.g.y 2 Setelah disusun ulang akan diperoleh: P + 2.ρ.υ + ρ.g.y = P +.ρ.υ 2 + ρ.g.y 2 2 2 2 2 Persamaan tersebut disebut persamaan Bernoulli.

Contoh 7: Air bersirkulasi ke seluruh rumah dalam sistem pemanasan air panas. Jika air dipompakan pada kecepatan 0,5 m/det melalui pipa berdiameter 4 cm di lantai dasar pada tekanan 3 atm, berapa kecepatan alir dan tekanan dalam pipa berdiameter 2,6 cm di lantai dua pada ketinggian 5 m. Penyelesaian: