BAB III STATIKA FLUIDA

dokumen-dokumen yang mirip
BAB VI HUKUM KEKEKALAN ENERGI DAN PERSAMAAN BERNOULLI

P = W/A P = F/A. Sistem satuan MKS: F = kgf P = kgf/m 2. Sistem satuan SI : F = N A = m 2 P = N/m 2

Tujuan Pembelajaran Umum :

Nama : Mohammad Syaiful Lutfi NIM : D Kelas : Elektro A

FLUIDA STATIK. Dengan demikian gaya-gaya yang bekerja hanya gayagaya normal yaitu gaya tekan yang bekerja tegak lurus pada permukaannya.

Meka k nika k a F l F uida

Pembicaraan fluida menjadi relatif sederhana, jika aliran dianggap tunak (streamline atau steady)

Sifa f t a -sif i a f t a t F l F uida d 1 Sifa f t a -sif i a f t a t F l F uida d 1

2. FLUIDA STATIS (FLUID AT REST)

TRANSFER MOMENTUM FLUIDA STATIK

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.

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

Pertemuan IV II. Torsi

PERTEMUAN III HIDROSTATISTIKA

Gaya Hidrostatika. Gaya hidrostatika pada permukaan bidang datar: (1) Bidang horizontal (2) Bidang vertikal (3) Bidang miring (dengan kemiringan θ)

BAB V ZAT CAIR DALAM KESATIMBANGAN RELATIF

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

FIsika KTSP & K-13 KESEIMBANGAN BENDA TEGAR. K e l a s. A. Syarat Keseimbangan Benda Tegar

Setelah membaca modul mahasiswa memahami pembagian kecepatan di arah vertical dan horizontal.

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

PERTEMUAN X PERSAMAAN MOMENTUM

UJIAN TENGAH SEMESTER KALKULUS I Senin, 5 Maret 1999 Waktu : 2,5 jam

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

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

9. Dari gambar berikut, turunkan suatu rumus yang dikenal dengan rumus Darcy.

IRISAN KERUCUT: PARABOLA

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

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

Respect, Professionalism, & Entrepreneurship. Mata Kuliah : Mekanika Bahan Kode : TSP 205. Analisis Penampang. Pertemuan 4, 5, 6

Distribusi Tekanan pada Fluida

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

II. TINJAUAN PUSTAKA

MEKANIKA FLUIDA. Nastain, ST., MT. Suroso, ST.

KESETIMBANGAN MOMEN GAYA

MODUL I TEKANAN HIDROSTATIS

BAB II. Landasan Teori

PERTEMUAN IX PERSAMAAN BERNOULLI

Bab 5 Puntiran. Gambar 5.1. Contoh batang yang mengalami puntiran

Soal :Stabilitas Benda Terapung

Panduan Praktikum 2009

MEKANIKA FLUIDA DI SUSUN OLEH : ADE IRMA

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

2.1 Zat Cair Dalam Kesetimbangan Relatif

MODUL FISIKA SMA IPA Kelas 11

Jenis Gaya gaya gesek. Hukum I Newton. jenis gaya gesek. 1. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik.

Panduan Praktikum Mekanika Fluida 2013

Integral yang berhubungan dengan kepentingan fisika

BAB 1 Keseimban gan dan Dinamika Rotasi

BAB II SIFAT-SIFAT ZAT CAIR

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

Bab 4 PRINSIP PRINSIP PEMODELAN FISIS

PENERAPAN DIFERENSIAL BAGIAN I

A x pada sumbu x dan. Pembina Olimpiade Fisika davitsipayung.com. 2. Vektor. 2.1 Representasi grafis sebuah vektor

contoh soal dan pembahasan fluida dinamis

BAB II PELENGKUNG TIGA SENDI


Integral dan Persamaan Diferensial

Minggu 1 Tekanan Hidrolika (Hydraulic Pressure)

1.1. Mekanika benda tegar : Statika : mempelajari benda dalam keadaan diam. Dinamika : mempelajari benda dalam keadaan bergerak.

Bab 3 (3.1) Universitas Gadjah Mada

Materi Fluida Statik Siklus 1.

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

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

II. LENTURAN. Gambar 2.1. Pembebanan Lentur

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 1 MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

BAB II FUNGSI DAN GRAFIK FUNGSI

Mekanika Rekayasa/Teknik I

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

TM. II : KONSEP DASAR ANALISIS STRUKTUR

MODUL FISIKA SMA Kelas 10

V L R = ρ. B. (1) dan (3) C. (2) dan (3) D. (1) E. (2) 1. Karena pengaruh panjang penghantar, pada

Soal-Jawab Fisika Teori OSN 2013 Bandung, 4 September 2013

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

Fungsi dan Grafik Diferensial dan Integral

Contoh 1. = 3, 75 cm 3 Ditanya : m Jawab : m = ρv = 19,3 x 3,75 = 27,375 gra m

GELOMBANG BUNYI. Cepat rambat bunyi di udara yang dipengaruhi oleh tekanan dinyatakan dengan persamaan : pada gas ideal ; M

PERSAMAAN BERNOULLI I PUTU GUSTAVE SURYANTARA P

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

ALTERNATIIF LAIN MENENTUKAN PANJANG GARIS SINGGUNG DI LUAR PARABOLA

Acoustics An Introduction by Heinrich Kuttruff

DASAR PENGUKURAN MEKANIKA

RBL Hidrostatik. I. Tujuan Mempelajari gejala hidrostatik dalam hal ini sifat fluida yang meyebarkan tekanan ke segala arah.

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN

YAYASAN WIDYA BHAKTI SEKOLAH MENENGAH ATAS SANTA ANGELA TERAKREDITASI A

MANOMETER MEKANIKA FLUIDA. Alat Ukur Aliran Fluida P O L I T E K N I K N E G E R I S R I W I J A Y A

MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA

Pertemuan XV X. Tegangan Gabungan

FIsika FLUIDA DINAMIK

UJI COBA SOAL Keseimbangan Benda Tegar & Fluida

KHAIRUL MUKMIN LUBIS IK 13

FLUIDA STATIS 15B08001 ALFIAH INDRIASTUTI

BAB I. SISTEM KOORDINAT, NOTASI & FUNGSI

FISIKA XI SMA 3

Klasisifikasi Aliran:

2. Fungsi Linier x 5. Gb.2.1. Fungsi tetapan (konstan):

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

BAB II MODEL EVAPORASI DALAM INTI MAJEMUK

Bab 9 DEFLEKSI ELASTIS BALOK

Pertemuan I, II I. Gaya dan Konstruksi

Soal Pembahasan Dinamika Gerak Fisika Kelas XI SMA Rumus Rumus Minimal

Transkripsi:

A STATKA LUDA Tujuan ntruksional Umum (TU) Mahasiswa diharakan daat merencanakan suatu bangunan air berdasarkan konse mekanika fluida, teori hidrostatika dan hidrodinamika Tujuan ntruksional Khusus (TK) 1 Mahasiswa daat menerangkan arti tekanan dan hukum Pascal Mahasiswa daat merumuskan ersamaan tekanan hidrostatik ada suatu titik 3 Mahasiswa daat membuat diagram distribusi tekanan hidrostatik 4 Mahasiswa daat menghitung besarna gaa hidrostatik dan titik tangkana anda bidang terendam 31 Pendahuluan luida dikatakan statis, jika fluida tersebut diam ( v 0 ) atau bergerak dengan keceatan teta ( a 0 ) Pada fluida ang diam, tidak terjadi tegangan geser (τ) di antara artikel-artikelna, dan untuk at cair akan memunai ermukaan horisontal dan tekanan ang teta Aabila suatu benda berada di dalam at cair ang diam, maka akan mengalami gaa ang diakibatkan oleh tekanan at cair Tekanan tersebut bekerja tegak lurus terhada ermukaan benda 3 Tekanan Tekanan didefinisikan sebagai jumlah gaa ( ) tia satuan luas ( A ) Aabila gaa terdistribusi secara merata ada suatu luasan (Gambar 31), maka tekanan ( ) didefinisikan sebagai berikut: (31) A

dengan : tekanan (N/m ) gaa (N) A luas (m ) Gambar 31 Gaa dan tekanan erdasarkan ersamaan (31), jika tekanan ada suatu luasan diketahui, maka gaa tekanan ang bekerja ada luasan tersebut adalah: A (3) 33 Hukum Pascal Hukum Pascal (163-166) menatakan bahwa di dalam at cair ang diam, tidak terjadi tegangan geser ( τ 0 ) dan tekanan ( ) ada suatu titik di dalam at cair tersebut (Gambar 3) adalah sama besar ke segala arah (isotroic) Tekanan ini dinamakan tekanan hidrostatik (hdrostatic ressure) 4 1 3 3 1 4 Gambar 3 Tekanan hidrostatik ada suatu titik dalam at cair diam 1

erdasarkan hukum Pascal, maka berlaku: (33) ' ' ' ' 1 3 4 1 3 4 Pembuktian hukum Pascal daat dilakukan dengan cara memandang suatu elemen at cair berbentuk risma segitiga sangat kecil dengan lebar, anjang, tinggi, dan berat W (Gambar 33) l n Z W θ X Y Gambar 33 Prisma segitiga elemen at cair diam luida dalam keadaan diam, maka keseimbangan gaa-gaa ada artikel adalah: X 0, X n sinθ l (34) 1 0, n cosθ l + ρg (35) Dimana suku kedua sebelah kanan adalah berat risma segitiga tersebut Aabila kita erhatikan Gambar 33, maka dari geometri risma tersebut daat dinatakan bahwa: sin θ (36) l

cos θ (37) l Akhirna bila kita substitusikan ersamaan (36) ke dalam ersamaan (34) dan ersamaan (37) ke dalam ersamaan (35), kita daatkan: X n l l n (38) 1 n l + ρ g l 1 n + ρ g (39) Persamaan (38) dan (39) ini, melukiskan dua aas enting ang berlaku ada at cair diam, aitu bahwa tidak ada erubahan tekanan ada arah mendatar, dan erubahan tekanan hana terjadi ada arah vertikal ang sebanding dengan raat massa ( ρ ), erceatan gravitasi ( g ), dan erubahan kedalaman ( ) Aabila elemen ang kita tinjau cuku kecil dalam batas menusut menjadi titik, maka 0, sehingga ersamaan (39) akan menjadi: n (310) Karena θ adalah sembarang, maka kita daat menimulkan bahwa tekanan ada suatu titik di dalam at cair diam tidak tergantung ada arah atau orientasi (311) n 3

4 34 Tekanan Hidrostatik Tekanan didefinisikan sebagai jumlah gaa tia satuan luas, ang diberikan oleh ersamaan (31), dan besarna gaa ang bekerja diberikan oleh ersamaan (3) Aabila konse tekanan dan gaa itu kita lakukan ada suatu risma segiemat at cair diam (Gambar 34), maka daat dinatakan bahwa: Gambar 34 Tekanan hidrostatik ada suatu titik 0 X, X + 0 0 (31) 0, + 0 0 (313) 0, g + + ρ g ρ g ρ (314) M h G + +

Persamaan (31) dan (313), membuktikan aas enting ang berlaku ada at cair diam, aitu bahwa tidak ada erubahan tekanan ada arah mendatar, dan ersamaan (314) membuktikan bahwa erubahan tekanan hana terjadi ada arah vertikal, aitu sebanding dengan raat massa ( ρ ), erceatan gravitasi ( g ), dan erubahan kedalaman ( ) Aabila kedalaman bergerak dari 0 samai dengan h, maka: h h 0 0 ρ g ρ gh + C (315) Dimana suku kedua sebelah kanan meruakan tekanan di atas at cair Aabila at cair tersebut terbuka ke udara luar, maka tekanan di atas at cair adalah tekanan atmosfer ( C tekanan atmosfer) Di dalam engukuran, digunakan atm tekanan hidrostatik relatif (terukur), aitu dengan mengasumsikan C 0, sehingga ersamaan (315) menjadi: ρgh (316) Persamaan (316) melukiskan bahwa tekanan hidrostatika hana tergantung ada kedalaman at cair (h), jadi untuk kedalaman ang sama akan memberikan tekanan ang sama ula, meskiun bentuk temat enamunganna (tangki) berbeda lustrasi tentang keadaan ini diberikan dalam Gambar 35, dimana titiktitik A,, C, dan D berada ada kedalaman ang sama, sehingga tekanan hidrostatikna juga sama 5

A C D Gambar 35 Tekanan hidrostatik ada tamungan dengan bentuk berbeda Aabila ersamaan (316) kita Gambarkan dengan mensubsitusikan kedalaman (h) ang berubah dari nol samai h, maka kita akan daatkan Gambar distribusi tekanan hidrostatik seerti ada Gambar 36 0 h at M ρgh -h Gambar 36 Distribusi tekanan hidrostatik esarna gaa hidrostatik ( ) daat dinatakan sebagai berikut: 1 ρ g h h 1 γ h (317) 6

dimana adalah lebar tegak lurus bidang Gambar, γ adalah berat jenis at cair dan gaa tersebut bekerja ada titik tangka a t h, diukur dari ermukaan air 3 35 Tekanan Atmosfer dan Manometer Udara di atmosfer memunai berat, oleh karena itu udara tersebut daat menimbulkan tekanan ada ermukaan bumi Raat massa udara tidak konstan, tergantung ada ketinggian, temeratur, dan kelembaban Kondisi ini menebabkan tekanan atmosfer, ang disebabkan oleh berat udara (atmosfer) di atas ermukaan bumi sulit dihitung Tekanan atmosfer daat diukur berdasarkan tinggi kolom at cair ang bisa ditahan Di ermukaan air laut, tekanan ang ditimbulkan oleh kolom udara seluas 1 cm dan setinggi atmosfer adalah sebesar 1,03 kgf, atau daat juga ditunjukan oleh 10,3 m air atau 76 cm air raksa (Hg) Manometer adalah alat ang menggunakan kolom at cair untuk mengukur erbedaan tekanan antara dua titik Prinsi manometer adalah aabila at cair dalam kondisi keseimbangan, maka tekanan di setia titik ada bidang horisontal untuk at cair homogen adalah sama Manometer ada beberaa macam, antara lain: ieometer, manometer tabung U, manometer mikro, dan manometer differential 36 Gaa Hidrostatik Pada idang Terendam Aabila suatu benda berada di dalam at cair ang diam, maka akan mengalami gaa hidrostatik ang diakibatkan oleh tekanan at cair Tekanan 7

tersebut bekerja tegak lurus terhada ermukaan benda Gaa hidrostatik ang bekerja ada benda tersebut, diengaruhi oleh bentuk ermukaan benda Gaa hidrostatik ada bidang datar tegak (Gambar 37) daat ditentukan sebagai berikut: 1 γ h (318) a t 3 h (319) Dimana : a t h gaa hidrostatik titik tangka gaa hidrostatik diukur dari ermukaan air kedalaman air lebar bidang ang ditinjau tegak lurus bidang Gambar h a t ρgh Gambar 37 Gaa hidrostatik ada bidang datar tegak Gaa hidrostatik ada bidang datar miring (Gambar 38) daat ditentukan sebagai berikut: 8

a t h a t α ρgh h Gambar 38 Gaa hidrostatik ada bidang datar miring 1 γ h h' (30) ' a t a t sinα Dimana : ' h sinα (31) 3 a t h gaa hidrostatik titik tangka gaa hidrostatik, diukur dari ermukaan air kedalaman air lebar bidang ang ditinjau tegak lurus bidang Gambar Gaa hidrostatik ada bidang lengkung dengan fungsi tertentu (Gambar 39) daat ditentukan sebagai berikut: 9

d o Z f() V ( o, o ) H o h ρgh X Gambar 39 Gaa hidrostatik ada bidang lengkung 1 ( ( ) ) d ρ g h f + 1 d (3) 0 d esarna gaa hidrostatik, juga daat diuraikan dalam arah horisontal ( H ) dan arah vertikal ( V ), dan dinatakan sebagai berikut: V ( h f ( ) ) ρ g d (33) 0 Dimana : 1 H ρg h (34) ( ) V + H (35) V H gaa total hidrostatik gaa hidrostatik arah vertikal gaa hidrostatik arah horisontal ( o, o ) koordinat titik tangka lebar bidang lengkung ang ditinjau tegak lurus bidang Gambar 30

f() fungsi lengkungna Titik tangka gaa adalah berua koordinat ( o, o ), dimana: o 0 ( h f ( ) ) ( h f ( ) ) 0 d d (36) o 3 h (37) Persamaan-ersamaan (318) samai dengan (37) enggunaanna sangat terbatas, aitu untuk bidang-bidang ang memunai lebar tegak lurus Gambar () teta dari ermukaan samai dasar Aabila bidang tersebut memunai ang tidak teta, maka gaa hidrostatikna daat ditentukan sebagai berikut (erhatikan Gambar 310): d h h o a t a t a o a G da T α ρgh Gambar 310 Gaa hidrostatik ada bidang sembarang Aabila kita ambil da ada bidang sedalam h dari muka air, dan titik M di tengah tengah da, maka besarna gaa hidrostatik adalah: 31

d da γ hda, ( γ ρg) γ a sinαda A γ sinα a da 0 dimana: γ sinαa o A γ h o A o A (38) o A tekanan ada kedalaman h o (titik berat bidang) luas enamang bidang Aabila kita asumsikan titik tangka ada di T dengan jarak a t dari ermukaan air sejajar bidang, maka daat ditentukan bahwa, d γ asinα da, dan momen gaa terhada sumbu adalah: d ' a d γ a sinαda A ' γ sinα a 0 da γsin α (39) dengan adalah momen inersia terhada sumbu Karena juga daat ditentukan dengan hubungan a t a t o A, maka dengan mensubstitusikan ke ersamaan (39) dieroleh: 3

o A a t γ sin α o A (a t sin α) γ sin α a t γ ' A o ' h A o ho + atau h A o a o + (330) a A o dengan adalah momen inersia terhada sumbu ang melalui titik beratna Momen inersia terhada titik beratna dari beberaa bentuk enamang daat dilihat ada Tabel 31 Tabel 31 Momen inersia beberaa bentuk enamang Penamang Penamang H 1 3 H 1 1 3 H 1 D 1 π D 64 4 H 1 3 H 36 1 3 H 36 D 1 1 π 64 4 4 ( D D ) 1 D 33

37 Perlatihan 1) Diketahui intu air seerti Gambar h 1 m γ 1 1t/m 3 h 3m γ 1t/m 3 m Tentukan besar dan titik tangka gaa hidrostatik ang bekerja ada intu air tersebut Penelesaian a 1 1 γ 1 1t/m 3 h 1 m a 3 a γ 1t/m 3 3 h 3m γ 1 h 1 γ h m Maka 1 ½γ 1 h 1 h 1 ½ 1 4 ton γ 1 h 1 h 1 3 1 ton 3 ½γ h h ½ 1, 3 3 10,8 ton 34

a 1 /3h 1 /3 1,333 m a h 1 + ½ h + ½ 3 3,5 m a 3 h 1 + /3 h + /3 3 4 m esarna gaa hidrostatik 1 + + 3 4 + 1 + 10,8 6,8 ton Titik tangka gaa hidrostatik a t 1 a 1 + a + 3 a 3 41,333 + 13,5 + 10,84 a t 3,378 meter 6,8 jadi besarna gaa hidrostatik ang bekerja ada intu adalah 6,8 ton dan bekerja ada titik tangka (0;3,378) dari ermukaan air ) Diketahui dinding kolam seerti Gambar h 1 3m γ 1 1,5t/m 3 h 4m 4m h 3 3m Tentukan besar dan titik tangka gaa hidrostatik ang bekerja ada dinding kolam tersebut tersebut 35

Penelesaian h 1 3m o h 4m H V h 3 3m o 4m Maka H ½γ(h 1 +h )(h 1 +h ) ½ 1,5 7 7 4 147 ton V ½γ(h 1 +h )h ½ 1,5 7 4 4 84 ton esarna gaa hidrostatik adalah + H V 147 + 84 169,3 ton Titik tangka gaa hidrostatik o /3(h 1 +h ) /3 7 4,67 m o 1/3 h 3 1/3 3 1 m jadi besarna gaa hidrostatik ang bekerja ada dinding kolam adalah 169,3 ton dan bekerja ada titik tangka di (-1 ; 4,67) dari muka air 36

3) Diketahui bidang datar tegak seerti Gambar h 3m γ 1 1t/m 3 m Tentukan besar dan titik tangka gaa hidrostatik ada bidang datar tegak tersebut dengan dua cara ang berbeda Penelesaian γ 1 1t/m 3 h o h3m a t γ h m Cara (distribusi tekanan) ½γhh ½ 1 3 3 9 ton a t /3 h /3 3 meter (dari muka air) 37

Cara (momen inersia) A h 3 6 m o A γ½ha 1 ½3 6 9 ton 1/1h 3 1/1 3 3 4,5 m 4 1 4,5 at ho + 3 + meter (dari muka air) h A 1 o 36 Hasil ang ditunjukan cara sama dengan cara Cara daat digunakan untuk sembarang enamang dengan sarat daat ditentukan luas enamangna (A) dan momen inersia terhada sumbu- na ( ) 38