Hukum Newton pada Aliran Fluida Applica'on of Newton s Second Law to a Flowing Fluid. Fisika untuk Teknik Sipil 1

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

Distribusi Tekanan pada 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.

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Persamaan Kontinuitas dan Persamaan Gerak

MEKANIKA FLUIDA DI SUSUN OLEH : ADE IRMA

Integral yang berhubungan dengan kepentingan fisika

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

BAB 3 DINAMIKA GERAK LURUS

MOMENTUM DAN IMPULS FISIKA 2 SKS PERTEMUAN KE-3

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

TEOREMA FUNDAMENTAL PADA KALKULUS VEKTOR

BAB 3 DINAMIKA. Tujuan Pembelajaran. Bab 3 Dinamika

VEKTOR. Gambar 1.1 Gambar 1.2 Gambar 1.3. Liduina Asih Primandari, S.Si., M.Si.

Kinematika Sebuah Partikel

II LANDASAN TEORI. Misalkan adalah suatu fungsi skalar, maka turunan vektor kecepatan dapat dituliskan sebagai berikut :

SP FISDAS I. acuan ) , skalar, arah ( ) searah dengan

Analisis Kecepatan Terminal Benda Jatuh Bebas

BAB V KINEMATIKA FLUIDA

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

Bab 1 Vektor. A. Pendahuluan

TUJUAN :Mahasiswa memahami konsep ilmu fisika, penerapan besaran dan satuan, pengukuran serta mekanika fisika.

DINAMIKA FLUIDA II. Makalah Mekanika Fluida KELOMPOK 8: YONATHAN SUROSO RISKY MAHADJURA SWIT SIMBOLON

Sifat-sifat Fisis Fluida

JURNAL MATEMATIKA DAN KOMPUTER Vol. 5. No. 1, 25-31, April 2002, ISSN :

MODUL KULIAH : MEKANIKA FLUIDA DAN HIROLIKA

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

Keep running VEKTOR. 3/8/2007 Fisika I 1

BAB I VEKTOR DALAM BIDANG

BAB V Hukum Newton. Artinya, jika resultan gaya yang bekerja pada benda nol maka benda dapat mempertahankan diri.

TEST KEMAMPUAN DASAR FISIKA

KINEMATIKA. Fisika. Tim Dosen Fisika 1, ganjil 2016/2017 Program Studi S1 - Teknik Telekomunikasi Fakultas Teknik Elektro - Universitas Telkom

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

FENOMENA PERPINDAHAN LANJUT

1. Pengertian Usaha berdasarkan pengertian seharihari:

Fisika Dasar I (FI-321)

Fisika Dasar I (FI-321)

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

Hukum Newton dan Penerapannya 1

2. FLUIDA STATIS (FLUID AT REST)

1/32 FISIKA DASAR (TEKNIK SIPIL) KINEMATIKA. menu. Mirza Satriawan. Physics Dept. Gadjah Mada University Bulaksumur, Yogyakarta

MODUL FISIKA SMA Kelas 10

DEPARTMEN IKA ITB Jurusan Fisika-Unej BENDA TEGAR. MS Bab 6-1

Dinamika. DlNAMIKA adalah ilmu gerak yang membicarakan gaya-gaya yang berhubungan dengan gerak-gerak yang diakibatkannya.

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

BESARAN VEKTOR. Gb. 1.1 Vektor dan vektor

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

Fisika Umum (MA301) Gerak dalam satu dimensi. Kecepatan rata-rata sesaat Percepatan Gerak dengan percepatan konstan Gerak dalam dua dimensi

Fisika Dasar I (FI-321)

Analisis Fisika Mekanis Sederhana pada Permainan Billiard

KINEMATIKA. A. Teori Dasar. Besaran besaran dalam kinematika

ρ =, (1) MEKANIKA FLUIDA

KHAIRUL MUKMIN LUBIS IK 13

Bab 1 : Skalar dan Vektor

Pengantar Oseanografi V

Mekanika Rekayasa/Teknik I

TRANSFER MOMENTUM. Massa = m B

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

Pertemuan 1 PENDAHULUAN Konsep Mekanika Fluida dan Hidrolika

PERTEMUAN III HIDROSTATISTIKA

BAB III APLIKASI METODE EULER PADA KAJIAN TENTANG GERAK Tujuan Instruksional Setelah mempelajari bab ini pembaca diharapkan dapat: 1.

BESARAN, SATUAN & DIMENSI

PanGKas HaBis FISIKA. Vektor

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN

Mata Diklat : Fisika Kelas : 1 MM Hari/Tanggal : Waktu :

FISIKA XI SMA 3

BAB 1 BESARAN VEKTOR. A. Representasi Besaran Vektor

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

MEKANIKA FLUIDA A. Statika Fluida

Fisika Umum (MA-301) Topik hari ini: Getaran dan Gelombang Bunyi

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

FISIKA STATIKA FLUIDA SMK PERGURUAN CIKINI

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

BAB II VEKTOR DAN GERAK DALAM RUANG

Edy Sriyono. Jurusan Teknik Sipil Universitas Janabadra 2013

J U R U S A N T E K N I K S I P I L UNIVERSITAS BRAWIJAYA. TKS-4101: Fisika. Hukum Newton. Dosen: Tim Dosen Fisika Jurusan Teknik Sipil FT-UB

Turunan Fungsi dan Aplikasinya

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

Kegiatan Belajar 3 MATERI POKOK : JARAK, KECEPATAN DAN PERCEPATAN

Diferensial Vektor. (Pertemuan II) Dr. AZ Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

Arahnya diwakili oleh sudut yang dibentuk oleh A dengan ketigas umbu koordinat,

MODUL PERTEMUAN KE 2. MATA KULIAH : FISIKA TERAPAN (2 sks) Definisi Vektor, Komponen Vektor, Penjumlahan Vektor, Perkalian Vektor.

MEKANIKA FLUIDA. Ferianto Raharjo - Fisika Dasar - Mekanika Fluida

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

DINAS PENDIDIKAN KOTA PADANG MKKS KOTA PADANG KISI-KISI PENULISAN SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GANJIL

Catatan Kuliah FI1101 Fisika Dasar IA Pekan #8: Osilasi

B a b 2. Vektor. Sumber:

Lampiran 1. Tabel rangkuman hasil dan analisa. 16% siswa hanya mengulang soal saja.

Fisika Dasar I (FI-321)

Mekanika : Gaya. Hukum Newton

Vektor. Vektor memiliki besaran dan arah. Beberapa besaran fisika yang dinyatakan dengan vektor seperti : perpindahan, kecepatan dan percepatan.

GAYA DAN HUKUM NEWTON

PEMETAAN KONSEPSI MAHASISWA TENTANG HUKUM ARCHIMEDES

Pertemuan 1. PENDAHULUAN Konsep Mekanika Fluida dan Hidrolika. OLEH : ENUNG, ST.,M.Eng TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

BAB II LANDASAN TEORI. A. Tinjauan Pustaka. 1. Vektor

VII. MOMENTUM LINEAR DAN TUMBUKAN

DINAMIKA. Massa adalah materi yang terkandung dalam suatu zat dan dapat dikatakan sebagai ukuran dari inersia(kelembaman).

III. KINEMATIKA PARTIKEL. 1. PERGESERAN, KECEPATAN dan PERCEPATAN

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

FENOMENA PERPINDAHAN. LUQMAN BUCHORI, ST, MT JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNDIP

Minggu 1 Tekanan Hidrolika (Hydraulic Pressure)

Transkripsi:

Hukum Newton pada Aliran Fluida Applica'on of Newton s Second Law to a Flowing Fluid Fisika untuk Teknik Sipil 1

Hukum II Newton pada Aliran Fluida Applica'on of Newton s Second Law to a Flowing Fluid Fisika untuk Teknik Sipil 2

Acuan Young, D.F., Muncon, B.R., Okiishi, T.H., Huebsch, W.W., 2011, A Brief Introduc/on to Fluid Mechanics, 5th Edi'on, J. Wiley & Sons, Inc., NJ. Chapter 2, pp. 69-73 Fisika untuk Teknik Sipil 3

Hukum Fisika Dasar untuk Mekanika Fluida Konservasi massa massa suatu benda/zat adalah kekal ('dak berubah terhadap waktu) dalam bahasa matema's, kekekalan massa dituliskan sbb. m=konstan dm dt = 0 diferensial massa terhadap waktu perubahan massa terhadap waktu laju perubahan massa terhadap waktu (/me rate of change of mass) gradien massa notasi diferensial sebaiknya 'dak dibaca sebagai turunan Fisika untuk Teknik Sipil 4

Hukum II Newton! F = m! a percepatan gerak, LT 2 à vektor massa, M à skalar gaya, MLT 2 à vektor! a = d! V dt percepatan adalah laju perubahan kecepatan gerak terhadap waktu Bila resultan gaya yang bekerja pada suatu benda 'dak sama dengan nol, maka benda tersebut mengalami percepatan gerak searah gaya. Percepatan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa. Fisika untuk Teknik Sipil 5

Gerak Fluida Gerak fluida à aliran fluida Hukum II Newton à gaya yang bekerja pada par'kel fluida sama dengan massa par'kel fluida dikalikan dengan percepatan gerak par'kel fluida! F = m! a = m d! V dt = d dt m! V ( ) Yang dibahas dalam kuliah saat ini adalah kasus sederhana Gerak fluida ideal, yaitu fluida yang 'dak memiliki kekentalan (inviscid fluid) Gerak fluida dipengaruhi hanya oleh gaya gravitasi dan tekanan Aplikasi Hukum II Newton pada par'kel fluida ideal ini menyatakan bahwa: (gaya tekanan yang bekerja pada par'kel) + (gaya gravitasi yang bekerja pada par'kel) = (massa par'kel) (percepatan gerak par'kel). Fisika untuk Teknik Sipil 6

Gerak Fluida Gerak fluida ideal (inviscid fluid mo/on) dalam bidang xz (aliran 2-dimensi) aliran permanen, aliran tunak (steady flow) Aliran fluida dalam bidang xz Kurva aliran (streamline) Fisika untuk Teknik Sipil 7

Gerak Fluida Gerak par'kel fluida dideskripsikan oleh kecepatan gerak par'kel; kecepatan adalah besaran vektor. Par'kel bergerak menurut alur tertentu. Bentuk alur ditentukan oleh kecepatan gerak par'kel. Pada aliran permanen, aliran tunak (steady flow) Steady flow: di suatu ''k dalam aliran, 'dak ada yang berubah terhadap waktu; kecepatan di ''k itu konstan terhadap waktu. Vektor kecepatan selalu berimpit dengan garis singgung alur aliran. Garis-garis yang berimpit dengan vektor kecepatan membentuk kurva aliran (streamlines). Fisika untuk Teknik Sipil 8

Gerak Fluida Gerak par'kel fluida di sepanjang kurva aliran dideskripsikan oleh dua parameter, yaitu posisi atau jarak s yang diukur dari suatu ''k pusat koordinat dan radius kelengkungan kurva aliran R di ''k 'njauan. s = s(t) à posisi par'kel pada waktu t R = R(s) à radius kelengkungan garis aliran di s Posisi atau jarak par'kel berkaitan dengan kecepatan gerak par'kel, V = ds/dt. Radius kelengkungan berkaitan dengan bentuk kurva aliran. Selain koordinat global, (x,z), koordinat lokal (s,n) sering pula dipakai untuk mendeskripsikan ruang. Fisika untuk Teknik Sipil 9

Gerak Fluida V s = 0 Percepatan gerak aliran fluida Percepatan adalah laju perubahan kecepatan terhadap waktu! a = d! V dt Percepatan dapat didekomposisikan menjadi dua komponen percepatan arah s percepatan arah n a s = dv dt = V s ds dt a s = dv dt = V V s ds dt =V a n = V 2 R Fisika untuk Teknik Sipil 10

Hukum II Newton Di'njau sebuah elemen par'kel fluida dalam aliran Ukuran elemen par'kel δs δn δy (δy tegak lurus bidang gambar) Fisika untuk Teknik Sipil 11

Hukum II Newton Komponen gaya searah kurva aliran, F s δf s = δma s = δmv V s =ρ δv V V s (1) jumlah komponen gaya-gaya pada arah s yang bekerja pada par'kel fluida δm=ρ δv δv = δs δn δy V V s = a s massa par'kel volume par'kel percepatan gerak par'kel pada arah s Fisika untuk Teknik Sipil 12

Hukum II Newton Gaya gravitasi searah kurva aliran, W s δw s = δw sinθ = γ δv sinθ = ρg δv sinθ komponen gaya gravitasi pada arah s yang bekerja pada par'kel à bobot par'kel Fisika untuk Teknik Sipil 13

Hukum II Newton Gaya tekanan searah kurva aliran, F ps Jika tekanan di ''k pusat par'kel adalah p, maka tekanan pada bidang tegak lurus kurva aliran di pangkal dan ujung elemen par'kel fluida adalah p δp dan p + δp. Untuk ukuran par'kel yang sangat kecil: δp s p s δs 2 δf ps = ( p δp s )δnδy ( p+δp s )δnδy = 2δp s δnδy = p δsδnδy = p s s δv komponen gaya tekanan pada arah s yang bekerja pada par'kel Fisika untuk Teknik Sipil 14

Hukum II Newton Jumlah gaya berat dan tekanan searah kurva aliran δf s = δw s +δf ps = γsinθ p δv (2) s Kombinasi Pers (1) dan (2): γsinθ p s =ρv V s perubahan kecepatan gerak par'kel fluida merupakan akibat kombinasi gaya berat dan gaya tekanan Fisika untuk Teknik Sipil 15

Contoh Soal Diketahui Fuida ideal (inviscid fluid) tak-mampat (incompressible fluid) mengalir secara permanen alias tunak (steady flow) menuju ke sebuah bola yang memiliki radius a. Teori tentang aliran di sekitar bola menyatakan bahwa persamaan kecepatan aliran adalah sbb. V =V 0 1+ a3 x 3 Hitunglah Perubahan tekanan di sepanjang kurva aliran dari A yang berada jauh dari bola (x A =, V A = V 0 ) ke B di permukaan bola (x B = a, V B = 0) Fisika untuk Teknik Sipil 16

Contoh Soal Pada aliran permanen fluida ideal berlaku persamaan aliran di sepanjang kurva aliran sbb. γsinθ p s V =V 0 1+ a3 x 3 =ρv V s Di sepanjang kurva aliran A-B, s = x dan θ = 0 à sin θ = 0. Persamaan aliran menjadi: p x = ρv V x V V x =V 0 a3 1+ x 3 3V 0 a3 x 4 = 3V 0 2 1+ a3 x 3 a3 x 4 p x = 3ρV 0 x 4 2 a 3 1+ a3 x 3 p A B = 3ρV 0 x x 4 2 a 3 Syarat batas: x = p = 0 1+ a3 x 3 x x 2 a 3 p A B = 3ρV 0 x + a4 4 x 7 x = 3ρV 2 0 a3 3x a6 3 6x 6 +C x = << à C = 0 2 a 3 p A B = ρv 0 x + a6 3 2x 6 Fisika untuk Teknik Sipil 17

Contoh Soal p x a ρv 0 2 Ti'k B: ''k hen' aliran (stagna/on point), tekanan di B mencapai maksimum. p ρv 0 2 0.7 0.6 p x = 3ρV 2 a 3 0 1+ a3 x 4 x 3 p a x ρv = 3 a 4 2 0 x 1+ a 3 x 0.6 0.5 0.4 2 a 3 p = ρv 0 x + a6 3 2x 6 p ρv = a 3 2 0 x 1 a 6 2 x 0.5 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0 0-4 -3.5-3 -2.5-2 -1.5-1 -0.5 0-4 -3.5-3 -2.5-2 -1.5-1 -0.5 0 x a x a Fisika untuk Teknik Sipil 18

Hukum III Newton pada Fluida Diam Applica'on of Newton s Third Law to Fluid at Rest Fisika untuk Teknik Sipil 19

Hukum III Newton pada Fluida Hukum III Newton Se'ap gaya yang di'mbulkan oleh benda pertama pada benda kedua, pada saat bersamaan akan menyebabkan 'mbulnya gaya oleh benda kedua pada benda pertama; kedua gaya tersebut memiliki magnitude yang sama besar, namun memiliki arah berlawanan.! F 1 2 =! F 2 1 Fisika untuk Teknik Sipil 20

Ingat kembali Prinsip Archimedes Magnitude gaya apung yang di'mbulkan oleh fluida pada suatu benda yang dicelupkan dalam fluida sama besar dengan bobot fluida yang dipindahkan benda tersebut. V! F apung! F W!! FW = m benda g =ρ benda V g!!! F apung = m fluida g =ρ fluida V g! Fisika untuk Teknik Sipil 21

Berapa angka yang ditunjukkan neraca?? B kg A kg??? kg??? kg Fisika untuk Teknik Sipil 22

1. Berapa tekanan di dasar bejana? A B h m 2. Berapa tekanan yang bekerja pada meja? Fisika untuk Teknik Sipil 23

Fisika untuk Teknik Sipil 24