fisikayusronsugiarto.lecture.ub.ac.id/files/2012/11/8.-fluida2... · 2012. 11. 8. · fisika fluida...
TRANSCRIPT
FISIKA FLUIDA YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc
yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id
Didit kelas D: 085745772471 Arga kelas G: 085694788741
MENU HARI INI Fluida Mengalir
Kontinuitas
Persamaan Bernouli
Viskositas
Fluida Mengalir
Beberapa anggapan (model) yang digunakan: •Tak kompressibel (incompressible) •Temperaturnya tidak bervariasi •Alirannya tunak, sehingga kecepatan dan tekanan fluida tidak bergantung terhadap waktu •Alirannya laminer •Alirannya tidak berrotasi (irrotational) •Tidak kental
Statik: rapat massa & tekanan kecepatan alir
Fluida dinamik/ bergerak
SIFAT-SIFAT ALIRAN FLUIDA
Laminer (Stabil)
Turbulen (Tak Stabil)
Gerak partikel mengikuti lintasan yang teratur
(Satu sama lain tak pernah saling berpotongan)
Gerak partikel mengikuti lintasan yang tak teratur
(Ada bagian yang berpusar)
garis alir
Laminer ~ V rendah
Turbulen ~ V tinggi
JENIS ALIRAN • Aliran Laminer
• Setiap partikel bergerak dalam satu arah horisontal sehingga terjadi lapisan-lapisan fluida dengan kecepatan berbeda
• Distribusi kecepatan tidak merata dan kuadratis • Bila pada aliran aminer disemprotkan cairan berwarna, maka cairan tadi akan bergerak horisontal searah dengan aliran
•Aliran laminer terjadi bila : •Viskositas cairan tinggi •Kecepatan aliran rendah •Luas penampang pipa kecil
• Aliran Turbulen
• Ada partikel-partikel yang bergerak ke arah lain sehingga tidak ada lagi lapisan-lapisan dengan kecepatan berbeda
•Bila pada aliran turbulen disemprotkan cairan berwarna, maka cairan tersebut selain bergerak searah aliran juga ada yang bergerak ke arah radial sehingga akan memenuhi seluruh penampang pipa
•Distribusi kecepatan lebih homogen •Aliran turbulen terjadi bila :
•Viskositas cairan rendah •Kecepatan aliran tinggi •Luas penampang pipa besar
MENU HARI INI Fluida Mengalir
Kontinuitas
Persamaan Bernouli
Viskositas
Dx1
Dx2
FLUIDA IDEAL
Encer (Nonviscous)
Aliran Stabil (Tidak turbulen)
Tak termampatkan (Incompressible) Selama mengalir kerapatannya
konstan
Viskositas mendekati nol
Kecepatan partikel pada suatu titik konstan
Derajat gesekan internal fluida
P v
A1
A2
v1
v2
1111 xAm DD
tvAm DD 2222
tvA D 111
FLUIDA IDEAL
Persamaan
kontinyuitas
Muatan kekal :
21 mm DD
222111 vAvA
Apabila fluida tak termampatkan : 21
2211 vAvA
Av = konstan
Debit (Fluks)
Dx1
Dx2
P v
A1
A2
v1
v2
1111 xAm DD
tvAm DD 2222
tvA D 111
MENU HARI INI Fluida Mengalir
Kontinuitas
Persamaan Bernouli
Viskositas
Persamaan Bernoulli
Kecepatan rendah tekanan tinggi
Kecepatan tinggi tekanan rendah
kenapa Selembar kain tipis ditiup dari bagian atasnya, ternyata kain tersebut naik ke atas?
Persamaan Bernoulli
– Terdiri dari :
• Energi tekanan
• Energi potensial dan energi kenetik
• energi karena gesekan (friction loss
Persamaan Bernoulli
PERSAMAAN BERNOULLI
Dx1
Dx2 v1
v2
P1A1
P2A2
y1
y2
111 xFW D
111 xAP D
VPD 1
222 xFW D
222 xAP D
VPD 2
Usaha total :
VPPW D )( 21
Perubahan energi kinetik : 2
1212
221 )()( vmvmK DDD
Perubahan energi potensial :
12 mgymgyU DDD
Teorema Usaha - Energi :
UKW
12
2
1212
221
21 )()()( mgymgyvmvmVPP DDDDD
12
2
1212
221
21 gygyvvPP
V
m
D
D
2
2
221
21
2
121
1 gyvPgyvP
konstan2
21 gyvP
Berdasar konsep kerja – energi
P + ½v2 + gh = konstan
P1 + ½v1
2 + gh1 =P2 + ½v22 + gh2
Soal Air mengalir sepanjang pipa horisontal,
penampang tidak sama besar. Pada tempat dengan kecepatan air 35 cm/det tekanannya adalah 1 cmHg. Tentukanlah tekanan pada bagian pipa dimana kecepatan aliran airnya 65 cm/det.(g = 980 cm/det2) !
A1 A2
MENU HARI INI Fluida Mengalir
Kontinuitas
Persamaan Bernouli
Viskositas
Aliran Viskos • Kenapa aliran sungai
terdapat perbedaan kecepatan aliran pada titik tengah dengan pinggir sungai ?
Fluida ideal
Fluida real
• Adanya gaya gesek antara fluida dan dinding
Viskositas
P1 P2 L
Viskositas / kekentalan dapat dibayangkan sebagai gesekan antara satu bagian dengan bagian yang lain dalam fluida.
P1 P2 L
F = gaya gesek antara dua lapisan zat cair yang mengalir = angka kekentalan = viskositas A= luas permukaan L
V = kecepatan mengalir sepanjang L
Viskositas
P1 P2 L
Debit alir ( volum per detik)
Viskositas
= Viskousitas = 10-3 Pa (air)
= 3 – 4 .10-3 Pa (darah)
r = jari-jari pembuluh, L = Panjang
P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu
Viskositas
Debit aliran fluida dipengaruhi oleh tahanan yang tergantung pd:
• Panjang pembuluh
• Diameter pembuluh
• Viskous / kekentalan zat cair (pada darah normal kekentalan 3.5 kali air)
• Tekanan
= Viskousitas = 10-3 Pa (air)
= 3 – 4 .10-3 Pa (darah)
r = jari-jari, L = Panjang
P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu
SOAL Oli mesin dengan viskositas 0,2 N.s/m2
dilewatkan pada sebuah pipa berdiameter 1,8 mm dengan panjang 5,5 cm. Hitunglah beda tekanan yang diperlukan untuk menjaga agar laju alirannya 5,6 mL/menit !
TERIMA KASIH YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc