2. Apakah Fluida itu?
Jenis materi:
• Padat (solid)
• Fluida :
• Cair
• Gas
Tinjauan terhadap sifat materi:
• Susunan molekul
• Hubungan gaya dan deformasi
• Gaya tangensial antar partikel
Bagaimanakah sifat materi zat padat dan zat alir?
3. Parameter Fisik Fluida
• Fluida: cair (liquid) dan gas
• Karakteristik fluida dapat ditinjau dari segi:
• Kerapatan, berat jenis, volume
• Kompresibilitas / kemampatan
• Viskositas / kekentalan
• Tegangan permukaan
4. Perbedaan zat cair (liquid) dan gas
• Zat Cair (liquid)
• Incompressible
• Mempunyai volume tertentu pada tekanan dan temperatur tertentu.
• Gas
• Compressible
• Selalu mengisi ruang
5. Unit dan Dimensi
• Dimensi dasar:
• Panjang, L
• Massa, M
• Waktu, T
• Suhu,
• Besaran turunan:
• Luas, L2
• Kecepatan, LT-1
• Kerapatan, ML-3
• Satuan:
• Panjang: m (meter)
• Waktu: s (second, detik)
• Massa: kg (kilogram)
6. British Gravitational System (BG)
• Satuan panjang: kaki (ft)
• Satuan waktu: detik
• Satuan gaya: pound (lb)
• Temperatur: oF
• Absolute temperatur: oR = oF + 459.67
• Satuan massa: slug
• Satu pound gaya yang bekerja pada benda bermassa 1
slug, akan mengakibatkan percepatan 1 ft/det2
• Benda dengan massa 1 slug, akan memiliki berat 32,2 lb.
7. International System (SI)
• Satuan panjang: meter (m)
• Satuan waktu: detik (det)
• Satuan gaya: newton (N)
• Temperatur: oC
• Absolute temperatur: oK = oC + 273
• Satuan massa: kilogram (kg)
• Satu newton gaya yang bekerja pada benda bermassa 1
kilogram, akan mengakibatkan percepatan 1 m/det2
• Benda dengan massa 1 kg, akan memiliki berat 9,81 N.
8. English Engineering System (EE)
• Satuan panjang: kaki (ft)
• Satuan waktu: detik
• Satuan gaya: pound (lb)
• Absolute temperatur: oR
• Satuan massa: pound mass (lbm)
• Satu pound gaya yang bekerja pada benda bermassa 1 lbm, akan
mengakibatkan percepatan sebesar percepatan gravitasi, yaitu
32,174 ft/det2.
9. Tegangan pada bidang fluida
• Gaya FR pada sebuah bidang dapat diuraikan menjadi:
• Komponen normal (tegak lurus terhadap bidang)= FN
• Komponen tangensial= FT
• Tekanan (pressure)= FN/A
• Shear stress (tegangan geser: FT/A
12. Hukum Gas Ideal
• Gas merupakan zat yang relatif sangat mudah dimampatkan (highly
compressible).
• Perubahan kerapatan gas berhubungan langsung dengan perubahan
tekanan dan temperatur.
RT
p
P : tekanan absolute
: kerapatan
T : temperatur absolute
R: konstanta gas
13. Viskositas
• Merupakan ukuran resistensi terhadap deformasi.
• Gaya gesek dalam fluida dihasilkan oleh kohesi dan pertukaran
momentum antar molekul-molekul fluida.
• Terdapat perbedaan perilaku antara cairan dan gas terhadap
perubahan suhu.
• Fluida ideal: tidak memiliki viskositas, viskositas = 0.
14. Viskositas
• F AU / Y
• =F/A= U/Y
= du/dy
= / (du/dy),
“Persamaan viskositas
Newton”
= viskositas dinamik
Satuan: N.det/m2 atau Pa s
atau kg/(m det)
Dalam CGS, satuan
viskositas = 1 g/(cm s) = 1 P
(poise)
1 Pa.s = 10 P = 1000 cP
16. Viskositas
• Newtonian fluid: fluida dengan konstan
• Plastis, = A + B (du/dy)n. Bingham Plastic, n = 1, contoh: sewage
sludge (limbah berupa sludge/bubur), pasta gigi, offshore mud.
• Dilatant fluid: viskositas bertambah jika tegangan geser bertambah.
(shear thickening fluid): contoh: tepung jagung + air.
• Pseudo plastic fluid: viskositas menurun jika tegangan geser
bertambah. Contoh: hair styling gel
• Thixotropic: viskositas menurun terhadap waktu pemberian gaya
(shearing force). Tinta khusus untuk keperluan luar angkasa.
• Rheopetic: viskositas meningkat terhadap waktu pemberian gaya.
Contoh: pelumas
17. Pengaruh suhu terhadap viskositas
S
T
CT
2
/
3
T
B
De /
Untuk Gas, Persamaan
Sutherland
C, S: konstanta empirik
T : suhu absolut
Untuk Liquid, Persamaan
Andrade
D, B: konstanta empirik
T : suhu absolut
18. Tegangan Permukaan / Surface Tension
()
• Permukaan cairan berperilaku seperti sebuah membran
elastis yang mengalami tarikan.
• Molekul pada liquid pada dasarnya tertarik ke segala
arah oleh molekul lain disekelilingnya.
• Namun, pada permukaan, gaya yang terjadi tidak
seimbang, sehingga molekul dipermukaan ditarik ke
arah kumpulan massa cairan.
• Adanya tegangan permukaan akan meminimalkan luas
permukaan. Contoh: titik cairan akan cenderung
membentuk menyerupai bola.
movie
21. Efek Kapiler
• Dari keseimbangan antara tegangan permukaan dan komponen berat
dari zat cair yang naik, dapat diperoleh harga kenaikan atau
penurunan muka air dalam pipa:
h=(4 Cos ) / ( D)
• Dalam pengukuran menggunakan kolom air, perlu diperhatikan
adanya koreksi akibat efek kapiler.
22. Efek Kapiler
Susunlah suatu persamaan kenaikan/penurunan muka zat cair diantara
dua pelat vertikal yang paralel.
2 Cos L = b h L
h =( 2 Cos ) / (b )
23. Tekanan
• Tekanan = gaya normal per unit luas, N/m2
• 1 Pascal (Pa) = 1 N/m2
• 1 bar = 100,000 N/m2 = 1x105Pa
• Tekanan relatif
• Pgauge= Tekanan di atas tekanan atmosfir Patm
• Pabs = Tekanan di atas vacum = Pgauge+ Patm
• Tekanan Atmosfir = 1 bar = 100,000 Pa abs.
24. Cepat Rambat Suara
• Kecepatan rambat gangguan/tekanan pada suatu medium (c)
K
c
d
dp
c
25. Tekanan Uap
Zat cair Zat cair
uap
• Zat cair akan mengalami penguapan apabila
memiliki permukaan terbuka.
• Apabila berada dalam ruang tertutup maka akan
timbul tekanan uap.
