Dokumen ini membahas berbagai topik terkait mekanika fluida termasuk statika fluida, persamaan Bernoulli, persamaan energi, momentum dan daya pompa, aliran di pipa, rugi-rugi aliran, dan jenis-jenis aliran serta mesin-mesin fluida. Dokumen ini juga menyertakan rumus-rumus penting dan contoh penerapannya dalam mekanika fluida.
4. 003-1040559 1250 003-77156.8 1760 0009-14563.7 73273
APAITUFLUIDASTATIK?
Fluida Statis adalah fluida yang berada
dalam fase tidak bergerak (diam) atau
fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak
ada perbedaan kecepatan antar partikel
fluida tersebut. Bisa juga dikatakan
bahwa partikel-partikel fluida tersebut
bergerak dengan kecepatan seragam. Tidak
menimbulkan yang namanya gaya geser.
Contohnya seperti air pada gelas yang
tidak diberikan gaya akan diam atau air
sungai yang mengalir dengan kecepatan
konstan.
5. RUMUS-RUMUSFLUIDASTATIK
1. MASA JENIS 2. TEKANAN HIDROSTATIS
Tekanan mutlak merupakan
tekanan total yang di alami
benda atau objek yang
berada didalam air dan
dinyatakan dengan
6. 3. HUKUM PASCAL
Tekanan didefinisikan sebagai gaya
yang diberikan dibagi luasan yang
menerima gaya tersebut.
Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada
fluida dalam ruang yang tertutup akan diteruskan sama besar ke
segala arah. Formula hukum Pascal dalam sistem tertutup dapat
disimpulkan dengan:
7. PERSAMAANBERNAULY
02.
Hukum Bernoulli menyatakan bahwa kenaikan
kecepatan aliran fluida akan menyebabkan penurunan
tekanan fluida secara bersamaan atau
penurunan energi potensial fluida tersebut. Intinya
adalah tekanan akan menurun jika kecepatan aliran
fluida meningkat.
8. PENURUNANPERSAMAANBERNAULY
Menggunakan hubungan energi mekanik
yang sudah sangat umum kita pahami kita
dapat menyelesaikan pula persamaan
fluida untuk kasus di atas. Persamaan
energi mekanik dituliskan sebagai berikut:
Dengan m = massa, v = kecepatan, g = persamaan
gravitasi dan H = ketinggian. Pada aliran pipa, secara
umum terdapat gaya pendorong seperti pompa atau
penghisap, sehingga persamaan di atas perlu kita
modifikasi dengan tambahan energi dari tekanan:
Dengan rho = massa jenis. Persamaan di atas adalah
persamaan Bernoulli yang cukup terkenal. Persamaan ini
cukup berguna karena dapat memprediksikan dengan
sangat baik hubungan ketinggian, tekanan dan kecepatan
pada fluida. Misalkan, sebagai contoh kita dapat abaikan
perubahan ketinggian dan massa jenis (incompressible),
kita dapat peroleh hubungan sebagai berikut:
9. kasus lain yang cukup sering dibahas
menggunakan hukum bernoulli ini adalah
teorema Toricelli. Perhatikan diagram di
bawah ini:
Namun, tentunya terdapat banyak keterbatasan dari
hukum ini karena proses penyederhanaanya yang
cukup banyak dalam menjabarkanya, berikut adalah
batasan-batasan dari hukum Bernoulli:
1. Aliran steady (tunak) : yaitu aliran yang tidak berubah-ubah
terhadap waktu.
2. Aliran inviscid: yaitu aliran dengan viskositas yang diabaikan,
perlu kita ketahui bahwa pada setiap aliran fluida pasti akan
terdapat efek “menempel” antara molekul fluida dengan fluida
lainya maupun dengan diding solid. hal ini tidak terakomodasi
oleh persamaan Bernoulli.
3. Tidak ada input daya mekanik: Maksudnya tidak terdapat
gangguan berupa putaran pompa, kompressor, fan dll yang
mengubah pola aliran.
4. Aliran incompressible: yaitu aliran dengan massa jenis yang
tidak berubah-ubah, misalkan pada udara dengan kecepatan
rendah (<0.3 kecepatan suara) ataupun aliran liquid secara
umum.
5. Tidak ada perpindahan kalor: yaitu tidak terjadi interaksi
penambahan atau pengurangan enegi dalam bentuk perubahan
temperatur atau massa jenis yang mengubah pola aliran.
10. PERSAMAANENERGI
03.
Tinjauan energi dalam mekanika fluida menyatakan
hukum kekekalan energi. Energi tidak dapat
dimusnahkan dan diciptakan selama proses, hanya
berubah bentuknya.
11. hukum kekekalan energi, juga disebut
keseimbangan energi, dinyatakan sebagai:
Energi total per satuan massa baik untuk volume kontrol
dan aliran, sebagai berikut:
Persamaan diatas adalah persamaan kekekalan energi
umum, penggunaannya masih terbatas pada volume
kontrol tetap, aliran seragam di inlet dan outlet, dan
mengabaikan kerja akibat gaya viskos dan efek lainnya.
Subskrip “net in” adalah singkatan dari “net input,” dan
dengan demikian setiap panas atau perpindahan kerja
bernilai positif jika ke sistem dan negatif jika dari sistem.
Analisis energi pada aliran steady, untuk aliran
steady laju perubahan kandungan energi pada
volume kontrol adalah nol, maka didapatkan
persamaan:
Pada peralatan mekanik pasti terjadi losses
akibat berbagai faktor yang mempengaruhi,
berikut persamaan energi aliran steady per
satuan massa untuk kesetimbangan energi
mekanik:
Pada kasus khusus yakni
aliran incompressible tanpa ada peralatan mekanik
yang bekerja dan gesekan diabaikan, maka
persamaan energi menjadi sebagai berikut:
13. ANALISAMOMENTUMPADAMEKANIKAFLUIDA
Hukum kedua Newton dapat dinyatakan
sebagai jumlah semua gaya eksternal
yang bekerja pada suatu sistem sama
dengan laju waktu perubahan momentum
linier sistem. Pernyataan ini berlaku untuk
sistem koordinat yang diam atau bergerak
dengan kecepatan konstan, disebut sistem
koordinat inersia atau kerangka acuan
inersia.
Persamaan umum :
yang dapat dinyatakan sebagai,
16. ALIRANDALAMPIPA
1. Aliran mantap (steady)
Aliran air dikatakan steady(mantap) apabila kelajuan air pada setiap
titik tertentu setiap saat adalah konstan.
2. Aliran tidak mantap (non steady)
Aliran air dikatakan tidak mantap (non steady) apabila kecepatan pada
setiap tempat tertentu dan setiap saat tidak konstan. Hal ini berarti
bahwa pada aliran ini kecepatan v sebagai fungsi dari waktu.
3. Aliran Merata dan Tak Merata
Aliran merata terjadi bila besar dan arah kecepatannya tidak berubah
dari titik ke titik didalam fluida. Pernyataan ini menerangkanbahwa
variable-variabel fluida lainnya tidak berubah bersama jarak.
Aliran tak merata terjadi bila kecepatan,kedalaman, tekanan, dan
seterusnya, berubah dari titik dalam aliran fluida tersebut
17. 4. Aliran Laminer
Dalam aliran laminer, partikel-partikel fluidanyabergerak di sepanjang
lintasan-lintasan lurus, sejajardalam lapisan-lapisan atau laminae.
besarnyakecepatan-kecepatan dari laminer yang berdekatantidak sama.
5. Aliran Turbulen
Dalam aliran turbulen, partikel-partikel bergerak secara serampangan ke
semua arah.
18. Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan terdapat
empat besaran yang menentukan apakah aliran tersebut
digolongkan aliran laminier ataukah aliran turbulen.Keempat
besaran tersebut adalah
1. besaran massa jenis air
2. kecepatan aliran
3. Kekentalan
4. diameter pipa
Kombinasi dari keempatnya akan menentukanbesarnya
bilangan Reynold.
19. Hasil perhitungan berdasarkan eksperimen, didapatkan
ketentuan bahwa untuk bilangan Reynold berikut ini:
Experimental REYNOLD
