Mekanika fluida membahas perilaku cairan dan gas, baik dalam keadaan diam maupun bergerak. Mekanika fluida terbagi menjadi fluida kompresibel dan inkompresibel, serta menerapkan analisis sistem dan volume kontrol untuk mempelajari aliran fluida.

1. Mata Kuliah : Mekanika fluida Pertemuan ke : I
Kode Mata Kuliah : Hands Out ke 1
Program Studi :Teknik Mesin Jumlah Halaman
Jurusan :Pendidikan Teknik Mesin Semester III
Fakultas :Teknik Tahun 2012

2. MEKANIKA FLUIDA ?
• DISIPLIN ILMU BAGIAN DARI BIDANG MEKANIKA TERAPAN YANG
MENGKAJI PERILAKU ZAT-ZAT CAIR DAN GAS DALAM KEADAAN DIAM
ATAUPUN BERGERAK
• FLUIDA DIDEFENISIKAN SEBAGAI ZAT YANG TERDEFORMASI TERUS
MENERUS SELAMA DIPENGARUHI OLEH TEGANGAN GESER.
• FLUIDA TERBAGI DUA :
– FLUIDA KOMPRESSIBLE (MAMPU MAMPAT)
– FLUIDA INKOMPRESIBLLE (TIDAK MAMPU MAMPAT)
• APA PERBEDAAN BENDA PADAT DAN CAIRAN ?

3. Weather & Climate
Tornadoes
HurricanesGlobal Climate
Thunderstorm
PENERAPAN MEKANIKA FLUIDA

4. Vehicles
Aircraft
SubmarinesHigh-speed rail
Surface ships

5. Environment
POLUSI UDARA
River hydraulics
Geology

6. Physiology and Medicine
Blood pump
Ventricular assist device

7. Sports & Recreation
Water sports
Auto racing
Offshore racingCycling
Surfing

8. METODE ANALISAMETODE ANALISA
DENGAN SISTEM DAN CONTROL VOLUME
• SISTEMSISTEM :: SEJUMLAH MASSA YANG TETAP DAN DIKETAHUISEJUMLAH MASSA YANG TETAP DAN DIKETAHUI
IDENTITASNYA, YANG DIBATASI DARI SEKELILINGNYAIDENTITASNYA, YANG DIBATASI DARI SEKELILINGNYA
OLEH SUATU TAPAL BATAS (BOUNDARY).OLEH SUATU TAPAL BATAS (BOUNDARY).
DIMANA TAPAL BATAS TERSEBUT DAPAT TETAP ATAU
BERUBAH, TETAPI MASSA YANG ADA DIDALAMNYA HARUS
SELALU TETAP (TIDAK ADA PERPINDAHAN MASSA MENEMBUS
BATAS SISTEM
YESYES
ENERGIENERGI
BATAS SISTEM
(BOUNDARY)
NO
MASSA

9. METODE ANALISAMETODE ANALISA
DENGAN SISTEM DAN CONTROL VOLUME
• CONTROL VOLUME : (CV)CONTROL VOLUME : (CV)
ADALAH SEMBARANG VOLUME YANG DIDEFENISIKAN DALAM
SUATU TEMPAT DIMANA FLUIDA MENGALIR MELALUINYA
BATAS CONTROL VOLUME (CV) DISEBUT:CONTROL SURFACECONTROL SURFACE
(CS)(CS)
DAPAT DIAM ATAU BERGERAKDAPAT DIAM ATAU BERGERAKDAPAT DIAM ATAU BERGERAKDAPAT DIAM ATAU BERGERAK
DAPAT NYATA ATAU IMAJINERDAPAT NYATA ATAU IMAJINER
CONTROL SURFACE (CS)CONTROL SURFACE (CS)
(CV)(CV)
(CS)(CS)
ALIRANALIRAN

10. • SETIAP JUMLAH FISIK DAPAT DIGOLONGKAN DALAM DIMENSI.
PERUBAHAN BESARAN YANG DIBERIKAN PADA DIMENSI DISEBUT UNIT
• KARAKTERISTIK FLUIDA DAPAT DIGAMBARKAN SECARA KUALITATIF DENGAN
BESARAN-BESARAN DASAR TERTENTU SEPERTI PANJANG [L], WAKTU [T] DAN
MASSA [M].
DIMENSI DAN UNIT
DIMENSI PRIMER
• SISTEM DIMENSI PRIMER DIGOLONGKAN MENJADI TIGA MACAM :SISTEM DIMENSI PRIMER DIGOLONGKAN MENJADI TIGA MACAM :
– MASSA (M), PANJANG (L), WAKTU (t), TEMPERATUR (T)
– GAYA (F), PANJANG (L), WAKTU (t), TEMPERATUR (T)
– GAYA (F), MASSA (M), PANJANG (L), WAKTU (t), TEMPERATUR (T)

11. DIMENSI SEKUNDER
• SISTEM DIMENSI SEKUNDER ADALAH DIMENSI YANG
DAPAT DIBANGUN/DIBENTUK DARI DIMENSI
DIMENSI PRIMER
DIMENSI
SEKUNDER

13. DIMENSI-DIMENSI YANG BERKAITAN DENGAN BESARAN-BESARAN FISIK YG UMUM

14. SISTEM SISTEM SATUAN
SISTEM SATUAN
SISTEM GRAVITASI INGGRIS
( BRITISH GRAVITIONAL (BG)
SYSTEM
Panjang
Waktu
Gaya
Temperatur
Massa
Kaki ( ft)
Detik (s)
Pound (lb)
Farenheit ( o
F)
Slug
SISTEM INTERNASIONAL (SI) Panjang
Waktu
Gaya
Temperatur
Massa
Meter (m)
Detik (s)
Newton
Kelvin (K)
Kilogram (kg)
SISTEM TEKNIK INGGRIS Panjang
Waktu
Gaya
Kaki (ft)
Detik (s)
Pound

15. SISTEM- SISTEM SATUAN
• Sistem gravitasi inggris ( British Gravitional (BG) system)
 Temperatur mutlak adalah derajat Rankine (o
R) :
o
R = o
F + 459,67
 Satuan massa disebut slug, didefenisikan dari hukum kedua Newton ( gaya =
massa x percepatan) sebagai :
I lb = (1 slug ) (1 ft/s2
)
Hubungan ini mengindikasikan bahwa 1 lb gaya yang bekerja pada massa
1 slug akan memberikan percepatan pada massa tersebut sebesar 1
ft/s2
Berat ( W) yang merupakan gaya gravitasi (g) dari sebuah massa (m)
diberikan persamaan :
W=m.g
dan dalam satuan (BG) :
W (lb)= m (slug) g (ft/ss
)
Gravitasi standar bumi : 32, 2 ft/s2
,
maka sebuah massa 1 slug memiliki berat 32, 2 lb dengan gravitasi

16. • Sistem Internasional (SI)
 Skala temperatur mutlak adalah Kelvin (o
K) :
o
K = o
C + 273,15
Satuan gaya disebut Newton, yang didefenisikan dari hukum kedua Newton :
1 N =(1 kg) ( 1 m/s2
)
Jadi gaya 1 N yang bekerja pada massa 1 kg akan memberikan massa tersebut
percepatan 1 m/s2
.
Satuan kerja dalam SI (Joule ) yang merupakan kerja yang dilakukan apabila titik
kerja gaya 1 N dipindahkan sejarak 1 m pada arah bekerjanya gaya.
1 J = 1 N . m
Satuan daya adalah watt yang didefenisikan sebagai joule perdetik
1 W = 1 J/s = 1 N.m/s

17. Sifat-sifat fluida
• Ada tiga macam kerapatan yang harus diketahui perbedaanya
a) Kerapatan (density) disimbolkan (ρ=rho) didefenisikan sebagai :
massa per volume ( kg/m3
)
b) Berat jenis (γ): berat fluida persatuan volume
c) Kerapatan relatif (SG) : perbandingan kerapatan fluida tersebut
dengan kerapatan air pada temperatur tertentu (40
C)
V
m
=ρ
1. Kerapatan (density)
2. kekentalan (viscosity)
3. Tegangan permukaan
4. Kemampuan untuk dimampatkan
gργ =
COH
SG
0
2 4@
ρ
ρ
=

18. Gambar Kerapatan air sebagai fungsi
temperatur

20. Hukum gas ideal
• Gas-gas sangat mudah dimanfatkan
dibandingkan dengan zat cair, di mana
perubahan kerapatan gas berhubungan
langsung dengan perubahan tekanan dan
temperatur
RTp ρ=

21. Newtonian Fluid
• Fluida yang apabila dikenai
tegangan geser, maka tegangan
geser tersebut sebanding dengan
kecepatan deformasinya. dy
du
yx ≈τ
• Setiap fluida mempunyai
ketahanan terhadap deformasi
yang berbeda akibat tegangan
geser yang sama
dy
du
yx µτ ≈
dy
du
xyτ
µ =• Viscositas absolut atau dinamic
deformasikecepa
gesertegangan
dy
du
xy
tan=
=τ

22. Non Newtonian Fluid
• Fluida yang apabila dikenai tegangan geser, maka tegangan
geser tersebut tidak berbanding lurus dengan kecepatan
deformasinya
n
yx
dy
du
k 





≈τ
• k = konstanta
• n= indeks yang bergantung pada perilaku aliran
• n < 1 → bubur kertas
• n= 1 → air
• n > 1 → lumpur

23. Kekentalan dinamis (η) eta :
gaya gesek persatuan luas yang dibutuhkan untuk
menggeser lapisan zat cair dengan satu satuan kecepatan
terhadap lapisan yang berlekatan didalam zat cair itu
( N. sec/m2
) atau( kg/m.sec)
Kekentalan kinematis : kekentalan dinamis dibagi dengan keraptan massa
sec/
sec/ 2
3
m
mkg
mkg
===
ρ
η
ν
ρ
1
=vVolume spesifik

24. (a). Deformasi material yang
ditempatkan antara dua pelat
sejajar
(b). Gaya gaya yang bekerja
pada pelat atas
Perilaku dari sebuah fluida
yang ditempatkan antara dua
pelat yang paralel

25. Hubungan tegangan dan laju regangan geser
( gradien kecepatan )
dy
du
dy
du
or
µτ
τ
γτ
=
∝
∝
•
Dari hasil eksperimen Jika tegangan geser ( t) meningkat dengan
meningkatnya P, maka laju regangan geser akan meningkat dengan
berbanding langsung

26. • Kerja yang harus dilakukan untuk
membawa cukup banyak molekul dari
sebelah dalam cairan tersebut
kepermukaan untuk membentuk satu
satuan luas dari permukaan itu
( Nm/m2
)
)5.0(
2
2
mb
b
F
bF SS
=
=⇒= σσ
Gaya :
Kerja :
)2(
2
2tanx
xbA
b
F
Ax
bxFceDisForceW
S
S
∆=∆
∆=∆⇒
=∆==
σ
σ

27. Kapilaritas
• Naik atau turunnya cairan dalam suatu
tabung kapiler disebabkan oleh
tegangan permukaan dan tergantung
pada besarnya kohesi relatif cairan dan
adhesi cairan kedinding wadah
tempatnya.

28. CONTOH
A 0.6-mm-diameter glass tube
is inserted into water at 20 C
in a cup. Determine the
capillary rise of water in the
tube (Fig. 10–27).

29. LATIHAN/TUGAS
1. Define internal, external, and open-channel flows, incompressible
flow and incompressible fluid.
2. What is :
a. Viscosity,
b. Newtonian fluids,
c. cavitation?
3. A 0.03-in-diameter glass tube is
inserted into kerosene at 68F. The
contact angle of kerosene with a glass
surface is 26. Determine the capillary
rise of kerosene in the tube.