SEMOGA BERMANFAAT

1. Fisika Industri
Penerapan Ilmu Meknika Fluida
Dalam Industri

2. Penerapan Konsep Fisika dalam Fluida
Konsep mekanika fluida adalah konsep yang membahas gerak
(aliran) zat cair dan gas. Salah satu aplikasinya adalah dalam
Hukum Bernoulli. Hukum Bernoulli intinya menjelaskan tentang
konsep dasar aliran fluida nahwa peningkatan aliran kecepatan
pada fluida akan menurunkan penurunan tekanan pada fluida
tersebut
1. Penentuan gaya angkat pada pesawat terbang untuk mendapatkan ukur
presisi yang tepat
Salah satu faktor yang
menyebabkan pesawat bisa
terbang adalah adanya sayap.
Bentuk sayap pesawat melengkung
dan bagian depannya lebih tebal
daripada bagian belakangnya.
Bentuk sayap seperti ini
dinamakan aerofoil.

3. Perbedaan tekanan di permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Bentuk
airfoil sayap diciptakan sedemikian rupa agar tercipta karakteristik aliran yang
sesuai dengan keinginan. Singkatnya, gaya angkat akan ada jika tekanan
dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan sayap.
Perbedaan tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan kecepatan aliran udara
diatas dan dibawah permukaan sayap. Sesuai hukum Bernoulli semakin cepat
kecepatan aliran maka tekanannya makin rendah. Besarnya gaya angkat yang
dibangkitkan berbanding lurus dengan Luas permukaan sayap, kerapatan udara,
kuadrat kecepatan, dan koefisien gaya angkat

4. Fenomena Aliran fluida

5. Historical Airfoils

6. Gaya Gaya Yang Bekerja Pada Pesawat
Flift = 1/2(ClArv2)
Fdrag = 1/2(CdArv2)

7. Drag dan Lift
• Friction Drag (gaya seret karena gesekan).
Persamaan Umum :
AV
dAP
AV
F
C
dA
SD
D
w
..
.
..
:dan
.Drag
2
2
12
2
1
surfaceplate
rr


 
CD = 0.008 (1 + )

8. Drag dan Lift
• Lift (Gaya Angkat) : komponen gaya fluida
pada suatu body yang tegak lurus arah
gerakan fluida.
– Persamaan Umum :
P
L
L
AV
F
C
.. 2
2
1
r

CL = 0.35 (1 + 0.2 )

9. Drag dan Lift
CD dan CL sebagai fungsi Re dengan 20 – 50% thickness
ratio

10. Drag dan Lift
• Contoh : sebuah pesawat mempunyai
spesifikasi sebagai berikut :
• Berat = 3000 lbf
• Luas sayap = 300 ft2
• Kecepatan take off = 100 ft/sec
• rudara = 0.00238 slug/ft3
• CL = 0.35 (1 + 0.2 )
• CD = 0.008 (1 + )
– Hitung :  dan daya untuk take off

11. Drag dan Lift
 
 
 
   
Hp41.5Daya
ft.lbf550
hp.sec
slug.ft
lbf.sec
sec
ft100
ft300
sec
ft100
ft
slug
00238.0064.0Daya
.....FDaya
064.071008.07untuk
...
..
.Foffuntuk takediperlukanyangDaya
7
2.0
1
1
35.0
:maka,0.2135.0C:karena
84.0
lbf.sec
slug.ft
ft3000
1
ft100
sec
slug0.00238
ftlbf3000
..
pesawatberatliftgayaoff,takebisaUntuk
2
2
2
2
32
1
2
2
1
D
o
2
2
1
2
2
1
D
L
222
23
2
12
2
1































VAVCV
C
AVCF
AV
F
C
V
C
C
AV
F
C
D
D
DD
D
D
oL
L
L
L
r

r
r


r

12. 12
Pemanfaatan Gaya Archimedes
• Pembuatan Kapal Laut
Perut kapal laut harus memindahkan air laut
yang banyak agar gaya angkat air lebih besar
daripada berat kapal dan penumpang. Walaupun
kapal terbuat dari bahan yang barmassa jenis lebih
besar daripada air, kapal tetap dapat terapung.
Penyebabnya adalah kapal dibuat berongga yang
membuat kapal menjadi ringan, sementara jumlah
air laut yang didesak oleh perut kapal sangat besar.

13. Hukum Archimedes . Tak asing lagi kita mendengar gaya apung atau
gaya bouyancy dimana besar gayanya itu adalah sama dengan berat
total dari kapal tersebut jika kapal tersebut terapung

14. HUKUM ARCHIMEDES
Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat
cair atau zat cair lain akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama
dengan berat zat cair yang dipindahkannya
FA = wbf
Keterangan:
FA = gaya ke atas
wbf = berat zat cair yang dipindahkan
FA = ρf Vbf g Keterangan:
ρf = massa jenis fluida
Vbf = volum zat cair yang dipindahkan
g = percepatan gravitasi bumi

15. HUKUM ARCHIMEDES
Benda tenggelam
FA < w
mf g < mb g
Vf ρf g < Vb ρb g
ρf < ρb
Keterangan:
mb = massa benda
mf = massa zat cair yang dipindahkan
Vb = volum benda
Vf = volum zat cair yang dipindahkan
ρb = massa jenis benda
ρf = massa jenis zat cair
Sebuah benda dikatakan tenggelam jika benda
tersebut tercelup seluruhnya dan berada di
dasar suatu zat cair
w
FA
air

16. HUKUM ARCHIMEDES
Benda melayang
FA = w
mf g = mb g
Vf ρf g = Vb ρb g
ρf = ρb
Sebuah benda dikatakan melayang jika benda
tersebut tercelup seluruhnya tetapi tidak
mencapai dasar dari zat cair tersebut
w
FA
air
Keterangan:
mb = massa benda
mf = massa zat cair yang dipindahkan
Vb = volum benda
Vf = volum zat cair yang dipindahkan
ρb = massa jenis benda
ρf = massa jenis zat cair

17. Hukum archimedes
Benda terapung
Sebuah benda dikatakan terapung jika benda
tersebut tercelup sebagian di dalam zat cair
FA = w
mf g = mb g
Vf ρf g = Vb ρb g
f
b
f
b ρ
V
V
ρ 
karena Vf < Vb
maka ρf > ρb
w
FA
water

18. Contoh Soal Hukum
Archimedes :
1. Berapa volume Lambung kapal yang tenggelam ke dalam air
laut jika berat air laut yang dipindahkan akibat lambung kapal
yang tenggelam adalah 20 Newton ? Massa jenis air laut =
1025 kg/m3
Jawab :
Fa = ρ. g. V
w = Fa
20 = (1025)(9,8)(V)
20 = 10045 (V)
V =502,25 m3

19. Volume sebuah kapal adalah 1.000 m³ kubus itu tercelup
dalam air tiga perempat bagian . massa jenis air tersebut
sebesar 1025 Kg/m³ . Hitunglah besar gaya Archimedes
yang terjadi !
Jawab :
Fa = ρ. g. V
= 1025 Kg/m³ x9,81 m/s2 x ¾ x 1025 /1000
=7533,75 N

20. Turbin
Turbin
adalah mesin yang berfungsi untuk mengubah
energi fluida (energi kinetik dan energi potensial)
menjadi energi mekanik poros

22. Untuk menghitung daya yang di bangkitkan turbin
dapat di perhatikan pada gambar berkut :

26. Contoh
Sumber air terjun dengan debit = 5 m3/s , Head (H) = 50 m, tentukan daya
hydrolik yang dihasilkan
Head (H) = 50 m
Debit (Q) = 5 m3/s
Daya turbin (P):
P = r g Q H /1000
= (1000 kg/m3  9,81 m/s2  5 m3/s  50 m)/1000
= 2452,5 kW
≈ 3287,5 HP