Dokumen ini membahas mekanika fluida, mencakup pengertian hidrodinamika, jenis aliran (laminair dan turbulent), serta hukum-hukum dasar seperti persamaan kontinuitas dan persamaan Bernoulli. Selain itu, ada penjelasan mengenai kehilangan energi dalam aliran fluida, berbagai alat pengukur debit, dan analisis aliran melalui pipa serta lubang. Materi ini penting untuk memahami perilaku dan pengukuran aliran zat cair dalam konteks teknik dan fisika.

1. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 1

2. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 2
BAB 1. PENDAHULUAN
HIDRODINAMIKA adalah bagian dari ilmu mekanika fluida
yang mempelajari sifat-sifat, karakter
dan ketentuan-ketentuan pada aliran
yang bergerak.
ALIRAN
Berdasar Cara
Bergerak
Aliran Laminair : Aliran yang setiap partikel
dar zat cair bergerak secara
sendiri-sendiri dan seragam
Aliran Turbulent : Aliran yang setiap partikel
dar zat cair bergerak saling
bercampur

3. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 3
Berdasar
Pengaliran
Pengaliran Tetap (Steady Flow) : aliran
dimana tekanan dan
kecepatan pada aliran tidak
mengalami perubahan/tetap
dp dv
----- = 0 ------- = 0
dt dt
Pengaliran Tidak Tetap (UnSteady Flow) :
aliran dimana besarnya
tekanan dan kecepatan pada
suatu titik selalu mengalami
perubahan berdasarkan waktu
dp dv
----- ≠ 0 ------- ≠ 0
dt dt
Contohnya: Pengaliean pada sebuah bejana
dengan lubang pada tepi
bawah

4. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 4
KETENTUAN-KETENTUAN
DEBIT (Discharge): Jumlah volume zat cair yang
mengalir pada satu satuan
waktu
Simbul: Q
Satuan: m3
/det
Lt/det
Persamaan KONTINUITAS:
V1
V2
V3
Q1 = Q2 = Q3
A1.V1 = A2.V2 = A3.V3Q = A.V

5. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 5
PERSAMAAN BERNAULLI
Gaya gaya yang bekerja pada zat cair yang bergerak secara steady
flow adalah:
a.Tekanan Hidrostatis Gaya berat
b.Gaya berat
c.Gaya Luar
P V2
Z + ----- + ------- = C
‫ﻻ‬2 g
Bidang Muka Air
Bidang Tekan dari
Luar, jika ada
Z1 Z2
P1/‫ﻻ‬
P2/‫ﻻ‬
V2
2
/2gV1
2
/2g
h1

6. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 6
PERSAMAAN BERNAULLI…
Jika tidak ada kehilangan energi, maka garis energi akan sejajar
dengan bidang persamaan atau bidang datum (datum plane)
P1 V1
2
P2 V2
2
Z1 + ----- + ------- = Z2 + ---- + ------- + ∆ h
‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g
Garis Arus
Garis Piezometri
Z1 Z2
P1/‫ﻻ‬
P2/‫ﻻ‬
V2
2
/2g
V1
2
/2g
h1
∆h
Garis Energi

7. PENGGUNAANN BERNAULLI
Venturimeter : Alat ukur debit
P1 V1
2
P2 V2
2
Z1 + ----- + ------- = Z2 + ---- + -------
‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g
h
V1 V2
‫ﻻ‬arg
‫ﻻ‬air
V1
2
P1 V2
2
P2
----- + ----- = ----- + ----
2g ‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬
P1 P2 V2
2
V1
2
----- - ----- = ----- + ----
‫ﻻ‬‫ﻻ‬2 g 2g
V2
2
V1
2
‫ﻻ‬arg
----- - ----- = h (----- - 1 )
‫ﻻ‬‫ﻻ‬‫ﻻ‬
V2
2
- V1
2
= h (‫ﻻ‬arg - ‫ﻻ‬ )
Kontinuitas: V1 A1 = V2 A2
2g ( ‫ﻻ‬arg - ‫ﻻ‬ )h
V1 = √ (--------------------- )
(A1/A2)2
-1
Z1 = Z2 = 0
Tinggi Tekan Kiri = tinggi tekan kanan
P1 P2 ‫ﻻ‬arg
---- + h = ----- + h ------
‫ﻻ‬‫ﻻ‬‫ﻻ‬
P1 P2 ‫ﻻ‬arg
----- - ----- = h (----- - 1 )
‫ﻻ‬‫ﻻ‬‫ﻻ‬

8. PENGGUNAANN BERNAULLI
Tabung Pitot : Alat ukur debit pada saluran terbuka dan tertutup
P1 V1
2
P2 V2
2
Z1 + ----- + ------- = Z2 + ---- + -------
‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g
Z
h1
V2
----- = Z
2g
V1 = √ (2g Z )h2 – h1 = Z
h2
V1 = V dan V2 = 0

9. POMPA
‫ﻻ‬ Q h
Power = ---------------
75 . η
dimana
η = efisiensi = 80%
h = Energi pompa
Power = Tenaga Pompa (hp)

10. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 10
ALIRAN MELALUI PIPA
P0/‫ﻻ‬
Z0
P1/‫ﻻ‬
P2/‫ﻻ‬
P3/‫ﻻ‬
Z1
Z2 Z3
V2
2
/2gV1
2
/2g V3
2
/2g
Q
Datum
Bidang Piezometric
P1 V1
2
P2 V2
2
P3 V3
2
Z1 + ----- + ----- = Z2 + ----- + ----- = Z3 + ----- + ----
‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g
Rumus Bernaulli
untuk Zat Cair
Ideal
P1 V1
2
P2 V2
2
Z1 + ----- + ----- = Z2 + ----- + ----- + Δh
‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g
Rumus Bernaulli
untuk Zat Cair
Tidak Ideal

11. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 11
BAB 2. KEHILANGAN ENERGI
Kehilangan energi dapat diakibatkan karena:
a. Zat Cair tidak ideal: minyak, cairan dengan kekentalan
b. Kehilangan engergi karena gesekan
c. Kehilangan energi karena penyusutan
RUMUS:
V2
Δh = k. -----
2g

12. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 12
Macam Macam Kehilangan Energi
A. Pada Pipa lurus, diameter konstant
L V2
Δh = λ. --- . ------
d 2g
L = Panjang Pipa
λ = Konstanta Kekasaran Pipa
d = Diameter Pipa
V = Kecepatan aliran
B. Pada Perubahan Penampang Pipa
h
( V1 – V2)2
Δh = ------------------
2g

13. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 13
Lanjutan
C. Pada Perubahan Pipa Diameter Besar ke Diameter Kecil
V2
2
Δh = 0,5 --------
2g
D. Pada Ujung Pipa Yang berakhir pada kolam
V1 V2
V1 V2 = 0
V1
2
Δh = --------
2g

14. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 14
Lanjutan
E. Pada Lubang Pemasukan ke Pipa
V2
V1 = 0
V2
2
Δh = 0,5 --------
2g
F. Pada Belokan Pipa
RUMUS:
V2
Δh = k. -----
2g
α
α
V2
Δh = k. -----
2g
k
20o
40o
60o
80o
90o
0,04 0,14 0,36 0,74 0,98

15. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 15
BAB 4. POMPA dan TURBIN
H
Pompa
P1 V1
2
P2 V2
2
Z1 + ----- + ----- + hp = Z2 + ----- + ----- + Δh
‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g
Di = Q. ‫.ﻻ‬ hp
Di = Daya Input Pompa
Q = Debit Air
hp = Tambahan Tenaga persatuan berat zat cair
Satuan Daya: t.m/det
1 Kw = 1/g t.m/det
1 hp = 75 Kg. m/det
Do ( daya Output)
Efisiensi (η) = --------------------------
Di ( daya Input)

16. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 16
BAB 3. PENGALIRAN MELALUI LUBANG
V1
2
/2g
A/‫ﻻ‬
h1
Z1
V2
2
/2g
A/‫ﻻ‬
h2
Z2
d
dc =0,8 d
P1 V1
2
P2 V2
2
Z1 + ----- + ----- = Z2 + ----- + -----
‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g
P1 = h1 . ‫ﻻ‬
V1
2
V2
2
Z1 + h1 + ----- = Z2 + 0 + -----
2g 2g
V2
2
V1
2
----- = ( Z1- Z2 ) + h1 + -----
2g 2g
H
V2
2
V1
2
----- = H + -----
2g 2g
V1 = A1. V1
A2
= ------ V2
A1
V2 = √ 2.g.H

17. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 17
KOREKSI KECEPATAN, LUAS, DEBIT
Koreksi Konstraksi ( Cc):
Ac
Cc = -----
A
Cc biasa diambil = 0,64
Koreksi Kecepatan ( Cv):
Vc
Cv = -----
Vteoritis
Vtheoritis = √ 2gH
Vc = Cv. √ 2gH Cv biasa diambil = 0,97
Koreksi Debit ( Cd):
Cd = Cv. Cc

18. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 18
LUBANG BESAR
LUBANG SEGI EMPAT:
h2
h1 z
b
dz
V= √ 2.g.H
dQ = cd.b.dz. √ 2.g.z
Untuk Seluruh lubang:
h2
Q = cd. b . √ 2.g . ∫. z1/2
. dz
h1
Q = 2/3. cd. b. √ 2.g { h2
3/2
–h1
3/2
}
V0 = 0 m/det

19. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 19
Aliran Pada Lubang dengan V0 ≠ 0
P1 V1
2
P2 V2
2
Z1 + ----- + ----- = Z2 + ----- + -----
‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g
V0
2
V2
2
Z1 + h1 + ----- = Z2 + 0 + -----
2g 2g
V2
2
V0
2
----- = ( Z1- Z2 ) + h1 + -----
2g 2g
V2
2
V0
2
----- = H + -----
2g 2g
V0
2
V2 = 2.g. ( H + ------ )
2 g

20. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 20
Aliran Pada Lubang dengan Tekanan ≠ 0
P1 V1
2
P2 V2
2
Z1 + ----- + ----- = Z2 + ----- + -----
‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g
V2
2
V0
2
----- = ( Z1- Z2 ) + h1 + -----
2g 2g
V2
2
P
----- = H + -----
2g ‫ﻻ‬
P - A
V2 = Cv. 2.g. ( H + -------- )
‫ﻻ‬
P A V2
2
Z1 + ----- + 0 = 0 + ---- + -----
‫ﻻ‬‫ﻻ‬2 g

21. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 21
Pengaliran Pada Lubang Segi Tiga
h1
h2
bz
b
z
dz
dA = bz . dz
bz : (z-h1) : (h2-h1)
z – h1
bz = ---------- . b
h2 – h1
Vz = Cv . √ 2.g.z
dQ = Cc.Cv .dA. √ 2.g.z
z – h1
dQ = Cc.Cv . -------- . b . √ 2.g.z . dz
h2 – h1
b h2
Q = Cd. ---------- √ 2.g . ∫ ( z – h1) . z ½
. dz
h2 – h1 h1
b
Q = Cd. ---------- √ 2.g . 2/5 h2
5/2
- 2/3. h1 . h2
3/2
- 2/5. h2
5/2
- 2/3. h1
5/2
h2 – h1

22. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 22
PENGALIRAN MELALUI LUBANG TERGENANG
a1
Z1
Z2
a2
H P1 V1
2
P2 V2
2
Z1 + ----- + ----- = Z2 + ----- + -----
‫ﻻ‬2 g ‫ﻻ‬2 g
A A V2
2
Z1 + a1 + ---- + 0 = Z2 + a2 + ---- + -----
‫ﻻ‬‫ﻻ‬2 g
V2
2
----- = ( Z1 + a1) – ( Z2 + a2 ) = H
2g
V2 = √ 2.g.H
Q = Cd. A. √ 2.g.H

23. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 23
PENGALIRAN MELALUI LUBANG BESAR
TERGENANG SEBAGIAN
Q1
Q2
b
h1h2
h3
Q = Q1 + Q2
Q1 = 2/3. Cd1. b. √2g . ( h2
3/2
– h1
3/2
)
Q2 = Cd2. b. (h3 – h2) √2g. h2

24. Bahan Kuliah Mekanika Fluida 1 24
WAKTU PENGOSONGAN RESERVOIR
dz
zh2
h1
PRINSIP: Penurunan air di reservoir
sebanding dengan pengeluaran air
melalui lubang (oriface)
V = Q. t
V = Cv. √2.g.z Q = Cd. A. √2.g.z
Dalam waktu dt volume air keluar melalui lubang: dV = Q. dt = Cd. A. √(2.g.z). dt
Dalam waktu dt air dalam bejana turun setinggi dz: dV = A1. dz
A1. dz = Cd. A. √(2.g.z). dt
+ A1
dt = ------------------ z-1/2
dz
Cd. A. √(2.g)
+ A1 h2
t = ------------------ ∫ z -1/2
dz
Cd. A. √(2.g) h1
- 2. A1 h2
t = ------------------ z 1/2
Cd. A. √(2.g) h1
2. A1
t = ------------------ ( h1
1/2
– h2
1/2
)
Cd. A. √(2.g)