MEKANIKA FLUIDA 1
MARFIZAL ST MT
1. Definisi Fluida
2. Ruang Lingkup Mekanika Fluida
3. Persamaan Dasar
4. Metode Analisa
5. Dimensi dan Unit
BAB 1 : PENDAHULUAN
1. DEFINISI FLUIDA
FLUIDA
ADALAH SEBUAH ZAT YANG AKAN TERDEFORMASI
(MENGALAMI PERUBAHAN BENTUK) SECARA TERUS-
MENERUS(KONTINYU) JIKA DIKENAI TEGANGAN GESER
SEBERAPUN KECILNYA TEGANGAN GESER TERSEBUT
DIBERIKAN
• DEFINISI FLUIDA
SUATU ZAT YANG MEMPUNYAI KEMAMPUAN BER-UBAH SECARA KONTINU
APABILA MENGALAMI GESERAN ATAU MEMPUNYAI REAKSI TERHADAP
TEGANGAN GESER SEKECIL APAPUN.
• MEKANIKA FLUIDA DAPAT DIDEFINISIKAN SEBAGAI ILMU PENGETAHUAN YANG
MEMPELAJARI SIFAT-SIFAT DAN HUKUM-HUKUM YANG BERLAKU SERTA
PERILAKU FLUIDA (CAIRAN DAN GAS)
• JENIS FLUIDA
FLUIDA TERBAGI DUA YAITU :
A. GAS : TIDAK MEMPUNYAI PERMUKAAN BEBAS, DAN MASSA NYA SELALU
BERKEMBANG MENGISI SELURUH VOLUME RUANGAN SERTA DAPAT
DIMAMPATKAN
B. CAIRAN : MEMPUNYAI PERMUKAAN BEBAS DAN MASSA NYA AKAN MENGISI
RUANGAN SESUAI DENGAN VOLUMENYA SERTA TIDAK TERMAMPATKAN.
1. DEFINISI FLUIDA
PERBEDAAN FLUIDA & ZAT PADAT
FLUIDA : TERDEFORMASI SECARA KONTINYU
SEBERAPAPUN GAYA F DIKENAKAN PADA
FLUIDA DARI TO  T1  T2  .. DST…..
t0 t1 t2
t0 < t1 < t2
F
PERBEDAAN FLUIDA & ZAT PADAT
 ZAT PADAT : TIDAK AKAN TERDEFORMASI SECARA KONTINYU SELAMA
GAYA F YANG DIKENAKAN LEBIH KECIL DIBANDING BATAS ELASTISNYA
F
JENIS FLUIDA
CONTOH: - AIR
- MINYAK
- UDARA
- BUBURKERTAS
- DLL
3. KOMPRESIBILITAS (KEMAMPATAN)
YAITU, PERUBAHAN (PENGECILAN) VOLUME KRN ADANYA
PERUBAHAN (PENAMBAHAN) TEKANAN, YANG DITUNJUKAN OLEH
PERBANDINGAN ANTARA PERUBAHAN TEKANAN DAN
PERUBAHAN VOLUME TERHADAP VOLUME AWAL.
PERBANDINGAN TERSEBUT, DIKENAL DENGAN MODULUS
ELASTISITAS, DENGAN RUMUS :
SATUAN K = N/M2
ATAU
ALIRAN TRANSISI
ALIRAN TRANSISI MERUPAKAN ALIRAN PERALIHAN DARI ALIRAN
LAMINAR KE ALIRAN TURBULEN.
ALIRAN-ALIRAN FLUIDA TERSEBUT, DITENTUKAN BERDASARKAN
BILANGAN REYNOLDS, DENGAN KONSEP DASAR :
DIMANA ;
V = KECEPATAN RATA-RATA FLUIDA (M/D)
D = DIAMETER DALAM PIPA (M)
Ρ = RAPAT JENIS FLUIDA (KG/M3
)
µ = VISKOSITAS DINAMIK (ND/M2
)
Standart Bilangan Reynolds :
a. Re < 2300 = aliran laminer
b. 2300 < Re < 4000 = aliran transisi ( bilangan Reynolds kritis)
c. Re > 4000 = aliran turbulen
2. RUANG LINGKUP MEKANIKA
FLUIDA
Iklim dan Cuaca
Kendaraan : Mobil, Kereta Api, Kapal Laut, Pesawat
Terbang, dll. (Reduction Drag and Fuel Consumption)
Lingkungan : Polusi Udara, Pencemaran Laut
Kesehatan : Biomedikal
Rekreasi dan Olah Raga
Industri Petrokimia dan Perminyakan
Dan Lain-Lain
Konstruksi Bangunan : Gedung, Jembatan, dll.
IKLIM & CUACA
Tornadoes
Badai Petir
Hurricanes
Global Climate
KENDARAAN
Pesawat Udara
Kereta Api Cepat
Kapal Laut
Mobil
Boxfish (Ostracion
Cubicus)
CD=0,06
Mercedes Benz
Bionic Car
CD=0,095
Polusi Udara River hydraulics
Pencemaran Laut oleh Tumpahan Minyak
LINGKUNGAN
KESEHATAN : BIOMEDIKAL
Blood pump
Ventricular assist device
Artificial Heart
Surfing
Water sports
Auto racing
Offshore racingCycling
REKREASI & OLAHRAGA
Pompa Angguk
Pipa Distribusi Minyak
Stasiun Pompa
Kilang Petrokimia
INDUSTRI PETROKIMIA &
PERMINYAKAN
KONSTRUKSI BANGUNAN : GEDUNG, JEMBATAN,
DLL.
Jembatan Tacoma Narrow –
Roboh pada tahun 1944
Jembatan Golden Gate
Visualisasi Aliran Melalui Model Gedung
ROBOHNYA JEMBATAN TACOMA NARROW - 1944
3. PERSAMAAN DASAR
Persamaan Dasar yang Digunakan untuk Menganalisa Mekanika
Fluida :
Konservasi/Kekekalan Massa
Persamaan Momentum Linier (Hk. II
Newton)
Persamaan Momentum Angular
Hukum I Thermodinamika (Kekekalan Energi)
Hukum II Thermodinamika (Enthrophy)
Dibantu dengan Persamaan Tingkat Keadaan untuk Gas
Ideal :
p = ρRT
PERSAMAAN DASAR
Konservasi Massa
Hukum Newton II (tentang gerak)
Moment of Momentum
Persamaan Dasar
Hukum Termodinamika I
Hukum Termodinamika II
sistemdt
dE
WQ 


+= 
reversibleproses
leirreversibproses
=
>⇒
Q
Tdt
ds 1
≥
Persamaan Dasar
4. METODE ANALISA
SISTEM
adalah sejumlah masa yang tetap dan diketahui identitasnya, yang
dibatasi dari sekelilingnya oleh suatu tapal batas (boundary)
Dimana tapal batas tsb dapat tetap atau berubah tetapi masa yang
ada di dalamnya harus selalu tetap
(tidak ada perpindahan masa menembus tapal batas)
m
Tapal batas sistem
Piston
CONTROL VOLUME (CV)
adalah sembarang volume yang didefinisikan dalam suatu tempat
dimana fluida mengalir melaluinya
Batas CV disebut Control Surface (CS)
CS : - dapat nyata atau imajiner
- dapat diam atau bergerak
CV
CS
METODE ANALISA
Pendekatan Differential & Integral
Differential
Penyelesaian dari persamaan differential suatu
gerakan/aliran bersifat detail (point by point)
pada perilaku aliran
Integral
Penyelesaian dengan persamaan integral
bersifat global (gross behavior) dan lebih
mudah diselesaikan secara analitis.
Metode Analisa
Metode Deskripsi Aliran, ada 2(dua) macam :
1. Metode Langrangian
Metode ini melakukan analisa dengan cara mengikuti
setiap gerakan partikel fluida kemanapun perginya
dalam hal ini setiap property yang terkait dengan
partikel fluida berubah sebagai fungsi waktu
misalkan:
property: kecepatan : V = V(t)
tekanan : p = p(t)
METODE ANALISA
Contoh: Metode Langrangian
Misalkan penerapan dari Hukum Newton II untuk
suatu partikel dengan masa tetap m :
METODE ANALISA
2. Metode Eulerian
Metode ini melakukan analisa dengan menggunakan
konsep MEDAN (FIELD)
Dimana dalam hal ini setiap property dari gerakan
fluida sebagai fungsi dari kedudukan & waktu di suatu
titik
Misalkan (dalam koordinat rectangular/cartesian):
property: kecepatan : V = V(x, y, z, t)
Note: metode ini lebih banyak digunakan dalam mekanika fluida
METODE ANALISA
Contoh
METODE ANALISA
5. DIMENSI DAN UNIT
VAQ
V
m
A
F
p
=
=ρ
=BESARAN-BESARAN FLUIDA
Tekanan, p [Pa]
Rapat Massa, ρ [kg/m3
]
Kecepatan, V [ m/s]
Debit, Q [m3
/s]
Luas penampang, A [m2
]
SI-Unit (Systeme International d’Unites) MLtT
Satuan: massa (M) =kg(kilogram)
panjang (L) =m(meter)
waktu(t) =sec (secondataudetik)
temperatur(T) =K(Kelvin)
Note : dalam Sistem Metrik Absolut
Satuan : massa (M) = g (gram)
panjang (L) = cm (centimeter)
waktu (t) = sec (second atau detik)
temperatur (T) = K (Kelvin)
DIMENSI DAN UNIT
British Gravitational System of Units  FLtT
Satuan : gaya (F) = lbf (pound force)
panjang (L) = ft (foot)
waktu (t) = sec (second atau detik)
temperatur (T) = R (Rankine)
dalam hal ini, karena masa (m) sebagai Dimensi
Sekunder, maka satuan masa (m) adalah slug
didefiniskan sebagai (dari Hukum II Newton) :
1 slug = 1 lbf.sec2
/ft
DIMENSI DAN UNIT
c. English Engineering System of Units  FMLtT
Satuan : gaya (F) = lbf (pound force)
massa (M) = lbm (pound mass)
panjang (L) = ft (foot)
waktu (t) = sec (second atau detik)
temperatur (T) = R (Rankine)
karena masa & gaya keduanya sebagai Dimensi Primer,
maka Hukum II Newton ditulis sbb :
cg
a.mF=
DIMENSI DAN UNIT
gaya 1 lbf adalah gaya yang dapat menggerakkan masa
sebesar 1 lbm dengan percepatan sebesar percepatan
gravitasi bumi 32,17 ft/sec2
.
atau
gc = 32,17 ft.lbm/lbf.sec2
(gc = bukan gravitasi bumi)
dan : 1 slug = 32,17 lbm
cg
2ft/sec32,17x11 lbmlbf =
DIMENSI DAN UNIT
BESARAN DAN SATUANBESARAN DAN SATUAN
 Besaran :
Sesuatu yang dapat diukur  dinyatakan dengan angka (kuantitatif) Contoh : panjang, massa,
waktu, suhu, dll.
 Mengukur :
Membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain yang sejenis yang ditetapkan sebagai
satuan.
contoh : panjang jalan 10 km
Besaran Fisika baru terdefenisi jika :  ada nilainya (besarnya)
 ada satuannya
nilai
satuan
 Satuan :
Ukuran dari suatu besaran ditetapkan sebagai satuan.
Contoh :
 Sistem satuan : ada 2 macam
1. Sistem Metrik : a. mks (meter, kilogram, sekon)
b. cgs (centimeter, gram, sekon)
2. Sistem Non metrik (sistem British)
 Sistem Internasional (SI)
Sistem satuan mks yang telah disempurnakan  yang paling
banyak dipakai sekarang ini.
Dalam SI :
Ada 7 besaran pokok berdimensi dan 2 besaran pokok tak
berdimensi
 meter, kilometer  satuan panjang
 detik, menit, jam  satuan waktu
 gram, kilogram  satuan massa
 dll.
1.5
NO Besaran Pokok Satuan Singkatan Dimensi
1 Panjang Meter m L
2 Massa Kilogram kg M
3 Waktu Sekon s T
4 Arus Listrik Ampere A I
5 Suhu Kelvin K θ
6 Intensitas Cahaya Candela cd j
7 Jumlah Zat Mole mol N
7 Besaran Pokok dalam Sistem internasional (SI)7 Besaran Pokok dalam Sistem internasional (SI)
NO Besaran Pokok Satuan Singkatan Dimensi
1 Sudut Datar Radian rad -
2 Sudut Ruang Steradian sr -
Besaran Pokok Tak Berdimensi
DIMENSI
CARA BESARAN ITU TERSUSUN OLEH BESARAN POKOK.
 Besaran Turunan
Besaran yang diturunkan dari besaran pokok.
1. Untuk menurunkan satuan dari suatu besaran
2. Untuk meneliti kebenaran suatu rumus atau persamaan
- Metode penjabaran dimensi :
1. Dimensi ruas kanan = dimensi ruas kiri
2. Setiap suku berdimensi sama
- Guna Dimensi :
Contoh :
a. Tidak menggunakan nama khusus
NO Besaran Satuan
1 Kecepatan meter/detik
2 Luas meter 2
b. Mempunyai nama khusus
NO Besaran Satuan Lambang
1 Gaya Newton N
2 Energi Joule J
3 Daya Watt W
4 Frekuensi Hertz Hz
Besaran Turunan dan Dimensi
NO Besaran Pokok Rumus Dimensi
1 Luas panjang x lebar [L]2
2 Volume panjang x lebar x tinggi [L]3
3 Massa Jenis [m] [L]-3
4 Kecepatan [L] [T]-1
5 Percepatan
[L] [T]-2
6 Gaya massa x percepatan [M] [L] [T]-2
7 Usaha dan Energi gaya x perpindahan [M] [L]2 [T]-2
8 Impuls dan Momentum gaya x waktu [M] [L] [T]-1
 massa
volume
 perpindahan
waktu
kecepatan
waktu
Faktor Penggali dalam SI
NO Faktor Nama Simbol
1 10 -18
atto a
2 10 -15
femto f
3 10 -12
piko p
4 10 -9
nano n
5 10 -6
mikro μ
6 10 -3
mili m
7 10 3
kilo K
8 10 6
mega M
9 10 9
giga G
10 10 12
tera T
1. Tentukan dimensi dan satuannya dalam SI untuk besaran turunan berikut :
a. Gaya
b. Berat Jenis
c. Tekanan
d. Usaha
e. Daya
Jawab :
b. Berat Jenis = = =
= MLT
-2
(L-3
)
= ML-2
T-2
satuan kgm-2
berat
volume
Gaya
Volume
MLT -2
L3
a. Gaya = massa x percepatan
= M x LT -2
= MLT -2
satuan kgms-2
c. Tekanan = = = MLT -2
satuan kgm-1
s-1
gaya
luas
MLT -2
L2
d. Usaha = gaya x jarak = MLT -2
x L = ML 2
T -2
satuan kgm-2
s-2
e. Daya = = = ML 2
T -1
satuan kgm-2
s-1
usaha
waktu
ML 2
T -2
T
Contoh SoalContoh Soal
2. Buktikan besaran-besaran berikut adalah identik :
a. Energi Potensial dan Energi Kinetik
b. Usaha/Energi dan Kalor
Jawab :
a. Energi Potensial : Ep = mgh
Energi potensial = massa x gravitasi x tinggi
= M x LT-2
x L = ML2
T-2
Energi Kinetik : Ek = ½ mv2
Energi Kinetik = ½ x massa x kecepatan2
= M x (LT-1) 2
= ML2
T-2
Keduanya (Ep dan Ek) mempunyai dimensi yang sama  keduanya identik
b. Usaha = ML2
T-2
Energi = ML2
T-2
Kalor = 0.24 x energi = ML2
T-2
Ketiganya memiliki dimensi yang sama  identik
SIFAT-SIFAT PENTING FLUIDA
• BERAT JENIS
• RAPAT MASSA (MASS DENSITY)
• VOLUME SPESIFIK (SPECIFIC VO LUME)
• GRAVITASI SPESIFIK (SPECIFIC GRAVITY)
• KOMPRESIBILITAS RATA-RATA
• ELASTISITAS (ELASTICITY)
• KEKENTALAN (VISCO CITY)
BERAT JENIS
• BERAT JENIS = BERAT PER SATUAN VOLUM
• GAYA YANG DITIMBULKAN OLEH PERCEPATAN GRAVITASI
G YANG BEKERJA PADA SATU SATUAN VOLUM
g
v
gv
v
w
.
..
ρ
ρ
γ ===
KERAPATAN MASSA
• KERAPATAN MASSA = MASSA PER SATUAN VOLUME
• CONTOH:
• AIR = 1000 KGM-3
• AIR RAKSA = 13546 KGM-3
• UDARA = 1.23 KGM-3
• KERAPATAN MASSA TIDAK TETAP TERGANTUNG SUHU,
TEKANAN, DAN JENIS FLUIDA
v
m
=ρ
KERAPATAN MASSA GAS
• UNTUK GAS (FLUIDA YANG BERSIFAT COMPRESSIBLE /
DAPAT DIMAMPATKAN), MAKA UNTUK HITUNGAN
KERAPATAN MASSA TIMBUL PERTANYAAN HUBUNGANNYA
DENGAN PERUBAHAN VOLUME :
• JIKA V MEMBESAR, MAKA KERAPATAN MASSA BISA DIHITUNG
• JIKA V MENGECIL SEHINGGA MENJADI SANGAT KECIL, MAKA
KERAPATAN MASSA JADI SANGAT SULIT DIHITUNG
• SEHINGGA DIAMBIL ASUMSI DALAM HITUNGAN
KERAPATAN MASSA FLUIDA ADALAH DITENTUKAN
VOLUME TERKECIL YANG MEMBATASI FLUIDA SEHINGGA
MASIH BISA DIHITUNG DAN DIDEFINISIKAN KERAPATAN
MASSA FLUIDA PADA TITIK TERSEBUT
KERAPATAN MASSA AIR
• KERAPATAN MASSA AIR MURNI PADA TEKANAN 760 MM HG,
PADA BEBERAPA SUHU:
SUHU (O
C) KERAPATAN MASSA (KG/M3
)
0 999,87
4 1000
10 999,73
100 958,4
VOLUME SPESIFIK
• VOLUME SPESIFIK = VOLUME PER SATUAN MASSA
• KEBALIKAN DARI KERAPATAN MASSA
ρ
1
=sv
GRAVITASI SPESIFIK
• GRAVITASI SPESIFIK = PERBANDINGAN ANTARA
KERAPATAN MASSA FLUIDA TERTENTU DENGAN
KERAPATAN MASSA AIR PADA SUHU 4 O
C
Co
4suhupadaairmassakerapatan
tertentufluidamassakerapatan
spesifikgravitasi =
KOMPRESIBILITAS
• KOMPRESIBILITAS RATA-RATA = PERUBAHAN VOLUME MULA-
MULA PER SATUAN PERUBAHAN TEKANAN
• PERTAMBAHAN TEKANAN MEMBUAT PENURUNAN VOLUME
SEHINGGA PERSAMAAN DIBERI TANDA NEGATIF, AKAN
TETAPI NILAI β TETAP POSITIF
• PADA SAAT PERTAMBAHAN TEKANAN MAKA SUHU DAPAT
BERUBAH ATAU TETAP
( )
p
v
vp
vv
∆
∆
−=
∆
∆
−=
)(1/
β
KOMPRESIBILITAS
UNTUK SUHU TETAP (ISOTERMIK) MAKA NILAI β
UNTUK SUHU BERUBAH (ISENTROPIK) MAKA NILAI β
• DALAM TERMODINAMIKA DIDEFINISIKAN
• CP
= PANAS JENIS PADA TEKANAN TETAP
• CV
= PANAS JENIS PADA VOLUME TETAP
T
T
p
v
v 





∂
∂
−=
1
β
S
S
p
v
v 





∂
∂
−=
1
β
KOMPRESIBILITAS
UNTUK CAIRAN, PROSES PERUBAHAN SUHU YANG
TERJADI SANGAT KECIL (PADA PROSES ADIABATIK),
SEHINGGA DIANGGAP :
• βT =
βS
(PADA SUHU TERTENTU)
ELASTISITAS
• ELASTISITAS ADALAH KEBALIKAN DARI
KOMPRESSIBILITAS
• DIGUNAKAN PARAMETER E YAITU MODULUS ELASTISITAS
(BULK MO DULUS O F ELASTICITY)
Tvdv
dp
E
β
1
/)(
)(
==
VISKOSITAS
MERUPAKAN UKURAN KETAHANAN FLUIDA TERHADAP DEFORMASI ATAU PERUBAHAN
BENTUK. VISKOSITAS DIPENGARUHI OLEH TEMPERATUR, TEKANAN KOHESI DAN LAJU
PERPINDAHAN MOMENTUM MOLEKULARNYA. VISKOSITAS/KEKENTALAN FLUIDA
MERUPAKAN SIFAT CAIRAN YANG MENENTUKAN BESARNYA PERLAWANAN TERHADAP
GAYA GESER.
DIMANA :
Τ = TEGANGAN GESER (N/M2
)
µ = KEKENTALAN DINAMIK (ND/M2
)
DALAM BEBERAPA MASALAH MENGENAI GERAK CAT CAIR, KEKENTALAN ABSOLUT
DIHUB DENGAN RAPAT MASSA (RAPAT JENIS) DALAM BENTUK :
DIMANA ;
V = KEKENTALAN KINEMATIK (M2
/D)
VISKOSITAS
PENGENALAN FLUIDA DAN
PARAMATERFISIK
3. KOMPRESIBILITAS (KEMAMPATAN)
YAITU, PERUBAHAN (PENGECILAN) VOLUME KRN ADANYA
PERUBAHAN (PENAMBAHAN) TEKANAN, YANG DITUNJUKAN OLEH
PERBANDINGAN ANTARA PERUBAHAN TEKANAN DAN PERUBAHAN
VOLUME TERHADAP VOLUME AWAL.
PERBANDINGAN TERSEBUT, DIKENAL DENGAN MODULUS
ELASTISITAS, DENGAN RUMUS :
SATUAN K = N/M2
ATAU
PENGENALAN FLUIDA DAN
PARAMATERFISIK• JENIS ALIRAN FLUIDA
1. ALIRAN LAMINER
ALIRAN DENGAN FLUIDA YANG BERGERAK DALAM LAPISAN – LAPISAN, ATAU
LAMINA–LAMINA DENGAN SATU LAPISAN MELUNCUR SECARA LANCAR .
DALAM ALIRAN LAMINAR INI VISKOSITAS BERFUNGSI UNTUK MEREDAM
KECENDRUNGAN TERJADINYA GERAKAN RELATIF ANTARA LAPISAN.
SEHINGGA ALIRAN LAMINAR MEMENUHI HUKUM VISKOSITAS NEWTON.
2. ALIRAN TURBULEN
ALIRAN DIMANA PERGERAKAN DARI PARTIKEL – PARTIKEL FLUIDA SANGAT
TIDAK MENENTU KARENA MENGALAMI PERCAMPURAN SERTA PUTARAN
PARTIKEL ANTAR LAPISAN, YANG MENGAKIBATKAN SALING TUKAR
MOMENTUM DARI SATU BAGIAN FLUIDA KEBAGIAN FLUIDA YANG LAIN DALAM
SKALA YANG BESAR. DALAM KEADAAN ALIRAN TURBULEN MAKA TURBULENSI
YANG TERJADI MEMBANGKITKAN TEGANGAN GESER YANG MERATA
DISELURUH FLUIDA SEHINGGA MENGHASILKAN KERUGIAN – KERUGIAN
ALIRAN.
PENGENALAN FLUIDA DAN
PARAMATERFISIK
3. ALIRAN TRANSISI
ALIRAN TRANSISI MERUPAKAN ALIRAN PERALIHAN DARI ALIRAN LAMINAR KE
ALIRAN TURBULEN.
ALIRAN-ALIRAN FLUIDA TERSEBUT, DITENTUKAN BERDASARKAN BILANGAN
REYNOLDS, DENGAN KONSEP DASAR :
DIMANA ;
V = KECEPATAN RATA-RATA FLUIDA (M/D)
D = DIAMETER DALAM PIPA (M)
Ρ = RAPAT JENIS FLUIDA (KG/M3
)
µ = VISKOSITAS DINAMIK (ND/M2
)
PENGENALAN FLUIDA DAN
PARAMATERFISIK
STANDART BILANGAN REYNOLDS :
a.RE < 2300 = ALIRAN LAMINER
b.2300 < RE < 4000 = ALIRAN TRANSISI ( BILANGAN
REYNOLDS KRITIS)
c.RE > 4000 = ALIRAN TURBULEN
PENGENALAN STATIKA
FLUIDA (HIDROSTATIK)
HIDROSATIKA ADALAH ILMU YANG MEMPELAJARI PERILAKU ZAT CAIR DALAM
KEADAAN DIAM.
• KONSEP TEKANAN
TEKANAN : JUMLAH GAYA TIAP SATUAN LUAS
DIMANA ;
P = TEKANAN (N/M2
)
F = GAYA (N)
A = LUAS (M2
)
h
gh
A
V
g
A
Vg
A
mg
P
A
F
Pessure
ρρ
ρ
====
==Pr
PENGENALAN STATIKA
FLUIDA (HIDROSTATIK)
BAROMETER
ALAT UNTUK MENGUKUR TEKANAN UDARA
MENGGUNAKAN CAIRAN MERCURI / HG DENGAN
MASSA JENIS 13.6 GR/CC
KETIKA MENGUKUR DI PANTAI, MAKA TINGGI CAIRAN
BAROMETER ADALAH 76 CM DENGAN PERCEPATAN
GRAVITASI 9.8 M/S2
P = ρ G H = 13600 KG/M3
X 9.8 M/S2
X 0.76 M
P = 101.3 KPA = 1 ATMP = P atmosphere + P gauge
1 Atm = 101.3 kPa = 76 cmHg = 760 Torr
PENGENALAN STATIKA
FLUIDA (HIDROSTATIK)
PERINSIP PASCAL :
•TEKANAN YANG DIBERIKAN PADA SUATU CAIRAN YANG
TERTUTUP AKAN DITERUSKAN TANPA BERKURANG KE
SEGALA TITIK DALAM FLUIDA DAN KE DINDING BEJANA
(BLAISE PASCAL 1623-1662)
•TEKANAN ADALAH SAMA DI SETIAP TITIK PADA KEDALAMAN
YANG SAMA
MASSA JENIS
MASIH INGATKAH ANDA DEFINISI MASSA JENIS (Ρ), YAITU
MASSA (M) SAMPEL SUATU BENDA DIBAGI DENGAN
VOLUMNYA (V);
(Ρ) = M / V
TEKANAN
TEKANAN YANG DIDEFINISIKAN SEBAGAI GAYA YANG
BEKERJA TEGAK LURUS PADA SUATU BIDANG DIBAGI
DENGAN BIDANG ITU.
TEKANAN = GAYA/ LUAS
P = F / A
DEFINISI TEKANAN
MENYATAKAN BAHWA TEKANAN BERBANDING TERBALIK
DENGAN LUAS BIDANG DIMANA GAYA BEKERJA. UNTUK
GAYA YANG SAMA, LUAS BIDANG YANG KECIL AKAN
MENGALAMI TEKANAN YANG LEBIH BESAR. TEKANAN
YANG BESAR LEBIH MUDAH MERUSAK BIDANG DARI PADA
TEKAKAN YANG KECIL.
APAKAH SATUAN TEKANAN?
UNTUK SATUAN TEKAKAN ADALAH N/M²
BLAISE PASCAL SEBAGAI PENEMU HUKUM
PACKAL SATUAN INI DIBERI NAMA PASCAL
(DISINGKAT PA).
1 PA = 1 N/M²
SATUAN TEKANAN YANG UMUM DIJUMPAI
DALAM KESEHARIAN BERIKUT KONVERSINYA
JIKA DINYATAKAN DALAM N/M² ATAU PA.
BEBERAPA SATUAN TEKANAN
YANG UMUM
NAMA NILAI
(N/M² = PA)
1 PACAL (PA) 1
1 BAR 1,00 X 10
1 ATMOSFER 1,01 X 10
1 MMHG 1,33 X 10²
1 TORR 1,33 X 10²
1 LB/IN² (PSI) 6,89 X 10³
TEKANAN HIDROSTATIS
• ADALAH TEKANAN ZAT CAIR YANG HAYA DISEBABKAN
OLEH BERATNYA SENDIRI.
• GAYA GRAVITASI MENYEBABKAN ZAT CAIR DALAM SUATU
WADAH SELALU TERTARIK KEBAWAH.MAKIN TINGGI ZAT
CAIR DALAM WDAH, MAKIN BERAT ZAT CAIR ITU
SEHINGGA MAKIN BESAR TEKANAN YANG DIKERJAKAN
ZAT CAIR PADA DASAR WADA.
PENURUNAN RUMUS
TEKANAN HIDROSTATIS
BAYANGKAN LUAS PENAMPANG PERSEGI
PANJANG P X L, YAG TERLETAK PADA
KEDALAMAN H DIBAWAH PERMUKAAN ZAT
CAIR (MASSA JENIS = Ρ ) VOLUM ZAT CAT
CAIR DIDALAM BALOK = P X L X H,
SEHINGGA MASSA ZAT CAIR DIDALAM BALOK
ADALAH:
M = Ρ X V
= Ρ X P X L X H
BERAT ZAT CAIR DIDALAM BALOK,
F = M X G
= Ρ X P X L X H X G
GAMBAR PERSEGI PANJANG
TEKANAN ZAT CAIR
• PH = F/A =Ρ X P X I X H X G / P X L
=Ρ X G X H
JADI, TEKANAN HIDROSTATIS
ZAT CAIR (PH)
PH =Ρ X G X H
CONTOH
• SUATU WADAH BERISI RAKSA (MASSA JENIS 13 600
KG/M³) SETINGGI 76 CM.
BERAPA TEKANAN HIDROSTATIS YANG
BEKERJA PADA DASAR WADAH ITU?
JAWAB
MASSA JENIS RAKSA Ρ = 13 600 KG/M³
TINGGI RAKSA H = 76 CM
=0,76 M
PERCEPATAN GRAVITASI = 9,8 M/S²
MAKA:
PH=Ρ X G X H
=(13 600KG/M³ X 9,8M/S² X 0,76M)
TEKANAN GAUGE
• ADALAH SELISIH ANTARA TEKANAN YANG TIDAK
DIKETAHUI DENGAN TEKANAN ATMOSFER (TEKANAN
UDARA LUAR). NILAI TEKANAN YANG DIUKUR OLEH
ALAT PENGUKUR TEKANAN ADALAH TEKANAN
GAUGE. ADAPUN TEKANAN SESUNGGUHNYA
DISEBUT TEKANAN MUTLAK.
• TEKANAN MUTLAK = TEKANAN GAUGE +
TEKANAN ATMOSFER
• P = P GAUGE + P ATMOSFER
HUKUM-HUKUM DASAR
FLUIDA STATIS• HUKUM POKOK HIDROSTATIKA
• HUKUM PASCAL
• HUKUM ARCHIMEDES
HUKUM POKOK HIDROSTATIKA
ADALAH BAHWA TITIK YANG TERLETAK PADA
BIDANG DATAR YANG SAMA DIDALAM ZAT
CAIR YANG SEJENIS MEMILIKI TEKANAN
(MUTLAK) YANG SAMA.
HUKUM HIDROSTATIKA KITA PEROLEH:
PA = PB
P = PO+ΡGH
HUKUM PASCAL
• KETIKA ANDA MEMERAS UJUNG KANTONG PLSTIK
BERISI AIR YANG MEMILIKI BANYAK LUBANG, AIR
MEMANCAR DARI SETIAP LUBANG DENGAN SAMA
KUATNYA. HASIL PERCOBANN INILAH YANG DIAMATI
OLEH BLAISE PASCAL. KEMUDIAN MENYIMPULKAN
DALAM HUKUM PASCAL YANG BERBUNYI:
TEKANANYANG DIBERIKANPADAZAT CAIR
DALAMRUANG TERTUTUP DITEUSKANSAMA
BESAR KE SEGALAARAH.
DONGKRAK HIDROLIK
PRINSIP KERJA SEBUAH DONGKRAK HIDROLIK
F1 F2
A1 1 2 A2
PA1 PA2 CAIRAN
(OLI)
DONKRAT HIDROLIK TERDIRI DARI BEJANA
DENGAN DUA KAKI (KAKI 1 DAN KAKI 2)
YANG MSING-MASING DIBERI
PENGISAP. PENGHISAP 1 MEMILKI LUAS
PENAMPANG A1 (LEBIH KECIL) DAN
PENGISAP 2 MEMILIKI LUAS PENAMPANG
A2 (LEBIH BESAR). BENJANA DIISI DENGAN
ZAT CAIR (OLI).
JIKA PENGISAP 1 ANDA TEKAN DENGAN
GAYA F1,MAKA ZAT CAIR AKAN MENEKAN
MENGISAP 1 KE ATAS DENGAN GAYA PA1
SEHINGGA TERJADI KESEIMBANGAN PADA
PENGISAP 1 DAN BERLAKU.
PA1 = F1 ATAU P =F1 / A1
SESUAI DENGAN PASCAL BAHWA TEKANAN
PADA
ZAT CAIR DALAM RUANG TERTUTUP
DITERUSKAN
SAMA BESAR KESEGALA ARAH .
MAKA PADA PENGISAP 2 BEKERJA GAYA
KE ATAS PA2 = F2 ATAU P =F2 / A2
MAKA:
F1 / A1 = F2 / A2
F2 = A2 / A1 X F1
HUKUM ARCHIMEDESbenang
Batu
air
gelas
benang
batu
JIKA SUATU BENDA YANG DICELUPKAN
DALAM SUATU ZAT CAIR MENDAPAT GAYA
KE ATAS SEHINGGA BENDA KEHILANGAN
SEBAGIAN BERATNYA (BERATNYA MENJADI
BERAT SEMU). GAYA KEATAS INI DISEBUT
SEBAGAI GAYAAPUNG, YAITU SUATU GAYA KEATAS
YANG
DIKERJAKAN OLEH ZAT CAIR PADA BENDA.
MUNCULNYA
GAYA APUNG ADALAH KONSUKUENSI DARI TEKANAN
ZAT
CAIR YANG MENINGKAT DENGAN KEDALAMAN.
DENGAN
DEMIKIAN BERLAKU:
GAYAAPUNG = BERAT BENDADIUDARA- BERAT
Akhir
Awal
air
batu
ASAL MULA ARHIMEDES MENEMUKAN
HUKUMNYA:
• SEBAIKNYA KITA MEMAHAMI ARTI DARI “VOLUM
AIR YANG DIPINDAHKAN.”
JADI, SUATU BENDA YANG DICELUPKAN
SELURUHNYA DENGAN ZAT CAIR SELALU
MENGGANTIKAN VOLUM ZAT CAIR YANG SAMA
DENGAN VOLUM BENDA ITU SENDIRI.
• MENGAITKAN ANTARA GAYA APUNG YANG
DIRASAKAN DENGAN VOLUM ZAT CAIR YANG
DIPINDAHKAN BENDA.
Volum air
yang
tumpah
HUKUM ARCHIMEDES BERBUNYI
GAYA APUNG YANG BEKERJA PADA SUATU
BENDA YANG DICELUPKAN SEBAGIAN ATAU SELUHNYA KE
DALAM SUATU FLUIDA SAMA DENGAN BERAT FLUIDA
YANG DIPINDAHKAN OLEH BENDA TERSEBUT.
SEKIAN
TERIMAKASIH

Materi 1 mekanika fluida 1

  • 1.
  • 2.
    1. Definisi Fluida 2.Ruang Lingkup Mekanika Fluida 3. Persamaan Dasar 4. Metode Analisa 5. Dimensi dan Unit BAB 1 : PENDAHULUAN
  • 3.
    1. DEFINISI FLUIDA FLUIDA ADALAHSEBUAH ZAT YANG AKAN TERDEFORMASI (MENGALAMI PERUBAHAN BENTUK) SECARA TERUS- MENERUS(KONTINYU) JIKA DIKENAI TEGANGAN GESER SEBERAPUN KECILNYA TEGANGAN GESER TERSEBUT DIBERIKAN
  • 4.
    • DEFINISI FLUIDA SUATUZAT YANG MEMPUNYAI KEMAMPUAN BER-UBAH SECARA KONTINU APABILA MENGALAMI GESERAN ATAU MEMPUNYAI REAKSI TERHADAP TEGANGAN GESER SEKECIL APAPUN. • MEKANIKA FLUIDA DAPAT DIDEFINISIKAN SEBAGAI ILMU PENGETAHUAN YANG MEMPELAJARI SIFAT-SIFAT DAN HUKUM-HUKUM YANG BERLAKU SERTA PERILAKU FLUIDA (CAIRAN DAN GAS) • JENIS FLUIDA FLUIDA TERBAGI DUA YAITU : A. GAS : TIDAK MEMPUNYAI PERMUKAAN BEBAS, DAN MASSA NYA SELALU BERKEMBANG MENGISI SELURUH VOLUME RUANGAN SERTA DAPAT DIMAMPATKAN B. CAIRAN : MEMPUNYAI PERMUKAAN BEBAS DAN MASSA NYA AKAN MENGISI RUANGAN SESUAI DENGAN VOLUMENYA SERTA TIDAK TERMAMPATKAN. 1. DEFINISI FLUIDA
  • 5.
    PERBEDAAN FLUIDA &ZAT PADAT FLUIDA : TERDEFORMASI SECARA KONTINYU SEBERAPAPUN GAYA F DIKENAKAN PADA FLUIDA DARI TO  T1  T2  .. DST….. t0 t1 t2 t0 < t1 < t2 F
  • 6.
    PERBEDAAN FLUIDA &ZAT PADAT  ZAT PADAT : TIDAK AKAN TERDEFORMASI SECARA KONTINYU SELAMA GAYA F YANG DIKENAKAN LEBIH KECIL DIBANDING BATAS ELASTISNYA F
  • 7.
    JENIS FLUIDA CONTOH: -AIR - MINYAK - UDARA - BUBURKERTAS - DLL
  • 10.
    3. KOMPRESIBILITAS (KEMAMPATAN) YAITU,PERUBAHAN (PENGECILAN) VOLUME KRN ADANYA PERUBAHAN (PENAMBAHAN) TEKANAN, YANG DITUNJUKAN OLEH PERBANDINGAN ANTARA PERUBAHAN TEKANAN DAN PERUBAHAN VOLUME TERHADAP VOLUME AWAL. PERBANDINGAN TERSEBUT, DIKENAL DENGAN MODULUS ELASTISITAS, DENGAN RUMUS : SATUAN K = N/M2 ATAU
  • 12.
    ALIRAN TRANSISI ALIRAN TRANSISIMERUPAKAN ALIRAN PERALIHAN DARI ALIRAN LAMINAR KE ALIRAN TURBULEN. ALIRAN-ALIRAN FLUIDA TERSEBUT, DITENTUKAN BERDASARKAN BILANGAN REYNOLDS, DENGAN KONSEP DASAR : DIMANA ; V = KECEPATAN RATA-RATA FLUIDA (M/D) D = DIAMETER DALAM PIPA (M) Ρ = RAPAT JENIS FLUIDA (KG/M3 ) µ = VISKOSITAS DINAMIK (ND/M2 ) Standart Bilangan Reynolds : a. Re < 2300 = aliran laminer b. 2300 < Re < 4000 = aliran transisi ( bilangan Reynolds kritis) c. Re > 4000 = aliran turbulen
  • 13.
    2. RUANG LINGKUPMEKANIKA FLUIDA Iklim dan Cuaca Kendaraan : Mobil, Kereta Api, Kapal Laut, Pesawat Terbang, dll. (Reduction Drag and Fuel Consumption) Lingkungan : Polusi Udara, Pencemaran Laut Kesehatan : Biomedikal Rekreasi dan Olah Raga Industri Petrokimia dan Perminyakan Dan Lain-Lain Konstruksi Bangunan : Gedung, Jembatan, dll.
  • 14.
    IKLIM & CUACA Tornadoes BadaiPetir Hurricanes Global Climate
  • 15.
    KENDARAAN Pesawat Udara Kereta ApiCepat Kapal Laut Mobil
  • 17.
  • 18.
    Polusi Udara Riverhydraulics Pencemaran Laut oleh Tumpahan Minyak LINGKUNGAN
  • 19.
    KESEHATAN : BIOMEDIKAL Bloodpump Ventricular assist device Artificial Heart
  • 20.
    Surfing Water sports Auto racing OffshoreracingCycling REKREASI & OLAHRAGA
  • 21.
    Pompa Angguk Pipa DistribusiMinyak Stasiun Pompa Kilang Petrokimia INDUSTRI PETROKIMIA & PERMINYAKAN
  • 22.
    KONSTRUKSI BANGUNAN :GEDUNG, JEMBATAN, DLL. Jembatan Tacoma Narrow – Roboh pada tahun 1944 Jembatan Golden Gate Visualisasi Aliran Melalui Model Gedung
  • 23.
  • 24.
    3. PERSAMAAN DASAR PersamaanDasar yang Digunakan untuk Menganalisa Mekanika Fluida : Konservasi/Kekekalan Massa Persamaan Momentum Linier (Hk. II Newton) Persamaan Momentum Angular Hukum I Thermodinamika (Kekekalan Energi) Hukum II Thermodinamika (Enthrophy) Dibantu dengan Persamaan Tingkat Keadaan untuk Gas Ideal : p = ρRT
  • 25.
    PERSAMAAN DASAR Konservasi Massa HukumNewton II (tentang gerak)
  • 26.
  • 27.
    Hukum Termodinamika I HukumTermodinamika II sistemdt dE WQ    +=  reversibleproses leirreversibproses = >⇒ Q Tdt ds 1 ≥ Persamaan Dasar
  • 28.
    4. METODE ANALISA SISTEM adalahsejumlah masa yang tetap dan diketahui identitasnya, yang dibatasi dari sekelilingnya oleh suatu tapal batas (boundary) Dimana tapal batas tsb dapat tetap atau berubah tetapi masa yang ada di dalamnya harus selalu tetap (tidak ada perpindahan masa menembus tapal batas) m Tapal batas sistem Piston
  • 29.
    CONTROL VOLUME (CV) adalahsembarang volume yang didefinisikan dalam suatu tempat dimana fluida mengalir melaluinya Batas CV disebut Control Surface (CS) CS : - dapat nyata atau imajiner - dapat diam atau bergerak CV CS METODE ANALISA
  • 30.
    Pendekatan Differential &Integral Differential Penyelesaian dari persamaan differential suatu gerakan/aliran bersifat detail (point by point) pada perilaku aliran Integral Penyelesaian dengan persamaan integral bersifat global (gross behavior) dan lebih mudah diselesaikan secara analitis. Metode Analisa
  • 31.
    Metode Deskripsi Aliran,ada 2(dua) macam : 1. Metode Langrangian Metode ini melakukan analisa dengan cara mengikuti setiap gerakan partikel fluida kemanapun perginya dalam hal ini setiap property yang terkait dengan partikel fluida berubah sebagai fungsi waktu misalkan: property: kecepatan : V = V(t) tekanan : p = p(t) METODE ANALISA
  • 32.
    Contoh: Metode Langrangian Misalkanpenerapan dari Hukum Newton II untuk suatu partikel dengan masa tetap m : METODE ANALISA
  • 33.
    2. Metode Eulerian Metodeini melakukan analisa dengan menggunakan konsep MEDAN (FIELD) Dimana dalam hal ini setiap property dari gerakan fluida sebagai fungsi dari kedudukan & waktu di suatu titik Misalkan (dalam koordinat rectangular/cartesian): property: kecepatan : V = V(x, y, z, t) Note: metode ini lebih banyak digunakan dalam mekanika fluida METODE ANALISA
  • 34.
  • 35.
    5. DIMENSI DANUNIT VAQ V m A F p = =ρ =BESARAN-BESARAN FLUIDA Tekanan, p [Pa] Rapat Massa, ρ [kg/m3 ] Kecepatan, V [ m/s] Debit, Q [m3 /s] Luas penampang, A [m2 ] SI-Unit (Systeme International d’Unites) MLtT Satuan: massa (M) =kg(kilogram) panjang (L) =m(meter) waktu(t) =sec (secondataudetik) temperatur(T) =K(Kelvin)
  • 36.
    Note : dalamSistem Metrik Absolut Satuan : massa (M) = g (gram) panjang (L) = cm (centimeter) waktu (t) = sec (second atau detik) temperatur (T) = K (Kelvin) DIMENSI DAN UNIT
  • 37.
    British Gravitational Systemof Units  FLtT Satuan : gaya (F) = lbf (pound force) panjang (L) = ft (foot) waktu (t) = sec (second atau detik) temperatur (T) = R (Rankine) dalam hal ini, karena masa (m) sebagai Dimensi Sekunder, maka satuan masa (m) adalah slug didefiniskan sebagai (dari Hukum II Newton) : 1 slug = 1 lbf.sec2 /ft DIMENSI DAN UNIT
  • 38.
    c. English EngineeringSystem of Units  FMLtT Satuan : gaya (F) = lbf (pound force) massa (M) = lbm (pound mass) panjang (L) = ft (foot) waktu (t) = sec (second atau detik) temperatur (T) = R (Rankine) karena masa & gaya keduanya sebagai Dimensi Primer, maka Hukum II Newton ditulis sbb : cg a.mF= DIMENSI DAN UNIT
  • 39.
    gaya 1 lbfadalah gaya yang dapat menggerakkan masa sebesar 1 lbm dengan percepatan sebesar percepatan gravitasi bumi 32,17 ft/sec2 . atau gc = 32,17 ft.lbm/lbf.sec2 (gc = bukan gravitasi bumi) dan : 1 slug = 32,17 lbm cg 2ft/sec32,17x11 lbmlbf = DIMENSI DAN UNIT
  • 40.
    BESARAN DAN SATUANBESARANDAN SATUAN  Besaran : Sesuatu yang dapat diukur  dinyatakan dengan angka (kuantitatif) Contoh : panjang, massa, waktu, suhu, dll.  Mengukur : Membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain yang sejenis yang ditetapkan sebagai satuan. contoh : panjang jalan 10 km Besaran Fisika baru terdefenisi jika :  ada nilainya (besarnya)  ada satuannya nilai satuan
  • 41.
     Satuan : Ukurandari suatu besaran ditetapkan sebagai satuan. Contoh :  Sistem satuan : ada 2 macam 1. Sistem Metrik : a. mks (meter, kilogram, sekon) b. cgs (centimeter, gram, sekon) 2. Sistem Non metrik (sistem British)  Sistem Internasional (SI) Sistem satuan mks yang telah disempurnakan  yang paling banyak dipakai sekarang ini. Dalam SI : Ada 7 besaran pokok berdimensi dan 2 besaran pokok tak berdimensi  meter, kilometer  satuan panjang  detik, menit, jam  satuan waktu  gram, kilogram  satuan massa  dll. 1.5
  • 42.
    NO Besaran PokokSatuan Singkatan Dimensi 1 Panjang Meter m L 2 Massa Kilogram kg M 3 Waktu Sekon s T 4 Arus Listrik Ampere A I 5 Suhu Kelvin K θ 6 Intensitas Cahaya Candela cd j 7 Jumlah Zat Mole mol N 7 Besaran Pokok dalam Sistem internasional (SI)7 Besaran Pokok dalam Sistem internasional (SI) NO Besaran Pokok Satuan Singkatan Dimensi 1 Sudut Datar Radian rad - 2 Sudut Ruang Steradian sr - Besaran Pokok Tak Berdimensi
  • 43.
    DIMENSI CARA BESARAN ITUTERSUSUN OLEH BESARAN POKOK.  Besaran Turunan Besaran yang diturunkan dari besaran pokok. 1. Untuk menurunkan satuan dari suatu besaran 2. Untuk meneliti kebenaran suatu rumus atau persamaan - Metode penjabaran dimensi : 1. Dimensi ruas kanan = dimensi ruas kiri 2. Setiap suku berdimensi sama - Guna Dimensi :
  • 44.
    Contoh : a. Tidakmenggunakan nama khusus NO Besaran Satuan 1 Kecepatan meter/detik 2 Luas meter 2 b. Mempunyai nama khusus NO Besaran Satuan Lambang 1 Gaya Newton N 2 Energi Joule J 3 Daya Watt W 4 Frekuensi Hertz Hz
  • 45.
    Besaran Turunan danDimensi NO Besaran Pokok Rumus Dimensi 1 Luas panjang x lebar [L]2 2 Volume panjang x lebar x tinggi [L]3 3 Massa Jenis [m] [L]-3 4 Kecepatan [L] [T]-1 5 Percepatan [L] [T]-2 6 Gaya massa x percepatan [M] [L] [T]-2 7 Usaha dan Energi gaya x perpindahan [M] [L]2 [T]-2 8 Impuls dan Momentum gaya x waktu [M] [L] [T]-1  massa volume  perpindahan waktu kecepatan waktu
  • 46.
    Faktor Penggali dalamSI NO Faktor Nama Simbol 1 10 -18 atto a 2 10 -15 femto f 3 10 -12 piko p 4 10 -9 nano n 5 10 -6 mikro μ 6 10 -3 mili m 7 10 3 kilo K 8 10 6 mega M 9 10 9 giga G 10 10 12 tera T
  • 47.
    1. Tentukan dimensidan satuannya dalam SI untuk besaran turunan berikut : a. Gaya b. Berat Jenis c. Tekanan d. Usaha e. Daya Jawab : b. Berat Jenis = = = = MLT -2 (L-3 ) = ML-2 T-2 satuan kgm-2 berat volume Gaya Volume MLT -2 L3 a. Gaya = massa x percepatan = M x LT -2 = MLT -2 satuan kgms-2 c. Tekanan = = = MLT -2 satuan kgm-1 s-1 gaya luas MLT -2 L2 d. Usaha = gaya x jarak = MLT -2 x L = ML 2 T -2 satuan kgm-2 s-2 e. Daya = = = ML 2 T -1 satuan kgm-2 s-1 usaha waktu ML 2 T -2 T Contoh SoalContoh Soal
  • 48.
    2. Buktikan besaran-besaranberikut adalah identik : a. Energi Potensial dan Energi Kinetik b. Usaha/Energi dan Kalor Jawab : a. Energi Potensial : Ep = mgh Energi potensial = massa x gravitasi x tinggi = M x LT-2 x L = ML2 T-2 Energi Kinetik : Ek = ½ mv2 Energi Kinetik = ½ x massa x kecepatan2 = M x (LT-1) 2 = ML2 T-2 Keduanya (Ep dan Ek) mempunyai dimensi yang sama  keduanya identik b. Usaha = ML2 T-2 Energi = ML2 T-2 Kalor = 0.24 x energi = ML2 T-2 Ketiganya memiliki dimensi yang sama  identik
  • 49.
    SIFAT-SIFAT PENTING FLUIDA •BERAT JENIS • RAPAT MASSA (MASS DENSITY) • VOLUME SPESIFIK (SPECIFIC VO LUME) • GRAVITASI SPESIFIK (SPECIFIC GRAVITY) • KOMPRESIBILITAS RATA-RATA • ELASTISITAS (ELASTICITY) • KEKENTALAN (VISCO CITY)
  • 50.
    BERAT JENIS • BERATJENIS = BERAT PER SATUAN VOLUM • GAYA YANG DITIMBULKAN OLEH PERCEPATAN GRAVITASI G YANG BEKERJA PADA SATU SATUAN VOLUM g v gv v w . .. ρ ρ γ ===
  • 51.
    KERAPATAN MASSA • KERAPATANMASSA = MASSA PER SATUAN VOLUME • CONTOH: • AIR = 1000 KGM-3 • AIR RAKSA = 13546 KGM-3 • UDARA = 1.23 KGM-3 • KERAPATAN MASSA TIDAK TETAP TERGANTUNG SUHU, TEKANAN, DAN JENIS FLUIDA v m =ρ
  • 52.
    KERAPATAN MASSA GAS •UNTUK GAS (FLUIDA YANG BERSIFAT COMPRESSIBLE / DAPAT DIMAMPATKAN), MAKA UNTUK HITUNGAN KERAPATAN MASSA TIMBUL PERTANYAAN HUBUNGANNYA DENGAN PERUBAHAN VOLUME : • JIKA V MEMBESAR, MAKA KERAPATAN MASSA BISA DIHITUNG • JIKA V MENGECIL SEHINGGA MENJADI SANGAT KECIL, MAKA KERAPATAN MASSA JADI SANGAT SULIT DIHITUNG • SEHINGGA DIAMBIL ASUMSI DALAM HITUNGAN KERAPATAN MASSA FLUIDA ADALAH DITENTUKAN VOLUME TERKECIL YANG MEMBATASI FLUIDA SEHINGGA MASIH BISA DIHITUNG DAN DIDEFINISIKAN KERAPATAN MASSA FLUIDA PADA TITIK TERSEBUT
  • 53.
    KERAPATAN MASSA AIR •KERAPATAN MASSA AIR MURNI PADA TEKANAN 760 MM HG, PADA BEBERAPA SUHU: SUHU (O C) KERAPATAN MASSA (KG/M3 ) 0 999,87 4 1000 10 999,73 100 958,4
  • 54.
    VOLUME SPESIFIK • VOLUMESPESIFIK = VOLUME PER SATUAN MASSA • KEBALIKAN DARI KERAPATAN MASSA ρ 1 =sv
  • 55.
    GRAVITASI SPESIFIK • GRAVITASISPESIFIK = PERBANDINGAN ANTARA KERAPATAN MASSA FLUIDA TERTENTU DENGAN KERAPATAN MASSA AIR PADA SUHU 4 O C Co 4suhupadaairmassakerapatan tertentufluidamassakerapatan spesifikgravitasi =
  • 56.
    KOMPRESIBILITAS • KOMPRESIBILITAS RATA-RATA= PERUBAHAN VOLUME MULA- MULA PER SATUAN PERUBAHAN TEKANAN • PERTAMBAHAN TEKANAN MEMBUAT PENURUNAN VOLUME SEHINGGA PERSAMAAN DIBERI TANDA NEGATIF, AKAN TETAPI NILAI β TETAP POSITIF • PADA SAAT PERTAMBAHAN TEKANAN MAKA SUHU DAPAT BERUBAH ATAU TETAP ( ) p v vp vv ∆ ∆ −= ∆ ∆ −= )(1/ β
  • 57.
    KOMPRESIBILITAS UNTUK SUHU TETAP(ISOTERMIK) MAKA NILAI β UNTUK SUHU BERUBAH (ISENTROPIK) MAKA NILAI β • DALAM TERMODINAMIKA DIDEFINISIKAN • CP = PANAS JENIS PADA TEKANAN TETAP • CV = PANAS JENIS PADA VOLUME TETAP T T p v v       ∂ ∂ −= 1 β S S p v v       ∂ ∂ −= 1 β
  • 58.
    KOMPRESIBILITAS UNTUK CAIRAN, PROSESPERUBAHAN SUHU YANG TERJADI SANGAT KECIL (PADA PROSES ADIABATIK), SEHINGGA DIANGGAP : • βT = βS (PADA SUHU TERTENTU)
  • 59.
    ELASTISITAS • ELASTISITAS ADALAHKEBALIKAN DARI KOMPRESSIBILITAS • DIGUNAKAN PARAMETER E YAITU MODULUS ELASTISITAS (BULK MO DULUS O F ELASTICITY) Tvdv dp E β 1 /)( )( ==
  • 60.
    VISKOSITAS MERUPAKAN UKURAN KETAHANANFLUIDA TERHADAP DEFORMASI ATAU PERUBAHAN BENTUK. VISKOSITAS DIPENGARUHI OLEH TEMPERATUR, TEKANAN KOHESI DAN LAJU PERPINDAHAN MOMENTUM MOLEKULARNYA. VISKOSITAS/KEKENTALAN FLUIDA MERUPAKAN SIFAT CAIRAN YANG MENENTUKAN BESARNYA PERLAWANAN TERHADAP GAYA GESER. DIMANA : Τ = TEGANGAN GESER (N/M2 ) µ = KEKENTALAN DINAMIK (ND/M2 ) DALAM BEBERAPA MASALAH MENGENAI GERAK CAT CAIR, KEKENTALAN ABSOLUT DIHUB DENGAN RAPAT MASSA (RAPAT JENIS) DALAM BENTUK : DIMANA ; V = KEKENTALAN KINEMATIK (M2 /D) VISKOSITAS
  • 61.
    PENGENALAN FLUIDA DAN PARAMATERFISIK 3.KOMPRESIBILITAS (KEMAMPATAN) YAITU, PERUBAHAN (PENGECILAN) VOLUME KRN ADANYA PERUBAHAN (PENAMBAHAN) TEKANAN, YANG DITUNJUKAN OLEH PERBANDINGAN ANTARA PERUBAHAN TEKANAN DAN PERUBAHAN VOLUME TERHADAP VOLUME AWAL. PERBANDINGAN TERSEBUT, DIKENAL DENGAN MODULUS ELASTISITAS, DENGAN RUMUS : SATUAN K = N/M2 ATAU
  • 62.
    PENGENALAN FLUIDA DAN PARAMATERFISIK•JENIS ALIRAN FLUIDA 1. ALIRAN LAMINER ALIRAN DENGAN FLUIDA YANG BERGERAK DALAM LAPISAN – LAPISAN, ATAU LAMINA–LAMINA DENGAN SATU LAPISAN MELUNCUR SECARA LANCAR . DALAM ALIRAN LAMINAR INI VISKOSITAS BERFUNGSI UNTUK MEREDAM KECENDRUNGAN TERJADINYA GERAKAN RELATIF ANTARA LAPISAN. SEHINGGA ALIRAN LAMINAR MEMENUHI HUKUM VISKOSITAS NEWTON. 2. ALIRAN TURBULEN ALIRAN DIMANA PERGERAKAN DARI PARTIKEL – PARTIKEL FLUIDA SANGAT TIDAK MENENTU KARENA MENGALAMI PERCAMPURAN SERTA PUTARAN PARTIKEL ANTAR LAPISAN, YANG MENGAKIBATKAN SALING TUKAR MOMENTUM DARI SATU BAGIAN FLUIDA KEBAGIAN FLUIDA YANG LAIN DALAM SKALA YANG BESAR. DALAM KEADAAN ALIRAN TURBULEN MAKA TURBULENSI YANG TERJADI MEMBANGKITKAN TEGANGAN GESER YANG MERATA DISELURUH FLUIDA SEHINGGA MENGHASILKAN KERUGIAN – KERUGIAN ALIRAN.
  • 63.
    PENGENALAN FLUIDA DAN PARAMATERFISIK 3.ALIRAN TRANSISI ALIRAN TRANSISI MERUPAKAN ALIRAN PERALIHAN DARI ALIRAN LAMINAR KE ALIRAN TURBULEN. ALIRAN-ALIRAN FLUIDA TERSEBUT, DITENTUKAN BERDASARKAN BILANGAN REYNOLDS, DENGAN KONSEP DASAR : DIMANA ; V = KECEPATAN RATA-RATA FLUIDA (M/D) D = DIAMETER DALAM PIPA (M) Ρ = RAPAT JENIS FLUIDA (KG/M3 ) µ = VISKOSITAS DINAMIK (ND/M2 )
  • 64.
    PENGENALAN FLUIDA DAN PARAMATERFISIK STANDARTBILANGAN REYNOLDS : a.RE < 2300 = ALIRAN LAMINER b.2300 < RE < 4000 = ALIRAN TRANSISI ( BILANGAN REYNOLDS KRITIS) c.RE > 4000 = ALIRAN TURBULEN
  • 65.
    PENGENALAN STATIKA FLUIDA (HIDROSTATIK) HIDROSATIKAADALAH ILMU YANG MEMPELAJARI PERILAKU ZAT CAIR DALAM KEADAAN DIAM. • KONSEP TEKANAN TEKANAN : JUMLAH GAYA TIAP SATUAN LUAS DIMANA ; P = TEKANAN (N/M2 ) F = GAYA (N) A = LUAS (M2 ) h gh A V g A Vg A mg P A F Pessure ρρ ρ ==== ==Pr
  • 66.
    PENGENALAN STATIKA FLUIDA (HIDROSTATIK) BAROMETER ALATUNTUK MENGUKUR TEKANAN UDARA MENGGUNAKAN CAIRAN MERCURI / HG DENGAN MASSA JENIS 13.6 GR/CC KETIKA MENGUKUR DI PANTAI, MAKA TINGGI CAIRAN BAROMETER ADALAH 76 CM DENGAN PERCEPATAN GRAVITASI 9.8 M/S2 P = ρ G H = 13600 KG/M3 X 9.8 M/S2 X 0.76 M P = 101.3 KPA = 1 ATMP = P atmosphere + P gauge 1 Atm = 101.3 kPa = 76 cmHg = 760 Torr
  • 67.
    PENGENALAN STATIKA FLUIDA (HIDROSTATIK) PERINSIPPASCAL : •TEKANAN YANG DIBERIKAN PADA SUATU CAIRAN YANG TERTUTUP AKAN DITERUSKAN TANPA BERKURANG KE SEGALA TITIK DALAM FLUIDA DAN KE DINDING BEJANA (BLAISE PASCAL 1623-1662) •TEKANAN ADALAH SAMA DI SETIAP TITIK PADA KEDALAMAN YANG SAMA
  • 68.
    MASSA JENIS MASIH INGATKAHANDA DEFINISI MASSA JENIS (Ρ), YAITU MASSA (M) SAMPEL SUATU BENDA DIBAGI DENGAN VOLUMNYA (V); (Ρ) = M / V
  • 69.
    TEKANAN TEKANAN YANG DIDEFINISIKANSEBAGAI GAYA YANG BEKERJA TEGAK LURUS PADA SUATU BIDANG DIBAGI DENGAN BIDANG ITU. TEKANAN = GAYA/ LUAS P = F / A
  • 70.
    DEFINISI TEKANAN MENYATAKAN BAHWATEKANAN BERBANDING TERBALIK DENGAN LUAS BIDANG DIMANA GAYA BEKERJA. UNTUK GAYA YANG SAMA, LUAS BIDANG YANG KECIL AKAN MENGALAMI TEKANAN YANG LEBIH BESAR. TEKANAN YANG BESAR LEBIH MUDAH MERUSAK BIDANG DARI PADA TEKAKAN YANG KECIL.
  • 71.
    APAKAH SATUAN TEKANAN? UNTUKSATUAN TEKAKAN ADALAH N/M² BLAISE PASCAL SEBAGAI PENEMU HUKUM PACKAL SATUAN INI DIBERI NAMA PASCAL (DISINGKAT PA). 1 PA = 1 N/M² SATUAN TEKANAN YANG UMUM DIJUMPAI DALAM KESEHARIAN BERIKUT KONVERSINYA JIKA DINYATAKAN DALAM N/M² ATAU PA.
  • 72.
    BEBERAPA SATUAN TEKANAN YANGUMUM NAMA NILAI (N/M² = PA) 1 PACAL (PA) 1 1 BAR 1,00 X 10 1 ATMOSFER 1,01 X 10 1 MMHG 1,33 X 10² 1 TORR 1,33 X 10² 1 LB/IN² (PSI) 6,89 X 10³
  • 73.
    TEKANAN HIDROSTATIS • ADALAHTEKANAN ZAT CAIR YANG HAYA DISEBABKAN OLEH BERATNYA SENDIRI. • GAYA GRAVITASI MENYEBABKAN ZAT CAIR DALAM SUATU WADAH SELALU TERTARIK KEBAWAH.MAKIN TINGGI ZAT CAIR DALAM WDAH, MAKIN BERAT ZAT CAIR ITU SEHINGGA MAKIN BESAR TEKANAN YANG DIKERJAKAN ZAT CAIR PADA DASAR WADA.
  • 74.
    PENURUNAN RUMUS TEKANAN HIDROSTATIS BAYANGKANLUAS PENAMPANG PERSEGI PANJANG P X L, YAG TERLETAK PADA KEDALAMAN H DIBAWAH PERMUKAAN ZAT CAIR (MASSA JENIS = Ρ ) VOLUM ZAT CAT CAIR DIDALAM BALOK = P X L X H, SEHINGGA MASSA ZAT CAIR DIDALAM BALOK ADALAH: M = Ρ X V = Ρ X P X L X H BERAT ZAT CAIR DIDALAM BALOK, F = M X G = Ρ X P X L X H X G
  • 75.
  • 76.
    TEKANAN ZAT CAIR •PH = F/A =Ρ X P X I X H X G / P X L =Ρ X G X H JADI, TEKANAN HIDROSTATIS ZAT CAIR (PH) PH =Ρ X G X H
  • 77.
    CONTOH • SUATU WADAHBERISI RAKSA (MASSA JENIS 13 600 KG/M³) SETINGGI 76 CM. BERAPA TEKANAN HIDROSTATIS YANG BEKERJA PADA DASAR WADAH ITU?
  • 78.
    JAWAB MASSA JENIS RAKSAΡ = 13 600 KG/M³ TINGGI RAKSA H = 76 CM =0,76 M PERCEPATAN GRAVITASI = 9,8 M/S² MAKA: PH=Ρ X G X H =(13 600KG/M³ X 9,8M/S² X 0,76M)
  • 79.
    TEKANAN GAUGE • ADALAHSELISIH ANTARA TEKANAN YANG TIDAK DIKETAHUI DENGAN TEKANAN ATMOSFER (TEKANAN UDARA LUAR). NILAI TEKANAN YANG DIUKUR OLEH ALAT PENGUKUR TEKANAN ADALAH TEKANAN GAUGE. ADAPUN TEKANAN SESUNGGUHNYA DISEBUT TEKANAN MUTLAK. • TEKANAN MUTLAK = TEKANAN GAUGE + TEKANAN ATMOSFER • P = P GAUGE + P ATMOSFER
  • 80.
    HUKUM-HUKUM DASAR FLUIDA STATIS•HUKUM POKOK HIDROSTATIKA • HUKUM PASCAL • HUKUM ARCHIMEDES
  • 81.
    HUKUM POKOK HIDROSTATIKA ADALAHBAHWA TITIK YANG TERLETAK PADA BIDANG DATAR YANG SAMA DIDALAM ZAT CAIR YANG SEJENIS MEMILIKI TEKANAN (MUTLAK) YANG SAMA. HUKUM HIDROSTATIKA KITA PEROLEH: PA = PB P = PO+ΡGH
  • 82.
    HUKUM PASCAL • KETIKAANDA MEMERAS UJUNG KANTONG PLSTIK BERISI AIR YANG MEMILIKI BANYAK LUBANG, AIR MEMANCAR DARI SETIAP LUBANG DENGAN SAMA KUATNYA. HASIL PERCOBANN INILAH YANG DIAMATI OLEH BLAISE PASCAL. KEMUDIAN MENYIMPULKAN DALAM HUKUM PASCAL YANG BERBUNYI: TEKANANYANG DIBERIKANPADAZAT CAIR DALAMRUANG TERTUTUP DITEUSKANSAMA BESAR KE SEGALAARAH.
  • 83.
    DONGKRAK HIDROLIK PRINSIP KERJASEBUAH DONGKRAK HIDROLIK F1 F2 A1 1 2 A2 PA1 PA2 CAIRAN (OLI)
  • 84.
    DONKRAT HIDROLIK TERDIRIDARI BEJANA DENGAN DUA KAKI (KAKI 1 DAN KAKI 2) YANG MSING-MASING DIBERI PENGISAP. PENGHISAP 1 MEMILKI LUAS PENAMPANG A1 (LEBIH KECIL) DAN PENGISAP 2 MEMILIKI LUAS PENAMPANG A2 (LEBIH BESAR). BENJANA DIISI DENGAN ZAT CAIR (OLI).
  • 85.
    JIKA PENGISAP 1ANDA TEKAN DENGAN GAYA F1,MAKA ZAT CAIR AKAN MENEKAN MENGISAP 1 KE ATAS DENGAN GAYA PA1 SEHINGGA TERJADI KESEIMBANGAN PADA PENGISAP 1 DAN BERLAKU. PA1 = F1 ATAU P =F1 / A1 SESUAI DENGAN PASCAL BAHWA TEKANAN PADA ZAT CAIR DALAM RUANG TERTUTUP DITERUSKAN SAMA BESAR KESEGALA ARAH .
  • 86.
    MAKA PADA PENGISAP2 BEKERJA GAYA KE ATAS PA2 = F2 ATAU P =F2 / A2 MAKA: F1 / A1 = F2 / A2 F2 = A2 / A1 X F1
  • 87.
  • 88.
    JIKA SUATU BENDAYANG DICELUPKAN DALAM SUATU ZAT CAIR MENDAPAT GAYA KE ATAS SEHINGGA BENDA KEHILANGAN SEBAGIAN BERATNYA (BERATNYA MENJADI BERAT SEMU). GAYA KEATAS INI DISEBUT SEBAGAI GAYAAPUNG, YAITU SUATU GAYA KEATAS YANG DIKERJAKAN OLEH ZAT CAIR PADA BENDA. MUNCULNYA GAYA APUNG ADALAH KONSUKUENSI DARI TEKANAN ZAT CAIR YANG MENINGKAT DENGAN KEDALAMAN. DENGAN DEMIKIAN BERLAKU: GAYAAPUNG = BERAT BENDADIUDARA- BERAT
  • 89.
  • 90.
    ASAL MULA ARHIMEDESMENEMUKAN HUKUMNYA: • SEBAIKNYA KITA MEMAHAMI ARTI DARI “VOLUM AIR YANG DIPINDAHKAN.” JADI, SUATU BENDA YANG DICELUPKAN SELURUHNYA DENGAN ZAT CAIR SELALU MENGGANTIKAN VOLUM ZAT CAIR YANG SAMA DENGAN VOLUM BENDA ITU SENDIRI. • MENGAITKAN ANTARA GAYA APUNG YANG DIRASAKAN DENGAN VOLUM ZAT CAIR YANG DIPINDAHKAN BENDA.
  • 91.
  • 92.
    HUKUM ARCHIMEDES BERBUNYI GAYAAPUNG YANG BEKERJA PADA SUATU BENDA YANG DICELUPKAN SEBAGIAN ATAU SELUHNYA KE DALAM SUATU FLUIDA SAMA DENGAN BERAT FLUIDA YANG DIPINDAHKAN OLEH BENDA TERSEBUT.
  • 93.