Mekanika fluida

1. Prinsip Fluida Statis dan Dinamis
menggunakan persamaan
kontinuitas, momentum, dan energi,
termasuk persamaan Bernoulli
(Bagian 1).
Oleh:Dilla Wahyuni

2. Bahan Kajian
Fluida statis dan dinamis
• Konservasi Massa
• Persamaan Momentum untuk inertial control
volume (persamaan euler)

3. Fluida Statis
Fluida statis adalah fluida yang tidak bergerak. Pada fluida statis,
tidak ada gaya geser yang bekerja pada fluida. Hal ini berarti
bahwa tekanan pada semua titik dalam fluida statis sama. Contoh
fluida statis adalah air dalam gelas yang diam.

4. Fluida Dinamis
Fluida dinamis adalah fluida yang bergerak. Pada fluida dinamis,
terdapat gaya geser yang bekerja pada fluida. Hal ini berarti bahwa
tekanan pada berbagai titik dalam fluida dinamis dapat berbeda.
Contoh fluida dinamis adalah air yang mengalir di sungai.

5. Konversi Massa
Konversi massa fluida mengacu pada proses
mengubah massa fluida dari satu satuan ke
satuan lain. Fluida dapat berupa zat cair atau
gas.

6. Hukum Konservasi Massa menyatakan bahwa massa total fluida yang mengalir
melalui suatu sistem tertutup selalu konstan. Hukum ini dapat dirumuskan
sebagai berikut:
ρ₁A₁V₁ = ρ₂A₂V₂
Di mana:
ρ₁ dan ρ₂ adalah massa jenis fluida di titik 1 dan 2
A₁ dan A₂ adalah luas penampang aliran di titik 1 dan 2
V₁ dan V₂ adalah kecepatan fluida di titik 1 dan 2

7. Jenis Konversi Massa
Konversi massa jenis: Mengubah massa jenis
fluida dari satu satuan ke satuan lain.
Konversi massa total: Mengubah massa total
fluida dari satu satuan ke satuan lain.

8. Persamaan Momentum untuk inertial
control volume
Merupakan persamaan integral yang menghubungkan gaya yang
bekerja pada volume kontrol dengan laju perubahan momentum
fluida di dalamnya. Persamaan ini didasarkan pada Hukum
Kedua Newton, yang menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada
suatu benda sama dengan massa benda dikalikan dengan
percepatannya

9. Rumus Persamaan Euler
∂(ρV)/∂t + ∇ · (ρVV) = -∇p + ∇ · τ + ρg
Rincian istilah:
∂(ρV)/∂t : Mewakili laju perubahan momentum dalam volume kendali (t =
waktu).
∇ · (ρVV) : Mewakili fluks momentum konvektif bersih yang masuk dan
keluar volume kontrol (∇ adalah operator del).
-∇p : Mewakili gaya tekanan yang bekerja pada elemen fluida (p = tekanan).
∇ · τ : Merupakan gaya viskos yang bekerja pada elemen fluida (τ = tensor
tegangan viskos).
ρg : Mewakili gaya benda akibat gravitasi yang bekerja pada elemen fluida
(ρ = massa jenis, g = percepatan gravitasi).

10. Persamaan Euler yang diterapkan dalam
mekanika fluida
• Menghitung kecepatan aliran : Dengan menyelesaikan persamaan beserta persamaan lain yang
relevan (misalnya persamaan kontinuitas), Anda dapat menentukan distribusi kecepatan dalam
suatu medan aliran.
• Menganalisis gaya tekanan : Persamaan ini memungkinkan Anda memahami bagaimana variasi
tekanan mempengaruhi pergerakan fluida.
• Memprediksi gaya hambat : Dengan mempertimbangkan gaya viskos dalam persamaan, Anda
dapat memperkirakan gaya hambat yang diberikan oleh suatu fluida pada suatu benda yang
bergerak melewatinya.
• Merancang mesin fluida : Persamaan ini memainkan peran penting dalam desain dan analisis
pompa, turbin, dan sistem aliran fluida lainnya.

11. Contoh soal
Sebuah kereta dengan massa 1000 kg bergerak dengan
kecepatan 10 m/s. Sebuah gaya sebesar 2000 N
diterapkan pada kereta selama 5 detik. Berapakah
kecepatan kereta setelah 5 detik?

12. Diketahui:
Massa kereta (m) = 1000 kg
Kecepatan awal kereta (v₀) = 10 m/s
Gaya yang diterapkan (F) = 2000 N
Durasi gaya diterapkan (t) = 5 detik
Penyelesaian
Ditanya:
Kecepatan kereta setelah 5 detik (v)
Rumus:
Hukum II Newton: F = ma
Persamaan gerak lurus: v = v0 + at
Penyelesaian:
1. Menghitung percepatan kereta
F = ma
2000 N = 1000 kg ×a
a = 2 m/s²
2.Menghitung kecepatan kereta setelah 5 detik
v = v0 + at
v = 10 m/s + 2 m/s² × 5 s
v = 20 m/s

13. Terima
Kasih