Transcript 8. Fluida2-FAN-YSO

Faruq kelas p = 085607979092
Fenta kelas c = 085851264612
Jandel kelas M = 085710005296
Habib kelas K = 087759622378
FISIKA FLUIDA
YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc
yusronsugiarto.lecture.ub.ac.id
0852-3589-0508
Fluida Mengalir
Kontinuitas
Persamaan Bernouli
Viskositas
Fluida Mengalir
Statik: rapat massa & tekanan
kecepatan alir
Fluida dinamik/
bergerak
Beberapa anggapan (model) yang digunakan:
•Tak kompressibel (incompressible)
•Temperaturnya tidak bervariasi
•Alirannya tunak, sehingga kecepatan dan tekanan fluida tidak
bergantung terhadap waktu
•Alirannya laminer
•Alirannya tidak berrotasi (irrotational)
•Tidak kental
SIFAT-SIFAT ALIRAN FLUIDA
garis alir
Gerak partikel mengikuti lintasan yang teratur
(Satu sama lain tak pernah saling berpotongan)
Laminer (Stabil)
Laminer ~ V rendah
Gerak partikel mengikuti lintasan yang tak teratur
(Ada bagian yang berpusar)
Turbulen (Tak Stabil)
Turbulen ~ V tinggi
JENIS ALIRAN
• Aliran Laminer
• Setiap partikel bergerak dalam satu arah horisontal sehingga terjadi
lapisan-lapisan fluida dengan kecepatan berbeda
• Distribusi kecepatan tidak merata dan kuadratis
• Bila pada aliran laminer disemprotkan cairan berwarna, maka
cairan tadi akan bergerak horisontal searah dengan aliran
•Aliran laminer terjadi bila :
•Viskositas cairan tinggi
•Kecepatan aliran rendah
•Luas penampang pipa kecil
• Aliran Turbulen
• Ada partikel-partikel yang bergerak ke arah lain sehingga tidak ada
lagi lapisan-lapisan dengan kecepatan berbeda
•Bila pada aliran turbulen disemprotkan cairan berwarna, maka cairan
tersebut selain bergerak searah aliran juga ada yang bergerak ke arah
radial sehingga akan memenuhi seluruh penampang pipa
•Distribusi kecepatan lebih homogen
•Aliran turbulen terjadi bila :
•Viskositas cairan rendah
•Kecepatan aliran tinggi
•Luas penampang pipa besar
BILANGAN REYNOLD NR
• Tergantung pada rapat massa, viskositas, diameter dan
kecepatan
• Merupakan bilangan tak berdimensi
• Menentukan jenis aliran
• Bila NR < 2000  aliran laminer
• Bila NR> 4000  aliran turbulen
• bila 2000 < NR< 4000  aliran transisi/daerah kritis (critical
zone)
 kg m 
m
3
VD  m s 
NR 
 kg 
 

 m.s 
Dwiki (kelas P) 10 poin
Roziq kelas c 5 poin
Anik kelas c 5 poin
Soal
Bila sepanjang
pipa berdiameter
150 mm mengalir
gliserin pada 25
oC dengan
kecepatan 3,6 m/s
tentukan apakah
jenis alirannya
laminer atau
turbulen
Soal
Tentukan apakah aliran bersifat laminer atau
turbulen bila air pada temperatur 70o C mengalir
dalam K copper tube berdiameter 1 in dengan
kecepatan sebesar 285 L/min.
D  25,27 mm  25,27x103 m A  5,017x104 m 2


m3
3

L 
3 m
s
Q  285

  4,75x10
L
min  60000
s


min 
Q 4,75x103
m
 V 

9
,
468
A 5,017x10 4
s
  4,11x107
m2
2
VD

9,468(25,27x103 )

4,11x107
NR 
 5,821x105  4000
Aliran turbulen
Fluida Mengalir
Kontinuitas
Persamaan Bernouli
Viskositas
MENU HARI INI
FLUIDA IDEAL
Derajat gesekan internal fluida
Viskositas mendekati nol
 Encer (Nonviscous)
Kecepatan partikel pada suatu titik konstan
 Aliran Stabil (Tidak turbulen)
 Tak termampatkan (Incompressible)
Selama mengalir kerapatannya
konstan
A2
v1
v
P
A1
Dx1
Dm1  1 A1Dx1
 1 A1v1Dt
v2
Dx2
Dm2  2 A2v2 Dt
FLUIDA IDEAL
A2
v1
v
P
A1
Dx1
v2
Dx2
Dm2  2 A2v2 Dt
Dm1  1 A1Dx1
 1 A1v1Dt
Muatan kekal :
Dm1  Dm2
Persamaan
kontinyuitas
1 :  2  
Apabila fluida tak termampatkan
1 A1v1  2 A2v2
A1v1  A2 v2
Av = konstan
Debit (Fluks)
KONTINUITAS
Q1 = Q2
• A1 1 = A2  2
V1
V2
A1
A2
SOAL:
• Sebuah pipa lurus memiliki dua macam
penampang, masing-masing dengan luas
penampang 200 mm2 dan 100 mm2. Pipa
tersebut diletakkan secara horisontal, sedangkan
air di dalamnya mengalir dari penampang besar
ke penampang kecil. Jika kecepatan arus di
penampang besar adalah 2 m/s, tentukanlah:
• a. kecepatan arus air di penampang kecil, dan
• b. volume air yang mengalir setiap menit.
Fluida Mengalir
Kontinuitas
Persamaan Bernouli
Viskositas
Persamaan Bernoulli
Kecepatan rendah  tekanan tinggi
Kecepatan tinggi  tekanan rendah
kenapa Selembar kain
tipis ditiup dari bagian
atasnya, ternyata kain
tersebut naik ke atas?
Persamaan Bernoulli
– Terdiri dari :
• Energi tekanan
• Energi potensial dan energi kenetik
• energi karena gesekan (friction loss)
PERSAMAAN BERNOULLI
v2
v1
P1A1 Dx
1
y1
Dx2
y2
Teorema Usaha - Energi :
Dm
W  K U
DV
( P1  P2 )DV  12 ( Dm)v22  12 ( Dm)v12  Dmgy2  Dmgy1
P2A2

P1  P2  12 v22  12 v12  gy2  gy1
P1  12 v12  gy1  P2  12 v22  gy2
W1  F1Dx1
 P1 A1Dx1
 PD
1 V
W2   F2 Dx2
Persamaan Bernoulli
  P2 A2 Dx2
 P2 DV
P  12 v 2  gy  konstan
Usaha total :
W  ( P1  P2 ) DV
Perubahan energi kinetik :
DK  12 ( Dm)v22  12 ( Dm)v12
Perubahan energi potensial :
DU  Dmgy2  Dmgy1

Berdasar konsep kerja – energi
P + ½v2 + gh = konstan
P1 + ½v12 + gh1 =P2 + ½v22 + gh2
Soal
Air mengalir sepanjang pipa horisontal,
penampang tidak sama besar. Pada tempat
dengan kecepatan air 35 cm/det tekanannya
adalah 1 cmHg. Tentukanlah tekanan pada
bagian pipa dimana kecepatan aliran airnya
65 cm/det.(g = 980 cm/det2) !
kelas c 10poin
as c 1o poin
P1 = 1 cmHg = 13328 dyne/cm2
A1
A2
Fluida Mengalir
Kontinuitas
Persamaan Bernouli
Viskositas
MENU HARI INI
Aliran Viskos
• Kenapa aliran sungai
terdapat perbedaan
kecepatan aliran pada
titik tengah dengan
pinggir sungai ?
• Adanya gaya gesek antara
fluida dan dinding
Fluida ideal
Fluida real
Viskositas
P1
P2
L
Viskositas / kekentalan dapat dibayangkan sebagai
gesekan antara satu bagian dengan bagian yang
lain dalam fluida.
Viskositas
P1
P2
L
F = gaya gesek antara dua lapisan zat
cair yang mengalir
= angka kekentalan = viskositas
A= luas permukaan
V = kecepatan mengalir sepanjang L
L
Viskositas
P1
P2
L
Debit alir ( volum per detik)
 = Viskousitas = 10-3 Pa (air)
= 3 – 4 .10-3 Pa (darah)
r = jari-jari pembuluh, L = Panjang
P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu
Viskositas
 = Viskousitas = 10-3 Pa (air)
= 3 – 4 .10-3 Pa (darah)
r = jari-jari,
L = Panjang
P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu
Debit aliran fluida dipengaruhi oleh tahanan yang tergantung pd:
•
Panjang pembuluh
•
Diameter pembuluh
•
Viskous / kekentalan zat cair (pada darah normal kekentalan
3.5 kali air)
•
Tekanan
SOAL
Oli mesin dengan viskositas 0,2 N.s/m2
dilewatkan pada sebuah pipa berdiameter 1,8
mm dengan panjang 5,5 cm. Hitunglah beda
tekanan yang diperlukan untuk menjaga agar
laju alirannya 5,6 mL/menit !
TERIMA KASIH
YUSRON SUGIARTO, STP, MP, MSc