Fluida

FLUIDAFLUIDA

STATIKA FLUIDASTATIKA FLUIDA

Kerapatan zat cair.Kerapatan zat cair. Tekanan.Tekanan. Hubungan antara tekanan dan Hubungan antara tekanan dan

kedalaman pada statika fluida.kedalaman pada statika fluida. Hukum-Hukum HidrostatikaHukum-Hukum Hidrostatika

Prinsip PascalPrinsip Pascal Prinsip ArchimedesPrinsip Archimedes

KerapatanKerapatan

DefinisiDefinisi

Kerapatan Kerapatan adalah massa adalah massa mm dibagi dengan dibagi dengan volume volume VV

Vm

Satuan dari kerapatan (SI) adalah kg/m3

Contoh : KerapatanContoh : Kerapatan

Tubuh manusia dengan berat 690 N mengandung Tubuh manusia dengan berat 690 N mengandung 5,2 x 105,2 x 10-3-3 m m33 darah. darah.

(a) Tentukan berat dari darah ((a) Tentukan berat dari darah (darahdarah = 1060 = 1060

kg/mkg/m3)3). .

(b) Tuliskan berat tersebut dalam persentase (b) Tuliskan berat tersebut dalam persentase terhadap berat manusia tersebut.terhadap berat manusia tersebut.

Jawab:Jawab:

a)a) m m = = VV mm = (1060)(5,2x10 = (1060)(5,2x10-3-3) = 5,5 kg) = 5,5 kg

W = mg W = mg W = W = (5,5)(10) = 55 kg(5,5)(10) = 55 kg

b) Persentase = (55)/(690) b) Persentase = (55)/(690) 8% 8%

TEKANANTEKANAN

DEFINISIDEFINISI

Tekanan adalah gaya per satuan luas yang Tekanan adalah gaya per satuan luas yang dikerjakan oleh fluida tersebut.dikerjakan oleh fluida tersebut.

AF

P

Satuan dari tekanan (SI) adalah Pascal (Pa)1 atm = 101,3245 kPa = 760 mmHg = 760 torrTekanan gauge adalah perbedaan tekanan absolut dan tekanan atmosfer.

Hubungan Antara Tekanan Dan Hubungan Antara Tekanan Dan Kedalaman Pada Statika FluidaKedalaman Pada Statika Fluida

Semakin dalam seorang penyelam Semakin dalam seorang penyelam menyelam di dalam suatu cairan semakin menyelam di dalam suatu cairan semakin kuat cairan tsb. mene-kan tubuhnya dan kuat cairan tsb. mene-kan tubuhnya dan semakin besar tekanan yang dialaminya.semakin besar tekanan yang dialaminya.

Untuk menemukan hubungan antara Untuk menemukan hubungan antara tekanan dan kedalaman, maka diterapkan tekanan dan kedalaman, maka diterapkan Hukum II Newton terhadap suatu elemen Hukum II Newton terhadap suatu elemen volume cairan.volume cairan.

Hubungan Antara Tekanan Dan Kedalaman Hubungan Antara Tekanan Dan Kedalaman Pada Statika Fluida (Lanjutan)Pada Statika Fluida (Lanjutan)

012 mghAPAPFy

mghAPAP 12

hAVm Tetapi

sehingga

ghPP 12

Hubungan Antara Tekanan Dan Kedalaman Hubungan Antara Tekanan Dan Kedalaman Pada Statika Fluida (Lanjutan)Pada Statika Fluida (Lanjutan)

Tekanan pada sembarang titik di dalam suatu cairan bergantung kepada jarak vertikal h yaitu kedalaman titik tersebut terhadap permukaan cairan.

Gaya Pada Dinding Sebuah Dam Gaya Pada Dinding Sebuah Dam SegiempatSegiempat

luardiudaraatasdiudaraairR FFFF

whPdhwPdywP oo

d

y 0

.

wdPdywgyP o

d

o 0

..

2

0 21

.. gwddyygwd

Prinsip PascalPrinsip Pascal

Tekanan yang bekerja pada cairan tertutup Tekanan yang bekerja pada cairan tertutup diteruskan tanpa berkurang ke tiap titik diteruskan tanpa berkurang ke tiap titik dalam fluida dan ke dinding wadah.dalam fluida dan ke dinding wadah.

12 PP

1

212

1

1

2

2

AA

FFAF

AF

Contoh Pemakaian Prinsip PascalContoh Pemakaian Prinsip Pascal Sebuah pengungkit mobil hidrolik Sebuah pengungkit mobil hidrolik

piston 1 memiliki jari-jari 0,0120 m piston 1 memiliki jari-jari 0,0120 m dan massanya dapat diabaikan. Piston dan massanya dapat diabaikan. Piston 2 memiliki jari-jari 0,150 m. Berat dari 2 memiliki jari-jari 0,150 m. Berat dari mobil dan piston 2 adalah 20.500 N. mobil dan piston 2 adalah 20.500 N. Pengungkit ini menggunakan oli Pengungkit ini menggunakan oli dengan kerapatan 8x10dengan kerapatan 8x1022 kg/m kg/m33. Berapa . Berapa gaya Fgaya F11 yang diperlukan untuk yang diperlukan untuk

menopang mobil dan piston 2 jika menopang mobil dan piston 2 jika permukaan bawah dari piston 1 dan permukaan bawah dari piston 1 dan piston 2:piston 2:

a) samaa) sama

b) memiliki perbedaan ketinggian b) memiliki perbedaan ketinggian seperti gambar dengan seperti gambar dengan hh = 1,1 m = 1,1 m

SolusiSolusi

a) Dengan menggunakan A = r2, diperoleh:

22

21

22

121

r

rF

AA

FF N 131

150,0

012,020500

2

2

b) Karena ketinggian dasar kedua piston tidak samamaka P2 = P1 + gh

sehingga 212

2

21

21 rghr

rFF

N 127

Contoh alat ukur yang Contoh alat ukur yang menggunakan prinsip tekananmenggunakan prinsip tekanan

P2 = Patm + ghPatm = 0 Pa + gh

Prinsip ArchimedesPrinsip Archimedes Jika kita berusaha mendorong bola ke dalam suatu Jika kita berusaha mendorong bola ke dalam suatu

cairan maka akan dirasakan bahwa cairan akan cairan maka akan dirasakan bahwa cairan akan mendorong bola kembali ke atas dengan suatu mendorong bola kembali ke atas dengan suatu gaya, gaya tersebut disebut gaya apung.gaya, gaya tersebut disebut gaya apung.

Sebuah benda yang seluruhnya atau sebagian tercelup dalam fluida diapungkan ke atas oleh gaya yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan.

Definisi

cairanB WF

Sebuah papan kayu (Sebuah papan kayu ( = 550 kg/m = 550 kg/m33) ) bujur sangkar dengan panjang sisi 4 m bujur sangkar dengan panjang sisi 4 m dan tebal 0,3 m.dan tebal 0,3 m.

(a) Tentukan apakah papan tersebut (a) Tentukan apakah papan tersebut mengapung di air ayau tidak?mengapung di air ayau tidak?

(b) Jika mengapung, berapa bagiankah (b) Jika mengapung, berapa bagiankah tebal papan tsb. yang terbenam dalam airtebal papan tsb. yang terbenam dalam air

Jawab:Jawab:

(a)(a) Berat dari papan = (Berat dari papan = (papanpapan VVpapanpapan))gg

= (550)(4,8)(9,8) = 26000 N= (550)(4,8)(9,8) = 26000 N

Gaya apung maksimum = (Gaya apung maksimum = (airair VVpapanpapan))gg

= = (1000)(4,8)(9,8) = 47 000 N(1000)(4,8)(9,8) = 47 000 N

(b) (b) ghW aircairan x4x426000

8,94x4)1000(26000h m 17,0

Dinamika FluidaDinamika Fluida

Fluida yang mengalir dapat memiliki keadaan:Fluida yang mengalir dapat memiliki keadaan:– Tunak dan tidak tunakTunak dan tidak tunak– Kompresibel dan tiak kompresibelKompresibel dan tiak kompresibel– Kental dan tidak kentalKental dan tidak kental– Rotasional dan tidak rotasionalRotasional dan tidak rotasional

Untuk fluida ideal, maka diasumsikan bahwa Untuk fluida ideal, maka diasumsikan bahwa keadaan fluida tersebut adalah tunak, tidak keadaan fluida tersebut adalah tunak, tidak kompresibel, tidak kental dan tidak rotasional.kompresibel, tidak kental dan tidak rotasional.

StreamlinesStreamlines

Ketika aliran dalam keadaan tunak, Ketika aliran dalam keadaan tunak, streamlines biasanya sering digunakan streamlines biasanya sering digunakan untuk menunjukkan jejak dari partikel untuk menunjukkan jejak dari partikel fluida. Streamline adalah garis-garis pada fluida. Streamline adalah garis-garis pada fluida, sehingga garis singgung pada fluida, sehingga garis singgung pada streamline tersebut di setiap titik searah streamline tersebut di setiap titik searah dengan kecepatan fluida pada titik tersebut.dengan kecepatan fluida pada titik tersebut.

Aliran tunak seringkali disebut sebagai Aliran tunak seringkali disebut sebagai aliran streamline.aliran streamline.

Persamaan KontinuitasPersamaan Kontinuitas Jika fluida memasuki suatu pipa dengan Jika fluida memasuki suatu pipa dengan

laju yang tetap maka fluida tersebut juga laju yang tetap maka fluida tersebut juga harus meninggal pipa tersebut dengan laju harus meninggal pipa tersebut dengan laju yang sama, asumsikan bahwa tidak ada yang sama, asumsikan bahwa tidak ada kebocoran pada dinding pipa. Aliran massa kebocoran pada dinding pipa. Aliran massa fluida per detik yang melewati pipa disebut fluida per detik yang melewati pipa disebut laju aliran massa.laju aliran massa.

Laju aliran massa (Laju aliran massa (AvAv) memilik nilai yang ) memilik nilai yang sama di setiap posisi sepanjang pipa yang sama di setiap posisi sepanjang pipa yang memiliki satu titik masuk dan satu titik keluar memiliki satu titik masuk dan satu titik keluar untuk aliran fluida. Untuk dua posisi di untuk aliran fluida. Untuk dua posisi di sepanjang pipa berlaku: sepanjang pipa berlaku:

11AA11vv11 = = 22AA22vv22

Dengan Dengan = rapat massa fluida(kg/m = rapat massa fluida(kg/m33)) AA = Luas penampang lintang dari pipa (m = Luas penampang lintang dari pipa (m22)) vv = laju fluida (m/s) = laju fluida (m/s)

Persamaan KontinuitasPersamaan Kontinuitas

Untuk fluida ideal, berlaku Untuk fluida ideal, berlaku 11 = = 22

sehingga: sehingga: AA11vv11 = = AA22vv22

Kuantitas Kuantitas Av Av menunjukkan laju aliran menunjukkan laju aliran volume dari fluida.volume dari fluida.

QQ = laju aliran volume = = laju aliran volume = AvAv

Persamaan KontinuitasPersamaan Kontinuitas

Persamaan BernoulliPersamaan Bernoulli

Ketika fluida mengalir dalam pipa Ketika fluida mengalir dalam pipa horisontal dan memasuki pipa yang horisontal dan memasuki pipa yang memiliki penampang lintang mengecil, memiliki penampang lintang mengecil, tekanan dari fluida menjadi lebih kecil.tekanan dari fluida menjadi lebih kecil.


Dalam aliran yang tunak, tidak kental, dan Dalam aliran yang tunak, tidak kental, dan tiak kompresible fluida dengan rapat massa tiak kompresible fluida dengan rapat massa , tekanan , tekanan PP, kecepatan , kecepatan vv dan ketinggian dan ketinggian yy dihitung dari dua titik (1 dan 2) terkaitan dihitung dari dua titik (1 dan 2) terkaitan dengan persamaan:dengan persamaan:

Tetapi nilai tersebut tetap untuk setiap Tetapi nilai tersebut tetap untuk setiap posisi dalam aliran sehingga: posisi dalam aliran sehingga:

PP + ½ + ½ vv22 + + gygy = konstan = konstan


22221

211 2

121

gyvPgyvP

Applet tentang FluidaApplet tentang Fluida

Fluida

Documents

Transcript of Fluida