parameter fisik fluida

7/23/2019 parameter fisik fluida

1/38

SI-2131SI-2131Mekanika Fluida & HidrolikaMekanika Fluida & Hidrolika

Parameter Fisik FluidaParameter Fisik Fluida

Joko Nugroho, ST. MT. PhD.Joko Nugroho, ST. MT. PhD.


2/38

Silabus SI-2131Silabus SI-2131

Pengertian dan pemahaman mengenaikarakteristik fisik fluida, sifatpengalirannya dan interaksi antara

dinamika aliran fluida dengan mediapengalirannya.


3/38

Materi PerkuliahanMateri Perkuliahan

Minggu Topik SubTopik

1. Parameter Fisik Fluida Densitas, viskositas dan kompresibilitas fluida

2. Statika Fluida Keseimbangan fluida statis pada pintu, dam danbangunan air.

3. Kinematika Fluida Garis alir, fungsi alir, vektor kecepatan dan percepatan

. Pengenalan Dinamika Fluida !ontrol volume, Pers momentum, "e#ton $$

%. Pengenalan Dinamika Fluida Persamaan Kontin&uitas Persamaan 'nergi

(. )liran pada Saluran *ertutup Karakteristik )liran, Karakteristik Pipa, Ke+ilangan'neri

-. )liran pada Saluran *ertutup )nalisis aliran pada Pipa bercabang paralel dan nonparalel

. /0$)" *'"G) S''S*'


4/38

Materi PerkuliahanMateri PerkuliahanMinggu TopikTopik SubtopikSubtopik

4. )liran pada saluran *erbuka Karakteristik )liran.Karakteristik +idrolis saluran , Distribusi

Kecepatan, Distribusi *ekanan, *inggi 'neri)liran

15. )liran pada saluran *erbuka 6 Persamaan momentum "e#ton $$6 Persamaan eneri 7ernaulli

6 'nergi dan ga&a k+as

11. )liran pada saluran *erbuka 6 )liran Kritis6 7ilangan Froude

12. )liran pada saluran *erbuka 6 )liran Seragam6 et+oda anning, !+e8& dan Strickler

13. )liran pada saluran *erbuka Ga&a seret dan kecepatan iin

1. )liran pada saluran *erbuka )liran di+ilir sebua+ ambang taam,

1%. )liran pada saluran *erbuka )liran di+ilir sebua+ ambang mercu,


5/38

Mekanika FluidaMekanika Fluida

Ilmu tentang aliran fluida secara garis besarIlmu tentang aliran fluida secara garis besar

diklasifikasikan menadi! hidrolika dandiklasifikasikan menadi! hidrolika dan

hidrodinamikahidrodinamika

HidrolikaHidrolika! fluida air, dikembangkan dari! fluida air, dikembangkan daripenelitian eksperimental, bersifat empiris.penelitian eksperimental, bersifat empiris.

HidrodinamikaHidrodinamika! dikembangkan secara teoritis.! dikembangkan secara teoritis.

"idrolika dan "idrodinamika akhirnya menyatu"idrolika dan "idrodinamika akhirnya menyatu

menadimenadi Mekanika FluidaMekanika Fluida..


6/38

Mekanika FluidaMekanika Fluida

Mekanika fluida bisa dibagi menadi!Mekanika fluida bisa dibagi menadi!

Statika fluidaStatika fluida

#inematika fluida#inematika fluidaDinamika fluidaDinamika fluida


7/38

PendahuluanPendahuluan

!uadu"t di Italia #an$ diban$un

ban$sa roma%i


8/38

Sketsa aliran 'luida dipermukaan oleh (eonardo da

)in"i


9/38

Sketsa aliran fluida dalam suatu pelebaran dan aliran

fluida disekitar suatu benda oleh $eonardo da %inci.


10/38

#oefisien kontraksi dari#oefisien kontraksi darisuatu aliran et padasuatu aliran et pada

pipa & dimensi adalahpipa & dimensi adalah

'.()).'.()).

"arga ini sesuai dengan"arga ini sesuai dengan

hasil percobaan, yaituhasil percobaan, yaitu

mendekati '.('.mendekati '.('.


11/38

pakah Fluida itu*pakah Fluida itu*Jenis materi!Jenis materi!

Padat *solid+Padat *solid+ luida !luida !

-air-air asas

Tinauan terhadap sifat materi!Tinauan terhadap sifat materi! Susunan molekulSusunan molekul "ubungan gaya dan deformasi"ubungan gaya dan deformasi aya tangensial antar partikelaya tangensial antar partikel

/agaimanakah sifat materi 0at padat dan 0at alir1/agaimanakah sifat materi 0at padat dan 0at alir1


12/38

Parameter Fisik FluidaParameter Fisik Fluida

luida! cair *li2uid+ dan gasluida! cair *li2uid+ dan gas

#arakteristik fluida dapat ditinau dari segi!#arakteristik fluida dapat ditinau dari segi! #erapatan, berat enis, 3olume#erapatan, berat enis, 3olume

#ompresibilitas 4 kemampatan#ompresibilitas 4 kemampatan %iskositas 4 kekentalan%iskositas 4 kekentalan

Tegangan permukaanTegangan permukaan


13/38

Perbedaan +at "air ,li!uid dan $asPerbedaan +at "air ,li!uid dan $as

5at -air *li2uid+5at -air *li2uid+ IncompressibleIncompressible

Mempunyai 3olume tertentu pada tekanan danMempunyai 3olume tertentu pada tekanan dan

temperatur tertentu.temperatur tertentu. asas

-ompressible-ompressible

Selalu mengisi ruangSelalu mengisi ruang


14/38

.nit dan /imensi.nit dan /imensi

Dimensi dasar!Dimensi dasar! Panang, $Panang, $ Massa, MMassa, M 6aktu, T6aktu, T Suhu,Suhu,

/esaran turunan!/esaran turunan! $uas, $$uas, $&&

#ecepatan, $T#ecepatan, $T7)7)

#erapatan, M$#erapatan, M$7878

Satuan!Satuan! Panang! m *meter+Panang! m *meter+ 6aktu! s *second, detik+6aktu! s *second, detik+ Massa! kg *kilogram+Massa! kg *kilogram+


15/38

0ritish raitational S#stem ,00ritish raitational S#stem ,0

Satuan panang! kaki *ft+ Satuan 9aktu! detik Satuan gaya! pound *lb+ Temperatur! o

:bsolute temperatur! o; < o = >?@.(A Satuan massa! slug Satu pound gaya yang bekera pada benda

bermassa ) slug, akan mengakibatkan percepatan )

ft4det&

/enda dengan massa ) slug, akan memiliki berat8&,& lb.


16/38

International S#stem ,SIInternational S#stem ,SI

Satuan panang! meter *m+ Satuan 9aktu! detik *det+ Satuan gaya! ne9ton *N+ Temperatur! o-

:bsolute temperatur! o# < o- = &A8 Satuan massa! kilogram *kg+ Satu ne9ton gaya yang bekera pada benda

bermassa ) kilogram, akan mengakibatkan

percepatan ) m4det&

/enda dengan massa ) kg, akan memiliki berat @,B)N.


17/38

n$lish n$ineerin$ S#stem ,n$lish n$ineerin$ S#stem ,

Satuan panang! kaki *ft+ Satuan 9aktu! detik Satuan gaya! pound *lb+

:bsolute temperatur! o; Satuan massa! pound mass *lbm+ Satu pound gaya yang bekera pada benda

bermassa ) lbm, akan mengakibatkanpercepatan sebesar percepatan gra3itasi, yaitu8&,)A> ft4det&.


18/38

Te$an$an pada bidan$ 'luidaTe$an$an pada bidan$ 'luida

aya aya ;;pada sebuah bidang dapat diuraikanpada sebuah bidang dapat diuraikan

menadi!menadi! #omponen normal *tegak lurus terhadap bidang+


19/38

Properti FluidaProperti Fluida

Definisi7definisi!Definisi7definisi! #erapatan *Density+,#erapatan *Density+, < massa43olume, kg4m< massa43olume, kg4m88

%olume spesifik, %%olume spesifik, %ss


20/38

/ensitas 4 5erapatan/ensitas 4 5erapatan


21/38

Hukum as IdealHukum as Ideal

as merupakan 0at yang relatif sangat mudahas merupakan 0at yang relatif sangat mudahdimampatkan *dimampatkan *highly compressiblehighly compressible+.+.

Perubahan kerapatan gas berhubunganPerubahan kerapatan gas berhubungan

langsung dengan perubahan tekanan danlangsung dengan perubahan tekanan dantemperatur.temperatur.

RTp =P ! tekanan absolute! kerapatan

T ! temperatur absolute

;! konstanta gas


22/38

)iskositas)iskositas

Merupakan ukuran resistensi terhadapMerupakan ukuran resistensi terhadapdeformasi.deformasi.

aya gesek dalam fluida dihasilkan olehaya gesek dalam fluida dihasilkan oleh

kohesi dan pertukaran momentum antarkohesi dan pertukaran momentum antarmolekul7molekul fluida.molekul7molekul fluida.

Terdapat perbedaan perilaku antara cairanTerdapat perbedaan perilaku antara cairandan gas terhadap perubahan suhu.dan gas terhadap perubahan suhu.

luida ideal! tidak memiliki 3iskositas,luida ideal! tidak memiliki 3iskositas,3iskositas < '.3iskositas < '.


23/38


:C 4 :C 4


24/38


%iskositas kinematik StokesStokes

) cm) cm&&4s < ) St *stokes+4s < ) St *stokes+


25/38



26/38


Ne9tonian fluid! fluida denganNe9tonian fluid! fluida dengan konstankonstan Plastis,Plastis, < : = / *du4dy+< : = / *du4dy+nn. /ingham Plastic, n < ), contoh! se9age. /ingham Plastic, n < ), contoh! se9age

sludge *limbah berupa sludge4bubur+, pasta gigi,sludge *limbah berupa sludge4bubur+, pasta gigi, offshore mud.offshore mud. Dilatant fluid! 3iskositas bertambah ikaDilatant fluid! 3iskositas bertambah ika tegangan gesertegangan geser bertambah.bertambah.

**shear thickening fluidshear thickening fluid+! contoh! tepung agung = air.+! contoh! tepung agung = air. Pseudo plastic fluid! 3iskositas menurun ikaPseudo plastic fluid! 3iskositas menurun ika tegangan gesertegangan geser

bertambah. -ontoh!bertambah. -ontoh! hair styling gelhair styling gel ThiGotropic! 3iskositas menurun terhadap 9aktu pemberian gayaThiGotropic! 3iskositas menurun terhadap 9aktu pemberian gaya

*shearing force+. Tinta khusus untuk keperluan luar angkasa.*shearing force+. Tinta khusus untuk keperluan luar angkasa. ;heopetic! 3iskositas meningkat terhadap 9aktu pemberian gaya.;heopetic! 3iskositas meningkat terhadap 9aktu pemberian gaya.

-ontoh! pelumas-ontoh! pelumas

..

mo3ie

P h h t h dP h h t h d


27/38

Pen$aruh suhu terhadapPen$aruh suhu terhadap

iskositasiskositas

ST

CT

+=

293

TB

De

9=

Cntuk as, Persamaan

Sutherland

-, S! konstanta empirik

T ! suhu absolut

Cntuk (i!uid, Persamaan

:ndradeD, /! konstanta empirik

T ! suhu absolut


28/38

5ompresibilitas5ompresibilitas

%olume a9al < %%olume a9al < %'' , 3olume akhir %, 3olume akhir %''77 %% Tekanan akhir < P < PTekanan akhir < P < P''==PP

PP *7*7 % 4 %% 4 %''++

< 7 # *< 7 # *% 4 %% 4 %''++

< # *< # *44 ''++

# < /ulk modulus of elasticity of li2uid, N4m# < /ulk modulus of elasticity of li2uid, N4m&&

- < )4#, kompresibilitas.- < )4#, kompresibilitas.


29/38


55

2

V

V

V

dVdV

dV

V

dV

V

mdV

V

md

V

m

=

===

=


30/38


"itung kerapatan *density+ air laut pada kedalaman &''"itung kerapatan *density+ air laut pada kedalaman &''m diba9ah muka air laut. #erapatan di permukaanm diba9ah muka air laut. #erapatan di permukaanadalah )'&? kg4madalah )'&? kg4m88. #. # airair< &.8 G )'< &.8 G )'@@N4mN4m&&..

Pada kedalaman &''m,Pada kedalaman &''m,

*asumsi*asumsi konstan+,konstan+, P


31/38

Te$an$an Permukaan 4 Sur'a"eTe$an$an Permukaan 4 Sur'a"e

Tension ,Tension ,

Permukaan cairan berperilaku seperti sebuahPermukaan cairan berperilaku seperti sebuahmembran elastis yang mengalami tarikan.membran elastis yang mengalami tarikan.

Molekul pada li2uid pada dasarnya tertarik ke segalaMolekul pada li2uid pada dasarnya tertarik ke segalaarah oleh molekul lain disekelilingnya.arah oleh molekul lain disekelilingnya.

Namun, pada permukaan, gaya yang teradi tidakNamun, pada permukaan, gaya yang teradi tidakseimbang, sehingga molekul dipermukaan ditarik keseimbang, sehingga molekul dipermukaan ditarik kearah kumpulan massa cairan.arah kumpulan massa cairan.

:danya tegangan permukaan akan meminimalkan:danya tegangan permukaan akan meminimalkan

luas permukaan. -ontoh! titik cairan akanluas permukaan. -ontoh! titik cairan akancenderung membentuk menyerupai bola.cenderung membentuk menyerupai bola.

mo3ie



32/38


Tension ,Tension ,


33/38

'ek 5apiler'ek 5apiler


34/38


Dari keseimbangan antaraDari keseimbangan antara teganganteganganpermukaanpermukaandan komponendan komponen berat dari 0at cairberat dari 0at cair

yang naikyang naik, dapat diperoleh harga kenaikan, dapat diperoleh harga kenaikan

atau penurunan muka air dalam pipa!atau penurunan muka air dalam pipa!

hh-os-os + 4 *+ 4 *D+D+

Dalam pengukuran menggunakan kolom air,Dalam pengukuran menggunakan kolom air,

perlu diperhatikan adanya koreksi akibat efekperlu diperhatikan adanya koreksi akibat efek

kapiler.kapiler.


35/38


Susunlah suatu persamaanSusunlah suatu persamaankenaikan4penurunan muka 0at cair diantarakenaikan4penurunan muka 0at cair diantara

dua pelat 3ertikal yang paralel.dua pelat 3ertikal yang paralel.

&& -os-os $ < b h $$ < b h $

h


36/38

TekananTekanan

Tekanan < gaya normal per unit luas, N4mTekanan < gaya normal per unit luas, N4m&& ) Pascal *Pa+ < ) N4m) Pascal *Pa+ < ) N4m&&

) bar < )'',''' N4m) bar < )'',''' N4m&&< )G)'< )G)'??PaPa

Tekanan relatifTekanan relatif PPgaugegauge< Tekanan di atas tekanan atmosfir P< Tekanan di atas tekanan atmosfir Patmatm

PPabsabs< Tekanan di atas 3acum < P< Tekanan di atas 3acum < Pgaugegauge= P= Patmatm

Tekanan :tmosfir < ) bar < )'',''' Pa abs.Tekanan :tmosfir < ) bar < )'',''' Pa abs.


37/38

6epat 7ambat Suara6epat 7ambat Suara

#ecepatan rambat gangguan4tekanan pada#ecepatan rambat gangguan4tekanan padasuatu medium *c+suatu medium *c+

Kc

d

dp

c

=

=


38/38

Tekanan .apTekanan .ap

5at cair 5at cair

uap

5at cair akan mengalami penguapan apabilamemiliki permukaan terbuka.:pabila berada dalam ruang tertutup maka akan

timbul tekanan uap.

parameter fisik fluida

Documents