BAB I

PENDAHULUAN

Tujuan Pembelajaran:

Dapat menjelaskan sifat-sifat cairan

Dapat menghitung tekanan dan tinggi tekanan cairan

Dapat menggunakan persamaan barometer dan manometer.

Pendahuluan

Hidrolika adalah salah satu dari cabang dari ilmu teknik yang mempelajari tentang

cairan baik dalam kondisi diam (hidrostatika) ataupun bergerak (hidrodinamika).

Hidrodinamika dibagi 2:

- Aliran pipa (pipe flow)

- Aliran saluran terbuka/aliran bebas (open channel flow)

1.1 Sifat-sifat cairan

Ada beberapa sifat cairan yang harus diketahui, diantaranya :

1. Kemampatan

Adalah variasi volume dengan variasi tekanannya yang dinyatakan dengan

modulus Elastisitas (E).

Dimana :

: perbedaan tekanan

V : perbedaan volume

V : volume

Untuk air pada suhu 200 C nilai E 2190 N/mm

2

2. Kerapatan massa/massa jenis ( )

Adalah massa cairan setiap satu satuan volume

)/.........( 2mmNE

V

V

)/;/;/.(.......... 333 mtondmkgcmgrV

m

2

Dimana : m : massa cairan

V : volume cairan

3. Kerapatan berat/berat jenis ( )

Adalah berat cairan tiap satu satuan volume.

Dimana ρ : massa jebis cairan

V : volume cairan

g : percepatan gravitasi ( 9,81 m/dt2 )

4. Kekentalan absolut ( )

adalah tahanannya terhadap geseran atau perubahan sudut, yang dinyatakan

dalam kg/m.dt. Kekentalan dipengaruhi oleh suhu.Untuk suatu harga

perubahan sudut (ө) fluida, tegangan geser berbanding lurus dengan

kekentalan.

5. Kekentalan kinematik (υ)

adalah perbandingan kekentalan absolut dengan kerapatan massa

ө

A B’ A’ B

τ

)/(...........

. 3mkNV

gmg

dtm /....... 2

Catatan :

air = 9,81 kN/m3

Hg = 133,4 kN/m3

3

6. Tegangan permukaan

Tegangan permukaan cairan timbul akibat adanya gaya tarik menarik antara

partikel udara dan air (kohesi) di permukaan cairan

7. Spesifik grafity (Sp)

Perbandingan suatu zat cair dengan zat standar ( air pada suhu 40 C = 1

ton/m3 ) pada tekanan1 atm, atau merupakan perbandingan antara :

1 atm = 76 cm Hg

8. Kapilaritas

Adalah gejala dari naik / turunnya permukaan zat cair akibat adanya adhesi

dan tegangan permukaan.

1.2 Tekanan cairan ( P )

Tekanan adalah gaya persatuan luas penampang

P = F/A N/m2

Tinggi tekanan ( h ) adalah tinggi cairan diatas titik yang ditinjau.

Berat cairan (W) dalam bejana dengan luas dasar A adalah:

W = . h . A

W . h. A

P = ------ = -----------

h A A

h P = . h

P

Jadi tinggi tekanannya (h) = -----

1.3 Barometer

Barometer adalah alat untuk mengukur tekanan atmosfir. Tekanan atmosfir pada

permukaan tanah disebabkan oleh berat kolom udara di aatas tanah. Besarnya

tekanan atmosfir pada permukaan air laut adalah 101,3 kN/m2.

stdzat

cairzat

4

Bacaan pada barometer menunjukkan besarnya tinggi tekanan atmosfir, dan

tinggi tekanan atmosfir pada permukaan air laut adalah 76 cm Hg atau 10,33 m

air.

Tekanan atmosfir pada ketinggian ”M” meter diatas muka air laut adalah:

Po = 101,3 - M/90

Tekanan absolut adalah tekanan menurut alat ukur dan tekanan atmosfir pada

suatu titik.

Pm = P + Po

= .h + Po .....(kN/m2)

1.4 Manometer

Manometer adalah alat untuk mengukur tekanan/perbedaan tekanan dari satu atau

dua buah pipa yang berisi penuh cairan.

Klasifikasi Manometer :

1. Manometer sederhana, diantaranya :

a. Piezometer

Piezometer digunakan untuk mengukur tekanan rendah sampai sedang

- Tinggi tekanan (h) diukur dari pusat pipa,

besarnya tekanan :

h P = . h

.

5

b. Manometer Tabung U

1) Manometer tabung U sederhana

2) Manometer tabung U air raksa

2. Manometer Differensial, diantaranya :

a. Manometer dengan Piezometer

h1

h2 P1 = . h1

1 2 P2 = . h2

h2

h1

.

h P = . h

.

P1 = P2

PA + 1. h1 = 2 . h2

PA = 2 . h2 - 1. h1

2

1

6

b. Manometer dengan tabung U Differensial

P1 = PA + 1 . h1

P2 = PB + 2 . h2 + 3 . h3

P1 = P2

PA + 1 . h1 = PB + 2 . h2 + 3 . h3

P = PA – PB = 2 . h2 + 3 . h3 - 1 . h1

Tinggi tekanan dalam satuan air :

h2

h3 h1

1

2

3

A

B

airmeterhhh

hair

air .....1.13.32.2

7

c. Manometer tabung U terbalik

P1 = PA - 1 . h1 - 3 . h3

P2 = PB - 2 . h2

P1 = P2

PA - 1 . h1 - 3. h3 = PB - 2 . h2

PA – PB = 1 . h1- 2 . h2 + 3 . h3

Tinggi tekanan dalam satuan air :

Contoh Soal :

1. Tentukan besarnya tekanan pipa A, dimana pipa beri cairan dengan spesifik

graviti 0,9 dan manometer berisi cairan berat dengan spesifik graviti 13. Dan

hitunglah tinggi tekanan dalam meter air!

airmeterhhh

hair

air .....2.23.31.1

B

A

h3

h1

h2 2

1

3

8

Penyelesaian :

Sp1 = 1/ air

0,9 = 1/9,81 , sehingga 1 = 0,9 . 9,81 = 8,829 kN/m3.

Sp2 = 2/ air

13 = 2/9,81 , sehingga 1 = 13 . 9,81 = 127,53 kN/m3

PA = 2 . h2 - 1. h1

PA =127,53. 0,15 - 8,829. 0,07

PA = 18,5115 kN/m2

2. Manometer tabung U air raksa digunakan untuk mengetahui selisih tekanan

antara pipa A yang berisi minyak dan pipa B yang berisi air. Bacaan manometer

seperti terlihat di gambar. Hitung selisih tekanan antara pipa A dan B dan

nyatakan tinggi tekanan dalam meter air!

15cm

7cm

.

2

1

A

airmmkN

mkNPAh

air

air 887,1/81,9

/511,183

2

9

Penyelesaian:

Diketahui: Hg = 133,4 kN/m3

air = 9,81 kN/m3

myk = 8 kN/m3

PA - 1 . h1 - 3. h . = PB - 2 . h2

PA – 0,2 . myk – 0.07. Hg = PB – 0,15.air

PA – PB = 0,2. 8 + 0,07. 133,4 – 0,15 .9,81

= 9,4665 kN/m2

B

A

7cm

20cm

15cm air

myk

Hg

airmmkN

mkNPAh

air

air 965,0/81,9

/4665,93

2

10

Latihan soal

1. Manometer tabung U berisi air raksa (Hg = 133,4 kN/m3) digunakan untuk

menentukan tekanan dalam pipa yang berisi minyak dengan berat jenis 8,5

kN/m3. Bacaan manometer adalah sebagai berikut:

2. Manometer U air raksa digunakan untuk mengukur selisih tekanan antara dua

pipa A dan B. Pipa A berisi cairan dengan spesifik graviti 0,85 dan pipa B

berisi cairan dengan spesifik graviti 0,75. Hitung selisih tekanan antara pipa A

dan B, serta nyatakan selisih tinggi tekanan antara A dan B dalam meter air!

20cm

8cm

.

Hitung tekanan dalam pipa dan

nyatakan tinggi tekanan dalam

meter air!

Hg

myk

A

12 cm

6 cm 8cm

1

2

Hg

A

B