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
Recommended