MEKANIKA FLUIDA

LISKA DEWI RAHAYU4201414033

Fluida adalah kumpulan molekul yang tersusun secara acak dan melekat bersama-sama akibat suatu gaya kohesi lemah akibat gaya-gaya yang dikerjakan oleh dinding-dinding wadah.

14.1 Tekanan

gaya yang diberikan oleh fluida statis pada suatu benda selalu tegak lurus terhadap permukaan benda

F adalah besarnya gaya yang bekerja pada piston dan A adalah luas permukaan piston tekanan P dari benda yang terendam didefinisikan sebagai rasio gaya terhadap luas daerah: 𝑃 ≡ 𝐹

𝐴

Jika tekanan pada suatu luas tidak sama, maka kita dapat menghitung gaya dF pada setiap elemen permukaan dengan luas dA sebagai :

𝑑𝐹=𝑃 𝑑𝐴

satuan SI untuk tekanan adalah newton per meter persegi (, yang dinamakan pascal (Pa) :

1𝑃𝑎≡1𝑁 /𝑚2

14.2 Variasi Tekanan dengan Kedalaman

Tiga gaya eksternal yang bekerja :

o gaya angkat keatas =PA,

o gaya angkat kebawah = P0A.Massa zat cair adalah

o sehingga berat cairan dalam paket adalah Mg = Ahg

Asumsikan (rho) seragam di seluruh cairanTekanan bagian bawah = P,

Tekanan bagian atas =P0.

M = v = Ah

∑ �⃗�=𝑃𝐴 �̂�−𝑃0 𝐴 �̂�−𝑀𝑔 �̂�=0𝑃𝐴− 𝑃0 𝐴−𝜌 Ahg=0

𝑃=𝑃0+𝜌 g h

𝑃0=1𝑎𝑡𝑚=1,013 𝑥105

∑ �⃗�=¿0¿

Tekanan P pada kedalaman h dibawah suatu titik di dalam cairan yang tekanannya P0 adalah lebih besar sebanyak gh

Tekanan

hukum Pascal: perubahan tekanan yang diterapkan pada fluida diteruskan tanpa berkurang ke setiap titik fluida dan dinding bejana.

Sebuah gaya besarnya F1 diterapkan pada piston kecil luas permukaan A1. Tekanan ini ditularkan melalui cairan mampat ke piston lebih besar dari luas permukaan A2.

𝑃1=𝑃2

14.3 Pengukuran Tekanan

h=𝑃0

𝜌𝐻𝑔𝑔= 1.013 ×105 𝑃𝑎

(13.6 ×103 𝑘𝑔𝑚3 )(9.80 𝑚

𝑠2 )=0.760𝑚

Barometer Sebuah pipa tabung panjang yang ditutup disalah satu sisinya diisi dengan raksa dan dijungkirbalikan pada sebuah wadah yang berisi raksa.

𝑃0=𝜌𝐻𝑔 h𝑔

1 atm = 0.760 m (of Hg)

Manometer o Sebuah alat untuk menghitung

tekanan dari sebuah gas didalam

kapal laut.

o Salah satu ujung dari pipa U yang

berisi cairan berhubungan

langsung dengan atmosfer

o Ujung lainnya dihubungkan ke

tekanan untuk diukur

o Tekanan di B adalah P = P0+ρgh

Tekanan absolut dan tekanan gauge

P = P0 + gh

P tekanan absolut

P – P0 tekanan gauge

14.4 Gaya Apung dan Prinsip Archimedes

Gaya apung adalah Gaya ke atas yang diberikan oleh fluida pada setiap objek tenggelam.

“Besarnya gaya apung pada suatu benda selalu sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.”

Prinsip Archimedes

𝐵=𝜌 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑔𝑉 𝑑𝑖𝑠𝑝

𝑉 𝑑𝑖𝑠𝑝= h𝐴

𝐵=𝑀𝑔

o Tekanan diatas kubus meyebabkan gaya kebawah yang besarnya Ptop A

o Tekanan didasar kubus meyebabkan gaya angkat keatas yang besarnya Pbot A

gaya apung :

Sebuah benda yang seluruhnya tenggelam

mempunyai massa jenis = fluid

Vdisp =Vobj

Gaya angkat keatas

B = fluid g V= fluid g Vobject

Gaya gravitasi kebawah

Fg = Mg = obj g Vobj

Gaya total

B - Fg = (fluid – obj) g Vobj

Kasus 1: Objek terendam total,

Kasus 1: Objek terendam total,

gaya gravitasi yang arahnya ke bawah lebih kecil daripada gaya apungnya, dan benda bergerak dipercepat keatas.

gaya apung ke atas menjadi lebih kecil daripada gaya gravitasi dan benda akan tenggelam

Kasus 2: Objek mengapung.

o suatu benda dengan volume Vobj dan massa jenis obj < fluid dalam kesetimbangan statis

o gaya apung ke atas diseimbangkan oleh gaya gravitasi ke bawah yang bekerja pada benda tersebut.

F g  =  B

14.5 Fluida Dinamis

Aliran tunal, atau laminar, jika setiap partikel fluida mengikuti lintasan-lintasan yang mulus sehingga lintasan dari bermacam-macam partikel yang ada tidak pernah bertumbukan satu sama lain.

Aliran turbulen merupakan aliran yang tidak menentu ditandai dengan daerah pusaran air kecil

Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak atau bisa disebut dengan fluida ideal.

Aliran Fuida :

Empat asumsi : 1. Fluida tidak kental gesekan internal diabaikan.

2. Aliran tunak. kecepatan fluida pada setiap titik

konstan.

3. Fluida tidak dapat ditekan Massa jenis suatu

fluida konstan.

4. Aliran tak berotasi fluida tidak memiliki

momentum sudut di titik mana pun.

o Lintasan yang diambil oleh partikel fluida di bawah aliran tunak disebut streamline (garis alir).

o Kecepatan dari partikel selalu bersinggungan dengan aliran arus .

o Satu set aliran arus membentuk saluran aliran.

o Partikel fluida tidak dapat mengalir ke dalam atau keluar dari sisi tabung ,jika bisa arus akan bertumbukan satu sama lain.

o streamline (garis alir).

m1=A1∆x1 = A1v1 ∆t

m2 = A2 ∆x2 = A2v2 ∆t

m1 = m2

A1v1 ∆t = A2v2 ∆t

A1v1 = A2v2 = konstan

persamaan kontinuitas

Sebuah fluida berpindah didalam sebuah pipa yang memiliki diameter berbeda

Karena aliran fluida tetap dimana pada interval = pada interval , maka:

14.6 Persamaan Bernoulli

𝑊=(𝑃1 −𝑃2 )𝑉

𝑊 1=𝐹1 ∆ 𝑥1=𝑃1 𝐴1 ∆ 𝑥1=𝑃1𝑉

𝑊 2=−𝐹 2 ∆ 𝑥2=−𝑃2 𝐴2∆ 𝑥2=− 𝑃2𝑉

Ketika fluida bergerak melewati sebuah bagian di mana kelanjuan atau ketinggian di atas permukaan bumi berubah, tekanan fluida juga berubah.

Volume A = volume B, maka usaha total:

Bagian dari usaha ini merupakan perubahan energi kinetik dari segmen cairan, dan sebagian perubahan energi potensial dari sistem

Perubahan energi kinetik dari segmen fluida:∆K = ( ½ mv2

2 + Kgray) – ( ½ mv12 + Kgray)

= ½ mv22 – ½ mv1

2

perubahan energi potensial gravitasi dari sistem:∆U = (mgy2 + Ugray) – (mgy1 + Ugray) = mgy2 - mgy1

usaha yang dilakukan pada suatu benda sama dengan perubahan energi mekanik benda ΔEM.

W  = ∆ K  + ∆ U

P 1  − P 2  = ½  v 2 2  – ½  v 12  +  gy 2  −  gy 1

P 1  + ½  v1 2  + gy 1  =  P 2  + ½  v2 2   +  gy 2

P  + ½ v 2  + gy  = konstanPersamaan Bernoulli

Ketika fluida itu diam, v1 = v2 = 0

 =  m / V

14.7 Aplikasi Fluida Dinamissayap pesawat

o Aliran steamline disekitar sayap pesawat bergerak

o Lift adalah gaya keatas sayap dari udara

o Drag adalah komponen horisontalo Lift tergantung pada kecepatan

pesawat, luas sayap, kelengkungan, serta sudut antara sayap dan bidang horisontal

Sebuah benda bergerak melalui fluida mengalami

gaya angkat sebagai hasil dari efek yang

menyebabkan fluida mengubah arahnya ketika

mengalir melewati objek. Beberapa

Faktor yang mempengaruhi gaya angkat

a. bentuk objek,

b. orientasi terhadap aliran fluida,

c. gerakan berputar dan

d. tekstur permukaannya.

Bola Golf

Menunjukkan udara mengikuti bola dan sebagai hasilnya bola dibelokkan ke bawah

Aliran udara melewati salah satu ujung tabung terbuka

Salah satu Ujung ditenggelamkan dalam cairan

Udara bergerak mengurangi tekanan di atas tabung

cairan naikdan melompat masuk ke dalam aliran udara

cairan tersebut tersebar menjadi tetesan-tetesan yang kita sebut spray.

Alat Penyemprot

TERIMAKASIH