Title Goes Here - Binus Repository

Matakuliah : D0684 – FISIKA I
Tahun
: 2008
FLUIDA
Pertemuan 20 - 21
Fluida adalah zat yang dapat mengalir(zat cair dan
gas). Perbedaan zat cair dan gas adalah pada sifat
kompressibilitasnya , dimana zat cair mempunyai
modulus kompressibilitas yang lebih tinggi dari
kompressibilitas gas
3
Bina Nusantara
1. Tekanan Dalam Fluida
Tekanan hidrostatika pada suatu titik merupakan
perbandingan antara gaya normal dF yang bekerja
pada suatu luas dA di titik tersebut berada , yaitu :
P = dF / dA atau : dF = P dA
Satuan tekanan: Pascal ( Pa) atau atmosphere (atm) ,
1 Pascal = 1 N/m2
1 atm = 1,013x105 Pa
1 Bar = 105 Pa
1 Psi = 1 lb/inci2
Variasi (perubahan ) tekanan di dalam fluida
dinyatakan oleh persamaan :
dP/dY = - ρ g
4
Bina Nusantara
(1) Untuk cairan , dimana rapat massa  dapat dianggap
konstan
Jika :
P1= P ( tekanan pada elevasi y1 )
P2 = Pa tekanan pada elevasi y2
y
Maka : Pa
2
 dP = -   g dy
P
y
1
Pa - P = - g(Y2-Y1) = g h
Atau : P = Pa + gh (variasi tekanan dalam cairan )
h = (Y2-Y1) adalah kedalaman dari permukaan
Bina Nusantara
(2) Untuk gas atau udara ,  berubah dengan ketinggian,
menurut persamaan :  = (P / P0)0
maka : (dP / dY) = (P/P0) ρ0 g
Tekanan pada ketinggian Y adalah :
P = P0 e- g( / P ) y
Bina Nusantara
2. Mengukur Tekanan
a. Barometer
Alat utuk mengukur tekanan udara luar.
y2
P2 = 0
h=y2-y1
P1=Pa
y1
air raksa
Tekanan udara luar : Pa = gh
Bina Nusantara
b. Manometer
Alat untuk mengukur tekanan gas/udara dalam suatu
tabung tertutup (tangki)
Ujung terbuka
h
P2 = Pa
Tekanan gas dalam tangki
P = Pa + gh
P1 = P
air raksa
tangki
Bina Nusantara
3. Hukum Pascal
Hukum Pascal : bila tekanan
pada fluida yang berada
dalam suatu ruang tertutup diubah , maka tekanan pada
semua bagian fluida akan berubah dengan besar yang
sama.
4. Hukum ARCHIMEDES
Benda yang berada dalam suatu fluida ( sebagian atau
seluruhnya tenggelam ) akan mendapat gaya ke atas ,
yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan.
Macam-macam kesetimbangan :
Benda terapung : benda < fluida
Benda melayang: benda = fluida
Benda tenggelam:
benda > fluida
Bina Nusantara
5. Aliran Fluida
Secara umum aliran fluida dapat berupa :
- aliran steady (tunak)
- aliran viscous
- aliran turbulen.
(1) Aliran steady ( tunak )
Merupakan aliran yang sangat teratur, garis
alirnya lurus, paralel dan mempunyai kecepatan
aliran yang sama pada setiap penampang lintang.
V
10
Bina Nusantara
(2) Aliran Viscous ( kental )
Merupakan aliran fluida yang mempunyai kekentalan .
Kecepatan fluida tidak sama pada setiap penampang
lintang, karena adanya gesekan antar partikel fluida dan
dengan dinding pipa.
V
(3) Aliran turbulen
Merupakan aliran fluida yang tidak teratur.
Bina Nusantara
6. Persamaan Kontinuitas
Untuk fluida yang tak termampatkan, artinya rapat
massa fluida tidak berubah, massa fluida yang
masuk pipa = massa fluida yang keluar pipa .
A1
V1
A2
V2
Persamaan kontinuitas : AV = konstan
Maka :
A1 V1 = A2 V2
Debit aliran : Q = AV
A = luas penampang pipa
V = kecepatan aliran fluida dalam pipa
Bina Nusantara
7. Persamaan Bernoulli
Untuk aliran fluida yang ketinggiannya berubah, maka
berlaku :
P + ½ V2 +  g Y = Konstan
Artinya:
1
1
P1  ρ V  ρ gY1  P2  ρ V22  ρ gY2
2
2
1
2
P +  g Y disebut tekanan statik
½ V2
disebut tekanan dinamik
P = tekanan, dalam Pascal
ρ = rapat massa fluida
P1 , A1 , V1 , Y1
Bina Nusantara
P2, A2, V2, Y2
8. Viskositas
Besaran yang berhubungan dengan kekentalan dari
fluida, dan menggambarkan adanya gesekan antar
partikel dalam fluida.
8.1. Pengukuran Viskositas
Fluida diletakan di antara dua keeping kaca dan
diberi gaya geser F :
Fluida
d
F
lempeng diam
F = ( V A / d) 
atau  = ( F / A ) / ( V / d )
A = luas keping ; V = kecepatan ,
d = jarak antara 2 keping , V / d = gradien kecepatan
Satuan : 1 poise = 1 dyne sec. Cm-2
Bina Nusantara
8.2. Kecepatan Aliran Viscous
Pengaruh kekentalan pada aliran fluida , kecepatan
aliran fluida tidak sama di semua titik penampang
Besar kecepatan aliran tersebut adalah :
(P -P )
V  1 2 ( R2 - r2 )
4 L
P1 – P2 = beda tekanan antara kedua ujung pipa
L = panjang pipa
R = jari-jari pipa
r = jarak titik yang ditinjau dari sumbu pipa
Debit aliran diberikan oleh persamaan berikut :
4 ( P1 - P2)

R
Q
8 
L
Bina Nusantara
8.3. Hukum Stokes
Benda berbentuk bola , jari-jari r dan bergerak di dalam
fluida yang ada kekentalannya (viscous), akan
mengalami gaya hambatan :
F=6rV
Setelah beberapa waktu , kecepatan bola akan konstan ,
yang besarnya :
2
r g
2
V 
( ρ  ρ' )
T 9 
 = rapat massa benda
’ = rapat massa fluida
Bina Nusantara
8.4. Bilangan Reynolds
Kombinasi dari 4 faktor yang menentukan jenis
aliran fluida , yaitu :
VD
N 
R
D = diameter pipa
NR = 0 - 2000
: aliran laminer
> 3000
: aliran turbulen
= 2000 – 3000 : aliran transisi
Bina Nusantara