buk arik sifat fluida uts

Sifat Fluida

Oleh :

Arik Wijayanti

Book : Fundamental of fluid mekanics

Bruce R.Munson

Donarl F Young

Th H.Okiishi

John Wiley

Ronald P.Gilles 1984, Mekanika Fluida n Hidrolika

Mekanika Fluida

Cabang mekanika terapan yang berkenaan

dengan tingkah laku fluida baik yang diam

maupun yang bergerak

Fluida (Zat alir)

Zat yang mengalami perubahan bentuk

(deformasi) secara kontinue akibat

pengaruh stress geser .

Ada 2 macam :

Fluida Ideal(Fluida non viscos/inviscid)

Fluida Riil (Fluida Viscous)

Stress geser terjadi bila ada gerakan fluida.

Fluida diam yang tidak mampu

mempertahankan stress geser, maka akan

bergerak.

Adanya stress geser bergantung pada sifat

kekentalan / viskositas fluida.

Fluida yang tidak kental non-viscous, tidak

memiliki stress geser.

Kenapa muncul stress geser???

Stress geser terjadi bila terdapat kecepatan relatif

antar lapisan fluida (bila ada gradien kecepatan)

Jika

V1>V2>V3 : Ada stress geser

V1 = V2 = V3 : Tidak ada stress geser

Batas (Boundary)

Batas (Boundary)

V1

V2

V3

V1

V2

V3

Macam Aliran Fluida

1. Aliran Laminer

Aliran yang teratur, partikel fluida bergerak dalam

lintasan paralel dengan batas yang rigid (kaku)

2. Aliran Turbulen

Aliran yang sangat tidak teratur, partikel fluida

bergerak secara acak (random)

Besarnya aliran turbulen dinyatakan dalam

kondisi aliran rata- rata (mean flow)

Perbedaan aliran fluida ideal dengan fluida riil

secara skematik

Aliran Fluida Ideal Aliran Laminer Aliran Turbulen

Fluida Riil

Aliran Fluida berdasarkan

karakteristiknya Aliran Steady (tunak):

Aliran yang tidak berubah dengan kecepatan waktu.

Untuk kasus aliran terbuka, harga rata – rata dari kecepatan

dan standart deviasinya tidak berubah dengan waktu.

Secara Umum, kecepatan Fluidanya dinyatakan

Bila alirannya steady, maka :

Dalam kondisi tunak, kecepatan fluida hanya

berubah dalam ruang.

Misalnya kecepatan di A>B>C, untuk aliran yang

steady, kecepatan di A,B,C serta di tempat –

tempat lain tidak berubah dengan perubahan

waktu.

Kecepatan aliran hanya bervariasi dari satu

tempat ke tempat yang lain.

C’ B’ A’

C B A

Dari A – B – C

Kecepatan dalam arah y

Aliran Non- Steady

Aliran yang berubah dengan waktu

Dalam arah :

Adalah total dari kecepatan terhadap

waktu dari aliran yang non steady, jika steady

dan perubahan lokal dari kecepatan tidak ada.

Aliran Non Steady dibagi menjadi 2 :

Gelombang pendek permukaan (short

surface wave)

Contoh : Gelombang laut yang

ditimbulkan oleh angin (Wind Wave)

Gelombang panjang permukaan (long

surface wave)

Contoh : Pasang surut

Aliran Steady dibagi menjadi 2:

Aliran Steady Uniform

Kecepatan aliran tidak berubah dengan perubahan ruang dan waktu (V = Konstan)

VA = VB = VC

Aliran Steady Non Uniform

Aliran yang kecepatannya berubah dalam ruang, tetapi tidak berubah dalam waktu.

VA ≠ VB≠VC

Aliran Non Uniform dibedakan menjadi 2

Aliran Homogen :

Aliran dimana densitas fluida konstan

dalam ruang dan waktu

Aliran Non-Homogen :

Aliran dimana terdapat variasi densitas

akibat pengaruh suhu dan salinitas

Aliran di Kanal Terbuka

Ada 2 Macam :

Aliran Sub-Kritis

Aliran ini terjadi bila kecepatan aliran

lebih kecil daripada kecepatan gelombang

permukaan.

Aliran Super Kritis

Aliran ini terjadi apabila kecepatan aliran

lebih besar daripada kecepatan gelombang

permukaan.

Kriteria aliran sub-kritis dan super kritis ini dinyatakan dengan bilangan Fraude (Fr) yang didefinisikan sebagai :

Ket u: Kecepatan aliran rata – rata C : Kecepatan gelombang permukaan

C :

Bila Fr <1 aliran Sub Kritis Fr > 1 aliran Kritis

Aliran Inkompresibel

Aliran yang tidak dapat dimampatkan

Contoh : Air

Pada jenis ini, perubahan densitas total

dalam gerakan fluida kecil sekali, sehingga

dapat diabaikan. = 0

Aliran Inkompresibel

Aliran yang dapat dimampatkan

Contoh : Udara

Aliran Fluida Berdasarkan

Dimensinya Aliran 1 Dimensi

Hanya ada satu gradien arah aliran, hanya fungsi dari satu koordinat ruang dan waktu

Contoh : Sungai

Aliran 2 Dimensi

Ada 2 gradien kecepatan fungsi dari ruang dan waktu

Contoh : Laut dangkal

Aliran 3 Dimensi

Fungsi dari 3 koordinat ruang dan waktu (x,y,z)

Contoh : Laut dalam

Satuan

Syarat :

Yang dipakai adalah SI

Tiga dimensi dasar yang dipakai dalam

satuan massa, panjang, waktu

Massa : kg

Panjang : meter

Waktu : detik (s)