fluid dynamics
DESCRIPTION
oTRANSCRIPT
-
Fluid Dynamics
-
Fluida & Besaran-besaran Fundamental
Sifat penting Fluida (Cair dan Gas): 1. Tidak dapat melawan secara tetap stress geser 2. Mempunyai sifat kompresibilitas 3. Mempunyai kekentalan (viskositas) Sifat-sifat Khusus Zat cair 1. Mempunyai permukaan bebas 2. Bentuk tidak tetap, bergantung pada
wadahnya 3. Volume tetap Gas 1. Tidak mempunyai permukaan bebas 2. Bentuk tidak tetap 3. Volume tidak tetap, bergantung volume
wadahnya
Sesuai dengan hukum Newton, untuk sistem seperti tampak pada gambar di bawah maka berlaku: F = ma = 0
-
Archimedes & King Hiero
Gaya hidrostatis (gaya tolak air yang diam) sama dengan jumlah massa air yang didesak oleh volume benda yang tercelup ke dalamnya.
-
Archimedes The Eureka!
Benda yang ditimbang di udara memiliki berat yang berbeda ketika ditimbang di dalam suatu cairan.
Berat benda ketika ditimbang di cairan disebut BERAT SEMU
wsemu = w Fh
-
Archimedes Hidrostatic Force
Jadi, gaya hidrostatis (gaya tolak air yang diam) sama dengan jumlah massa air yang didesak oleh volume benda yang tercelup ke dalamnya
Tanpa benda Ada benda
Ruang/volume air yang didesak oleh volume
benda
-
Archimedes mengapung, melayang, & tenggelam
w =mg
Fh = gV 'V ' = volume mobil
dUkanandx
dUkiridx
Fh = cairangV 'V ' = volume benda tercelup
-
Mengapung dan melayang artinya gaya hidrostatis sama dengan gaya gravitasi sehingga benda berada dalam kesetimbangan gaya
-
Fh = cairangV 'Mengapung dan melayangFh = wcairangV ' =mgm= bendaVV = volume total bendacairangV ' = bendaVgcairanbenda
=Hh
H = tinggi bendah = tinggi bagian yang tercelup
Archimedes mengapung, melayang, & tenggelam
-
Archimedes: Tenggelam!1. Kalo benda tenggelam,
letaknya di mana?
2. Kalo benda tenggelam, pasti diam kan? Itu menandakan apa?
Tapi, diamnya benda itu bukan karena adanya kesetimbangan antara gaya hidrostatis dan gaya gravitasi. Diamnya benda itu karena telah menyentuh konstrain geraknya.
Fh = cairangVV = volume benda
-
Fluida & Besaran-besaran Fundamental Tekanan & Massa Jenis
Tekanan adalah gaya yang bekerja sejajar dengan normal bidang yang dikenainya dibagi jumlah total area kontak antara gaya dan permukaan. p = F/A
Massa jenis adalah jumlah massa zat cair yang dikandung/terdapat pada volume tertentu. = m/V
Sesuai dengan hukum Newton, untuk sistem seperti tampak pada gambar di bawah maka berlaku: F = ma = 0
-
p+ dp( )dA+ gdm
pdA
dUkiridx
dUkanandx
-
Tekanan Hidrostatis
dp = gdz
dpp0
p
= gdz0
h
p p0 = g h( ) g 0( )( )p h( )= p0 + gh
Grafiknya yang mana?
-
Alat Ukur Tekanan
p0 = gh
Tekanan tidak bergantung pada luas penampang atau bentuk wadah. Tekanan hanya bergantung pada ketinggian atau posisi titik di dalam cairan.
-
Alat Ukur Tekanan
pgas = p0 + cghpgas p0( )= cgh
Ini disebut tekanan gauge (pg) yang besarnya segitu1 N/m2 = 1 Pa 1 atm = 1,01 105 Pa 1 bar = 105 Pa 1 torr = 133,32 Pa 1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg
-
Prinsip Pascal
Pascal, an external pressure applied to an enclosed fluids is transmitted u-changed to every
point within the fluid
-
Prinsip Pascal: menekan ke segala arah? Maksudnya?
Jika butir-butir timah ditambahkan ke wadah maka
tekanan eksternal yang bekerja pada liquid akan
bertambah pula, pertambahan tekanan:
-
Streamline, drag Force, & Fuel
Streamline: garis alir partikel-partikel udara dimana sepanjang garis tersebut kecepatan dan tekanan bernilai konstan Drag Force gaya hambat oleh udara. Sebanding dengan kecepatan benda dan luas permukaan yang dikenai benda. Drag Force dan Fuel berhubungan dengan design (terutama) alat-alat transportasi Aerodinamis
-
Pesawat TerbangBeda tekanan
udara
Oleh mesin pesawat
Tarikan BumiGaya hambat
udara
-
Aliran LaminarAliran Turbulen
Tipe Aliran Fluida
-
Transisi Aliran Laminar ke Turbulen
Re = DV
Laminar ke Turbulen
-
1 Aliran Laminar (steady flow) Kecepatan aliran fluida yang
diukur dari satu titik acuan adalah konstan
Kecepatan di semua bagian seragam
Aliran teratur dan tenang
2 Densitas/Massa Jenis Konstan Disebut: incompressible
Fluida Ideal
3 Viskositas diabaikan Menyatakan gesekan antar
elemen fluida (kekentalan cairan)
4 Tidak terjadi rotasi/pusaran Irrotational Flow
-
Fluida Ideal
Kita hanya perlu dua persamaan yaitu: 1. 1. Persamaan Kontinuitas 2. 2. Persamaan Bernoulli
-
Kontinuitas kontinuitas adalah kalo kita punya teh 1 teko penuh, lalu kita tuang ke cangkir-cangkir kecil maka jumlah total teh dalam
cangkir sama dengan jumlah teh di dalam teko
-
Persamaan KontinuitasV1t
V2t
-
Persamaan Kontinuitas
Luas penampang
Fluid element
Fluid element
V = Axx = vtV = Avt
Selama selang waktu t, element fluid e menempuh jarak sejauh x sehingga
-
Artinyaaa .
V1t =
A1v1tt = A1v1
V2t =
A2v2tt = A2v2
-
Jadi, persamaan Kontinuitas adalah .
A2v2 = A1v1A2 A1
Q= AvDisebut DEBITJumlah volume mengalir per detik
-
Persamaan Bernoulli
Intinya: energi itu kekal. Hal ini juga berlaku pada fluida yang bergerak Jadi, EM1 = EM2
EK1 + EP1 = EK2 + EP2
p1V1 +12m1v12 +m1gy1 = p2V2 +
12m2v22 +m2gy2
Remember:m= V
p1 +12v12 + gy1 = p2 +
12v22 + gy2
-
Persamaan Bernoulli
p1 +12v12 + gy1 = p2 +
12v22 + gy2
-
p1 +12v12 + gy1 = p2 +
12v22 + gy2
Disebut Tekanan dinamis
Disebut Tekanan statis
-
Aplikasi 1. Persamaan Kontinuitas
1. Persamaan Bernoulli
A1v1 = A2v2 v2 =A1v1A2
Karena A1A2 v1v2
p1 +12v12 + gy1 = p2 +
12v22 + gy2
p1 = p2 = p0y1 = h dan y2 = 0v1 = 0
p0 +12(0)2 + gh= p0 +
12v22 + g(0)
gh= 12v22
v2 = 2gh
-
Aplikasi
Hitung debit air keran berikut: A0 = 1,2 cm2 A = 0,35 cm2
h = 10 cm
-
Aplikasi Ini cairan ya
ng m
enga
lir
Ini cairan yang diam
p1 +12v12 + gy1 = p2 +
12v22 + gy2
p1 p2 =12 v22 v12( )
A1v1 = A2v2 v2 =A1v1A2
p1 p2 =12v12
A1A2
$
%&
'
()
2
1$
%
&&
'
(
))
Look!p1 p2 = cgh
v1 =2cgh
A1A2
$
%&
'
()
2
1*
+,,
-
.//
-
Aplikasi Karburator
Udara masuk sehingga tekanan pada leher kecil
Bahan bakar terdorong masuk ke ruang pembakaran
-
Aplikasi Karburator
-
1 Tekanan udara di atas
2 Tekanan udara di bawah Lebih kecil dibanding
Sehingga 3
Aplikasi Alat Penyemprot
Udara ditekan sehingga bergerak dengan kecepatan
tertentu
-
Aplikasi Tabung Pitot
Venturimeter Tabung Pitot
Titik stagnasi: cairan tidak dapat bergerak maju, mundur, atau naik.
12v12 = p2 p1