Slide 1

Fluida Tak Mampu Mampat (Incompressible Fluid) , perubahan masa jenis dipengaruhi oleh perubahan pada kerapatan fluida dan grafitasiGambar 3Persamaan ...2.6 ....2.7 ....2.8

IntroductionLatar BelakangFluida statis atau dinamis tidak memiliki gerak ralatif antar partikel yang bersebalahanPada kondisi ini fluida tidak memiliki tegangan geserGaya yang timbul permukaan partikel disebabkan oleh tekananCONTENTS OF CHAPTER 2Tekanan Pada sebuah TitikPersamaan Dasar Medan TekananVariasi tekanan dalam fluida diamAtmosfire standarPengukuran tekananManometriPeralatan pengukuran tekanan mekanik & ElektrikGaya hidrostatik pada sebuah permukaan bidangPrisma tekananTekanan hidrostatik pada permukaan lengkungGaya apung, mengapung dan kestabilanVariasi tekanan pada fluida dengan gerakan benda tegakFormulasiSebuah tekanan harus dikalikan dengan luas yang sesuai untuk memperoleh gaya yang ditimbulkan oleh tekanan tersebutTengangan geser = 0 (asumsi) maka gaya (tekanan rata-rata permukaan) dipengaruhi oleh berat jenis, kerapatan dan percepatan fluidaTekanan disebuah titik pada sebuah fluida statis atau dinamis tidak tergantung pada arahnya sepanjang tidak terdapat tegangan-tegangan geser (Hukum Pascal)Variasi Tekanan Dalam Fluida DiamUntuk Fluida Statis a = 0 atau ...(3)

Persamaan tidak bergantung pada X dan Y, karena tekanan (p) hanya bergantung pada ZGradien tekanan pada arah tegak adalah negatif Persamaan digunakan untuk fluida dengan berat jenis konstant (Liquid), fluida yg berubah karena ketingian (gas)

Fluida Tak Mampu Mampat (Incompressible Fluid)Jika P2=P0 (pers.2.7) maka tekanan (P) pada suatu kedalaman (h) dibawah permukaan bebas = Tekanan dalam fluida yang homogen tak mampu mampat bergantung pada kedalaman fluida relatif terhadap suatu bidang acuan dan tidak dipengaruhi oleh ukuran dan bentuk tangki /bejana penampung fluida (Gambar 4)Nilai tekanan Bejana tergantung pada kedalaman (h), tekanan permukaan (po), dan berat jenis ( )

Aplikasi Fluida Tak Mampu MampatTransmisi tekanan melalui sebuah fluida diam adalah prinsip dasar dari banyak peralatan hidrolik (Gambar 5)Dongkrak HidrolikLiftMesin pressKendali Hidrolik di pesawatFluida Mampu Mampat (compressible Fluid)Fluida mampu mampatadalah fluida yang memiliki kerapatan yang dapat berubah secara berarti dengan perubahan tekanan dan temperatur (Gas : Udara, Oksigen, Nitrogen)Untuk situasi dimana variasi ketinggian cukup besar dalam orde ribuan kaki, perlu diperhatikan variasi berat jenisPersamaan Gas Ideal P= RT........(Pers.2.4)

Formulasi ... Pers.2.5

Hubungan tekanan-ketinggian yang diinginkan bagi sebuah lapisan isotermal (T=Konstan) ....2.6

Untuk kondisi tidak isotermal prosedur dapat diikuti jika hubungan temperatur ketinggian diketahui

Atmosfer Standar

Pers diatas berkaitan dengan variasi tekanan di atmosfer bumi (temperatur dan tekanan acuan)Karena informasi tidak tersedia maka ditetapkan atmosfer standar untuk kepentingan pertahanan, penerbangan dll (Gambar 6)

Pengukuran TekananTekanan perlu diukur karena merupakan salah satu karakteristik yang sangat penting dari medan fluidaTekanan Mutlak (tekanan pada sebuah titik dalam masa fluida) diukur relatif terhadap suatu keadaan hampa sempurna (tekanan nol mutlak) dan bernilai positif Tekanan Pengukuran diukur relatif terhadap tekanan atmosfer setempat. Sehingga bernilai Plus Minus tergantung pada apakah tekanan tersebut diatas tekanan atmsfer (+) atau dibawah tekanan atmosfer (-) (Gambar 7)Tekanan pengukuran negatif disebut tekanan Hisap/HampaTekanan (gaya/satuan luas) Satuannya (Inggris (BG) : lb/ft atau in) disingkat Psf atau psi sedangkan Satuan International (N/m)(pascal (Pa=1 N/m)Pengukuran tekanan atmosfer menggunakan barometer airraksaManometriAlat pengukur tekanan yang menggunaakn media kolom cairan dalam tabung-tabung tegak atau miringBarometer air raksa adalah salah satu model alat manometJenis manometri adalah tabung piezometer, tabung U dan tabung miringTabung Piezometer(Gambar 8)Tekanan pada Piezometer (semakin ke bawah tekanan meningkat dan sebaliknya) mengindikasikan bahwa tekanan dapat ditentukan dengan hKekurangan peizometer yaitu hanya cocok digunakan jika tekanan dalam bejana lebih besar dari pada tekanan atm (kalao sebaliknya akan ada hisapan dalam sistem), tekanan yang diukur harus relatif kecil sehingga ketinggian colom yang dibutuhkan cukup masuk akal, fluida yang diukur hanya berupa liquid bukan gasTabung UFluida dalam manometer disebut fluida ukurPrinsip kerja (Gambar 9)A dan 1 : tekanan sama1-2 : tekanan meningkat sebesar 2-3 : tekanan samaUjung : tekanan 0(bergerak ke atas tekanan berkurang )Kelebihan tabung U : fluida pengukur dapat berbeda dengan fluida didalam bejana, Fluida bisa berbentuk liquid ataupun gas, mengukur perbedaan antar 2 titikJenis pengukur yang banyak digunakan adalah air dan air raksaPerhatian difokuskan pada tempertaur karena berbagai bera jenis fluida didalam manometer akan berubah menurut temperaturDigunakan untuk megukur tekanan darah

Tabung MiringDigunakan untuk mengukur perbedaan-perbedaan kecil pada tekanan gas dengan akurat (Gambar 10)Perbedaan tekanan antar titik disebabkan oleh jarak interval antar titik-titik tersebut (l2 sin )Kelebihan memiliki tingkat pressisi dan keakuratan pengukuran yang lebih tinggi dibanding tabung piezometer dan tabaung U.Peralatan Pengukur Tekanan mekanik dan ElektronikBuordan gagePengukuran tekanan dengan menggunakan sebuah tabung berongga lengkung yang lestis ( tekanan yang meningkat didalam tabung akan cendrung menjadi lurus dan meskipun deformasinya kecil hal tersebut dpat diubah menjadi gerakan dari sebuah penunjuk pada skala ukur)Harus sering dikalibrasiAngka nol pada alat ukur menunjukkan tekanan yang diukur sama dengan tekanan atmosferDigunakan untuk mengukur tekanan pengukuran negatif (vakum) dan tekanan yang positif

Barometer aneroid

Digunakan untuk mengukur tekanan atmosferTerdiri dri elemen berongga, tutup elastis, tanpa isi sehingga tekanan mutlak hampir sama dengan 0 (Gambar 11)Ketika tekanan atmosfer diluar berubah elemen tersebut berdeflaksi dan gerakan ini dipakai untuk menunjukkan skala ukurMenggunakan satuan mm atai inci air raksaSebuah transduser tekanan Sebuah transduser tekanan menjadi keluaran listrikSalah satu jenis yaitu tabung bourdon dihubungkan dengan linear variable differential transformer (LVDT) (Gambar 11)Inti LVDT dihunungkan dengan ujung bebas bourdon sehingga ketika tekanan diberikan, ujung tabung akan mennegrakan inti dan menimbulkan tegangan listrik keluaran.Tegangan listri adalah fungsi linear tekanan dan dapat direkam pada sebuah osiloskop atau didigitalisasi dan diproses dengan kompterKekuranggannya adalah kemampuannya yang hanya terbatas pada pengukuran tekanan yag statik atau berubah sangat lambat

Gaya Hidrostatik pada sebuah Permukaan BidangPada sebuah fluida diam gaya=gaya berkerja tegak lurus terhadap permukaan karena tidak adanya tegangan geser dan tekanan akan berubah secara linear menurut kedalam jika fluidanya tidak mampu mampatContoh. Pada sebuah tangki terbuka bila tekanan atmosfer berkerja pada kedua belah sisi permukaan dasar tangki maka resultan pada dasar tersebut hanya disebabkan oleh cairan didalam tangki (Gambar 12)Dalam menentukan gaya resultan yang berkerja pada sebuah bidang pengaruh dari tekanan atmosfer seringkali meniadakanGaya resltan dari fluida statis pada permukaan sebuah bidang adalah akibat dari distribusi tekanan hidrostatik pada permukaan tersebutBesarnya gaya resultan dari fluida sama dengan tekanan yang berkerja pada pusat masa dari bidang yang dikalikan dengan total luas bidangGaya resultan dari fluida tidak melewati pusat massa dari bidangTitik yang dilewati oleh gaya fluida resultan yang berkerja disebut sebagai pusat tekanan

Prisma TekananPrisma tekanan adalah pengambaran geometris dari gaya hidrostatis pada permukaan bidang (Gambar 13)Besarnya gaya reslultan dari fluida sama dengan volume prisma tekanan dan melewati pusat masanyaResultan gaya fluida yang berkerja pada bidang terendam dipengauhi oleh tekanan pada permukaan bebasTekanan Hidrostatik Pada Permukaan LengkungAplikasi tekanan hidrostatis permukaan lengkung bisa dijumpai pada dam, pipa dan tangki.Gaya resultan dari fluida yang berkerja pada permukaan lengkung sama dengan dan berlawanan arah dengan gaya yang diperoleh dari diagram benda bebasPembuatan diagram benda bebas dari volume fluida yang tepat dapat digunakan untuk menentukan gaya fluida resultan yang berkerja pada sebuah permukaan lengkung Gaya Apung, Mengapung dan KestabilanPrinsip ArchimedesGaya fluida resultan yang berkerja pada sebuah benda yang seluruhnya terendam atau mengapung dalam fluida disebut gaya apungPrinsip archimedes menyatakan bahwa gaya apung memiliki besar sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda dan mengarah vertikal ke atasDalam perhitungan, fluida diasumsikan memiliki berat jenis yang konstant.

KestabilanGambar 14Benda-benda yang terendam atau terapung dapat berada dalam posisi stabil dan sebaliknya. Dimana kestabilan sebuah benda ditentukan dengan meninjau apa yang terjadi ketika benda tersebut diusik dari posisi kesetimbangannya.Variasi tekanan pada fluida dan gerakan benda tegarMeskipun sebuah fluida berada dalam keadaan bergerak ketika fluida tersebut bergerak sebagai benda tegar tidak akan mendapat tegangan geserDalam geralkan linear, distribusi tekanan dalam sebuah masa fluida yang mengalami percepatan sepanjang lintasan lurus bukan hidrostatisDalam prinsip rotasi benda tegar, putaran suatu fluida berputar yang terdapat dalam sebuah tangki yang dengan kecepatan anggular konstant terhadap sebuah sumbu akan mengakibatkan fluida ikut berputar sebagai benda tegarPermukaan bebas pada fluida yang berotasi tidak datar namun melengkung

ReferenceMunson Bruce, Young Donald & Okiishi Theodore, 2013. Mekanika Fluida Jilid 1, Edisi Keempat. Alih Bahasa Harinaldi dan Budiharso, Erlangga ; Jakarta.Gambar 1. Gaya Elemen Potongan Sembaran Suatu Fluida

Gambar 2. Gaya Permukaan & Gaya Badan Elemen Fluida

Gambar 3. Notasi Untuk Variasi tekanan dalam Fluida