Dinamika Fluida-dikonversi-dikompresi (1).docx

FISIKA DASAR DINAMIKA FLUIDA Dosen Pengampu : Hamriani Ryka, S.T., M.T.

Disusun oleh: Agatha Rama sanjaya ; 187011327 Frasetyo agung sukantoro: 187011387 Ahmad ripani : 187011341

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS BALIKPAPAN 2018

KATA PENGANTAR Puji syukur patut kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atsa berkat, penyertaan dan bimbinganNya kami dapat menyelesaikan makalah kami yang berjudul DIMAMIKA FLUIDA ini dengan baik. Makalah ini memuat dan membahas tentang volume kontrol (control volume) pada aplikasi fluida beserta dengan aplikasi dari hukum dan persamaan yang terkait dengan dinamika fluida, terlebih khusus Hukum Newton II dan persamaan momentum, juga mengenai control volume untuk fluida. Semoga makalah Mekanika Fluida ini dapat bermanfaat dan dapat dipergunakan sebagai mana mestinya. Terima Kasih

BAB I : A. Fluida Dinamis Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. Untuk memudahkan dalam mepelajari, fluida disinui dianggap :  Tidak kompesibel artinya bahwa dengan adanya perubahan tekanan volume fluida tidak berubah.  Tidak mengalami gesekan, artinya bahwa pada saat fluida mengalir, gesekan antara fluida dengan dinding temoat mengalir dapat diabaikan.  Aliran stasioner, artinya tiap partikel fluida mempunyai garis alir tertentu dan untuk luas penampang yang sama mempunyai laju aliran yang sama.

B. Jenis Aliran Fluida Dinamis Ada bebrapa jenis aliran fluida. Lintasan yang ditempuh suatu fluida yang sedang bergerak disebut garis alir. Berikut ini beberapa jenis aliran fluida.  Aliran lurus atau laminer yaitu aliran fluida mulus. Lapisanlapisan yang bersebelahan meluncur satu sama lain dengan mulus. Pada aliran partikel fluida mengikuti lintasan yang mulus dan lintasan ini tidak saling bersilangan. Aliran laminer dijumpai pada air yang dialirkan melalui pipa atau selang.  Aliran turbulen yaitu aliran yang ditandai denagn adanya lingkaran-lingkaran tak menentu dan menyerupai pusaran. Aliran turbulen sering dijumpai disungai-sungai dan selokanselokan

BAB II : A. Debit Debit dalam hidrologi adalah sejumlah besar volume air yang mengalir tiap satuan waktunya. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :

Q=A.V=

V

Ket : Q : debit (m3/s) V : volume (m3) t : waktu (sekon) A : luas penampang (m2) V : kecepatan (m/s)

B. Persamaan Kontinuitas Persamaan kontiunitas menyatakan bahwa debit fluida yang memasuki pipa sama dengan fluida yang keluar dari pipa. Persamaan Kontiunitas berlaku persamaan berikut :

Dari gambar tersebut terlihat aliran fluida mengalir dari luas penampang satu menuju luas penampang dua. Pada luas penampang awal (A1) fluida memiliki kecepatan v1, sedangkan pada luas penampang akhir (A2) fluida memiliki kecepatan v2. Oleh karena itu, persamaan kontinuitas berlaku persamaan berikut: Q1 = Q2 A1 . V1 = A2 . V2 Keterangan : Q1 = debit ketika masuk (m3/s) Q2 = debit ketika keluar (m3/s) A1 = luas penampang 1 (m2) A2 = luas penampang 2 (m2) V1 = kecepatan fluida ketika masuk (m/s) V2 = kecepatan fluida ketika keluar (m/s)

C.Azaz Bernoulli Azaz Bernoulli menyatakan bahwa dalam pipa horizontal, tekanan fluida paling besar terdapat dalam fluida dengan kelajuan aliran kecil, sedangkan tekanan paling kecil terdapat dalam fluida dengan kelajuan aliran besar. Azaz bernoulli apabila dituliskan dalam suatu persamaan sebagai berikut : P + pgh +

1

P1 + pgh +

pv2 = konstan

1

1 pv21 = P2 + pgh2 + pv 22

Keterangan : P1,P2 = tekanan dititik 1 dan 2 (N/m2) V1,V2 = kecepatan aliran dititik 1 dan 2 (m/s) h1,h2 = ketinggian dititik 1 dan 2 (m) p = massa jenis fluida (kg/m3) g

= percepatan garvitasi (m/s2)

C. Aplikasi Azaz Bernoulli 1. Tangki Berlubang

Kecepatan semburan air V = √2𝑔ℎg Keterangan : v = kecepatan semburan air (m/s) H = jarak lubang dari permukaan air (m) g = percepatan gravitasi (m/s2)

Waktu Yang Dibutuhkan Semburan Air Mencapai Tanah t=√

2(𝐻 − ℎ) 𝑔

keterangan : t = waktu yang dibutuhkan air mencapai tanah (s) Jarak Jangkauan Air X = 2 √ℎ(𝐻 − ℎ) Keterangan : h : tinggi lubang dari permukaan air (m) H : ketinggian air diukur dari permukaan tanah (m) x : jangkauan air (m)

2. Venturimeter a. Venturimeter tanpa manometer

Kelajuan fluida pada luas penampang A1 Sebagai berikut :

Keterangan : V1 = kelajuan fluida pada penampang 1 (m/s) A1=luas penampang 1 (m2) A2=luas penampang 2 (m2) h = perbedaan ketinggian pada fluida (m)

g = percepatan gravitasi (m/s2) b. Venturimeter dengan manometer

Kelajuan fluida pada luas penampang A1, sebagai berikut :

Keterangan : V1= kelajuan fluida pada penampang 1 (m/s) A1=luas penampang 1 (m2) A2=luas penampang 2 (m2) h = perbedaan ketinggian pada fluida (m) g = percepatan gravitasi (m/s2) pr = massa jenis raksa (kg/m3) pu = massa jenis udara (kg/m3)

A. Tabung Pitot

Tabung pitot adalah alat yang digunakan. Untuk mengukur kejauhan gas. Kecepatan aliran gas dirumus kan sebagai berikut:

v = kelajuan aliran gas (m/s) h = perbedaan ketinggian pada fluida (m) g = percepatan gravitasi (m/s2) pᵣ = massa jenis raksa (kg/m3) pᵤ = massa jenis udara (kg/m3) d. Gaya angkat pesawat Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kecepatan udara pada sayap bagian atas lebih besar dibandingkan dengan kecepatan udara pada sayap bagian bawah. Akibatnya tekanan bagian atas lebih kecil dibandingkan tekanan bagian bawah. Sketesa gambar yang ditunjukkan melalui gambar berikut :

Persamaan gaya angkat pesawat adalah sebagai berikut : F1 – F2 = (P1 – P2) A 1 F1 – F2 = p (v2 - )A Keterangan F1 - F2 = gaya angakat pesawat terbang (N) P1 = tekanan di bagian bawah sayap (N/m2) P2 = tekanan di bagian atas sayap (N/m2) A = luas penampang sayap (m2) V1 = kecepetan udara disayap bagian bawah (m/s) V2 = kecepatan udara di sayap bagian atas (m/s) P = massa jenis udara (kg/m3)

PEMBAHASAN SOAL DINAMIKA FLUIDA 1. Air mengalir melalui pipa mendatar dengan luas penampang pada masing – masing ujungnya 200mm2 dan 100mm2 . bila air mengalir dari penampang besar dengan kecepatan adalah 2 m/s, maka percepatan air pada penampang kecil adalah. Jawaban: Diketahui A1 = 200 mm2= 2.10-4m2 A2 = 100mm2= 10-4m2 v1= 2 m/s ditanyakan v2 = …. ? jawab: Q1 = Q2 A1v1 = A2V2 v2 = A1v1/A2 = 2.10-4.2/10-4 = 4m/s 2. Azas Bernoulli menyatakan bahwa dalam fluida bergerak pada hubungan antara. . . Jawab: Dalam fluida bergerak pada hubungan antara:  Tekanan  Kecepatan dan  Masa jenis

3.

pada gambar tersebut, G adalah generator 1000 W yang di gerakkan dengan kincir angin, generator hanya menerima energy sebesar 80% dari air. Bila generator bekerja dengan normal, maka debit air yang masuk kekincir angin. . .

Jawab: Diketahui Pg = 103watt ρg = 80% ρair = 0,8 ρair h = 10 m Ditanya Q = …. ? Pg = η.ρ.V.g.h 1000 = 0,8.103.V.10.10 V = 12,5.103m3 = 12,5L Q = V/t = 12,5 L/s

4. Suatu fluida ideal mengalir di dalam pipa yang dia meternya 5 cm, maka kecepatan aliran fluida adalah. Jawab: Diketahui: d = 5 cm = 5’.10-2 m r = 2,5 cm = 2,5.10-2 m v = 32 m/s Ditanya: v = …? Jawab: Karena memiliki besar diameter yang sama, maka kecepatan aliran fluida besarnya sama, yaitu 32 m/s.

5. Sebuah selang karet menyemprotkan air vertical ke atas sejauh 4,05 m. Bila luas ujung selang adalah 0,8 cm2, maka volume air yang keluar dari selang selama 1 Menit adalah. . . .liter Jawab: Diketahui: h = 4,05 m A = 0,8cm2 = 8.10-5m2 t = 1menit = 60 sekon ditanya: V = ….? Jawab Ep = m.g.h = ½ mv2 v = √2.g.h = √2.10.4,05 = 9 m/s Q = A.v = 8.10-3.9 = 7,2.10-4 m3/s V = Q.t = 7,2.10-4.60 = 432.10-4m3 = 43,2 L