Properti Fluida By Riza

MEKANIKA FLUIDA (MO 091309) TUGAS 1 : FLUID MECHANICS IN ENGINEERING

OLEH :

A. RIZA FAHLUZI YUSUF

4308100113

JURUSAN TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOVEMBER SURABAYA 2009

PROPERTI FLUIDA Mekanika fluida adalah ilmu tentang mekanika cairan dan gas dan didasarkan pada prinsip-prinsip dasar yang sama yang digunakan dalam mekanika padat. Mekanika fluida adalah subjek yang lebih sulit, namun, karena elemen benda padat merupakan elemen yang dapat dibagi dan nyata,sedangkan fluida tidak ada elemen yang dapat dibedakan

1.1 Pengembangan dari Mekanika Fluida Mekanika fluida dapat dibedakan menjadi tiga cabang : yaitu STATIKA FLUIDA yang mempelajari tentang mekanika fluida diam, KINEMATIKA mempelajari tentang kecepatan dan aliran tanpa pertimbangkan gaya/energy dan HIDRODINAMIKA mempelajari tentang relasi antara kecepatan dan akselerasi serta gaya yang diberikan oleh cairan dalam gerakan. Dalam hidrodinamika klasik,sebagian besar dalam subjek matematika karena berhubungan dengan fluida ideal imajiner yang bergesekan. Pada masa lalu, insinyur bereksperimen dan dari pengembangan formula empiric yang menjawab problem praktis disebut hydraulic.

1.2 Perbedaan Antara Benda Padat dan Cair Molekul dari benda padat lebih rapat antar lain nya daripada molekul benda cair. Gaya aksi antar molekul dari benda padat lebih besar juga, serta molekul benda padat cenderung mempertahankan bentuknya. Berbeda dengan cair yang lebih kecil gaya aksinya serta bentuknya yang mengikuti dari permukaan benda.

1.3 Perbedaan Antara Gas dan Fluida Fluida dapat berwujud gas atau cair. Bedanya molekul dari gas lebih renggang daripada cair. Dengan demikian gas lebih mampat dan ketika semua tekanan luar dihilangkan, ia cenderung memperluas tanpa batas. Gas lebih mencapai kesetimbangan ketika ia benar benar tertutup. Molekul dari cair relative tidak mampat, dan apabila semua tekanan kecuali tekanan uap dihilangkan, gaya kohesi antara molekul menahan mereka bersama, jadi molekul cair tidak memperluas tanpa batas. Volume dari gas atau uap kebanyakan terpengaruh dari perubahan tekanan atau suhu atau bahkan keduanya

1.4 Kerapatan, Besar spesifik, Volume spesifik dan Gravitasi spesifik -Kerapatan

fluida adalah massa per volume, sedangkan Berat

per satuan volume. Dalam insinyur inggris atau SI sedangkan

adalah berat

biasa dalam satuan Kg/m3

menandakan gaya yang diberikan oleh gravitasi dalam satuan volume

dari fluida N/m3 kerapatan dan berat spesifik dari fluida diikuti :

atau Dalam satuan SI Dimensi

=

=

=

-Sedangkan volume spesifik adalah volume yang terisi satuan massa dari fluida 3

(m / Kg )

-Sedangkan gravitasi s adalah rasio dari kerapatan dari air asli dalam temperature standar. Standar dalam fisika 39,2°F ( 4°C ), sedangkan standar insinyur 60°F,kemudian kerapatan air pada 4°C adalah 100g

1.5 Fluida Compressible dan Incompressible Mekanika fluida terbentuk menjadi dua yaitu antara compressible dan incompressible. Fluida yang keduanya konstan atau berbeda kerapatan. Meskipun dalam realita tidak ada fluida yang tidak mampat. Cair biasa dipertimbangkan fluida, begitu juga dengan ombak yang dalam artian benar benar ombak tekanan Aliran dari udara dalam system ventilasi adalah kasus dimana gas dapat diperlakukan mampat. Untuk variasi tekanan kecil yang dapat berubah kerapatannya, namun untuk gas atau aliran uap pada kecepatan tinggi melalui pipa dengan tekanan yang turun mungkin besar yang dapat berubah kerapatan tidak dapat dihindarkan. Contohnya pada pesawat terbang dengan kecepatan 250 mph, udara mungkin dipertimbangkan sebagai kerapatan konstan. Tetapi sebagai objek yang berpindah melalui udara kecepatan suara hingga 700 mph, tekanan dan kerapatan dapat diartikan sebagai fluida compressible.

1.6 Kemampatan Cairan Kemampatan cairan berkebalikan dengan volume dari modulus elastisitas, atau modulus besar, modulus ini didefinisikan : Ev = Dimana :

= - ( )dp

= volume = tekanan

Dalam tiap problem insinyur, modulus massa pada atau dekat tekanan atmosfer menjadi pusat perhatian. Pada berbagai suhu dapat dicatat bahwa nilai dari Ev naik perlahan selurus dengan tekanan, nilai Ev maksimum pada 120°F (50°c) Modulus volume dari besi baja sekitar 26,000,000 psi :

= atau =

Dimana Ev adalah nilai dari modulus untuk tekanan rata rata

Berat Spesifik dari Cairan Berat spesifik dari cairan umum pada 68°F (20°C) dan standar tekanan level laut dengan g=32,2 ft/s, semua juga tergantung pada suhu dan variasi dari modulus massa dari cairan. Variasi dari berat spesifik dari air dengan kondisi suhu dibawah normal ketika g = 32.2 ft/s

Lb/ft

kN/m

Carbon tetrachloride

99.4

15.6

Ethyl Alcohol

49.3

7.76

gasoline

42

6.6

Glycherin

78.7

12.3

Motor oil

54

8.5

Water

62.4

9.81

1.7 Persamaan Keadaan untuk Gas

Tidak ada gas yang bersifat sempurna, namun udara dan gas asli lainnya yang jauh dari fase cair dapat dipertimbangkan

Hokum Avogadro bahwa semua gas pada tekanan dan temperature yang sama dibawah perlakuan diberikan nilai dari 9 bernomor sma dari molekul per unit dari volume apabila m menandakan berat molekuler M1R1 = M2R2 =konstan

Fundamental persamaan gas yang lain PVn = P1 V1 n = konstan

1.8 Kemampatan dari Gas Perbedaan dari Eq memberikan npvn-1 dv + vn dp = 0 menjadikan Ev = np Karena itu untuk proses isothermal dari gas Ev = p dan isentropic proses Ev = kp, kemudian pada tekanan 15psia, modulus isothermal dari elastisitas sebuah gas adlah 15psi dan untuk udara proses isentropic nya 1,4 x 15psi. ini menekankan bahwa ada perbedaaan yang besar antara kemampatan dari udara atmosfer normal dan air.

1.9 Fluida Ideal Sebuah fluida ideal biasa didefinisikan sebagai salah satu fluida yang tak memiliki gesekan karena itulah viskositasnya nol. Dalam fluida asli, cair maupun gas gaya tangensial selalu dating dalam segala kondisi. Memberikan kenaikan terhadap gaya gesekan tersebut yang biasa disebut viskositas

1.10 Viskositas Viskositas dari fluida untuk mengukur resistensi geseran atau menghitung sudut deformasi. Gaya gesekan dalam hasil aliran fluida adlah kohesi dan momentum

diantara molekul dalam fluida. Apabila suhu naik, viskositas dari semua fluida menurun, sedangkan viskositas dari semua gas meningkat. Ini karena gaya dari kohesi, yang disambungkan dengan suhu,didominasi oleh cairab sedangkan gas mendominasi factor perubahan molekul di antaras semua kecepatan yang berbeda. Molekul perubahan membuat pergeseran atau menghasilkan gaya gesekan antara dimensinya. Peningkatan aktifitas molekul pada temperature tinggi menyebabkan percepatan dari gas yang dilanjutkan peningkatan suhu. Dari berbagai eksperimen menunjukkan tentang fluida dalam kelas yang besar F Apabila konstan dari proprorsional maka dapat ditunjukkan dengan = Persamaan di atas disebut persamaan viskositas newton

Fluida dengan proporsional konstan tidak dapat berubah dari deformasi. Dimensi dari viskositas absolute adalah gayaper unit area dibagi oleh gradient kecepatan. Dalam SI

dimensi dari

=

1.11 Tensi Permukaan Kapilaritas Cairan memiliki gaya adhesi dan kohesi,keduanya dalam bentuk molekul atraktif, Kohesi merupakan cairan untuk melawan tingkatan gaya stress, sedangkan adhesi untuk melawan dari tubuh lain. Perlawanan diantar molekul bentuk merupakan sebuah imajiner antara dua bentuk permukaan padat dan gas. Nilai tipical

dari tensi permukaan dilingkupi rata rata yang lebar. Properti cair yang membuat itu disebut

tensi

permukaan.

Kapilaritas

termasuk

di

antara

kohesi

dan

adhesi.Peningkatan kapilaritas ataupun penurunan dapat dibuat oleh tensi permukaan gaya gravitasi 2 h= dimana :

= tensi permukaan dalam unit gaya per satuan panjang = berat spesifik dari cairan = radius tabung

h = peningkatan kapilaritas tensi permukaan menurun perlahan di iringi dengan kenaikan suhu,tensi permukaan biasanya berpengaruh pada setiap pekerjaan engineer.

1.12 Tekanan uap dari cairan Seluruh cairan menandakan evaporasi ataupun penguapan, yang mana keduanya melakukan dengan memproyeksikan molekul kedalam permukaan. Apabila ada ruang kosong, maka tekanan parsial mengeluarkan molekul naik dari rata, untuk kesetimbangan dari tekanan uap disebut juga dengan tekanan saturisasi. Nilai dari saturisasi tekanan uap berasal dari tertarikan dari cairan. Dalam kasus cairan,untuk

membatasinya,tekanan

dalam

cairan

menjadi

berkurang

dari

nilainya,cairan akan menguap. Pelebaran variasi dalam tekanan uap ditunjukkan pada tabel dibawah. Tekanan uap yang sangat rendah pada merkuri menjadikannya mudah digunakan pada barometer psia

N/m2, abs

Mbar,abs

Merkuri

0,000025

0,17

0,0017

Air

0,339

2,340

23,4

Kerosin

0,46

3,200

32

Karbon tetraklorida

1,76

12,100

121

Gasoline

8,0

55,000

550