Pengertian Dasar Fluida [PDF]

Citation preview

Pengertian Dasar Tentang Fluida Oleh Delvi Yanti, S.TP, MP



Fluida dan Hipotesis Kontinyum Fluida relatif mudah berubah bentuk.  Cairan yang mudah berubah bentuk tetapi volumenya tidak  Gas yang mudah berubah bentuk dan volumenya Fluida adalah benda yang berubah bentuk secara kontinyum dibawah aksi gaya atau tegangan geser yang diberikan.



2



Properti-properti Fluida 1. Densitas (kerapatan / massa jenis) => massa persatuan volume Lambang Densitas => ρ (kg/m³) Volume jenis => Volume persatuan massa Lambang Volume jenis => ϑ 2. Berat spesifik (Berat jenis) => Berat fluida persatuan volume Lambangnya : ɣ (N/m³) ɣ = ρ.g g = percepatan grafitasi lokal (9,807 m/dt²)



3. Grafitasi spesifik (gravitasi jenis) SG = ρ cairan / ρ referensi untuk cairan, fluida referensi adalah air murni pada temperatur 4 °C dan 101.330 N/m², ρ referensi adalah 1000 kg/m³



Contoh Soal 1) Suatu zat cair jika dituangkan ke dalam bejana gelas ukur diketahui mempunyai berat 8 N ketika mengisi volume 500 ml. Tentukan berat jenis, kerapatan, dan gravitasi jenisnya? 2) Informasi pada sebuah kaleng air soda menunjukkan bahwa kaleng tersebut berisi 355 ml. Massa sekaleng penuh air soda adalah 0,369 kg sementara kaleng kosong mempunyai berat 0,153 N. Tentukan berat jenis, kerapatan, dan gravitasi jenis dari air soda tersebut?



Penyelesaian 1. Dik : W = 8 N v = 500 ml = 5 x 10-4 m3 Dit : ρ, ɣ, SG



Jawab : W = m.g m =W/g ρ =m/ v (1,63 x 103 kg/m3) ɣ = ρ.g (16 kN/m3) SG = ρ /ρ referensi (1,63)



2. Dik : v = 355 ml = 3.55 x 10-4 m3 m = 0,369 kg Dit : ρ, ɣ, SG Jawab : ρ = m / v ɣ = ρ.g SG = ρ /ρ



referensi



(1,039 x 103 kg/m3) (10,194 kN/m3) (10,194)



Tekanan (P) => gaya tekan (compresiv) normal persatuan luas yang bekerja pada permukaan sebenarnya.



Tekanan diukur relatif terhadap tekanan atmosfir lokal disebut tekanan ukur (gage pressure) Tekanan diukur relatif terhadap tekanan nol disebut tekanan absolut (mutlak).



Tekanan absolut = tekanan ukur + tekanan atmosfir disekitar pengukuran.



Tekanan dibawah tekanan atmosfir lokal disebut tekanan vakum Tekanan vakum = tekanan atmosfir – tekanan absolut



Satuan menunjukkan apakah tekanan ukur atau tekanan absolut. 10 psig => sepuluh pounds per inchi kwadrat, ukur 10 psia => sepuluh pounds per inchi kwadrat, absolut



Nilai standar tekanan atmosfir => 101.330 Pa / 14,696 lb/in² (Psi) Tekanan atmosfir sebenarnya bisa diukur dengan barometer. Tekanan atmosfir sering disebut tekanan barometrik.



Hubungan Properti dan Gas Ideal Hukum gas ideal : P = ρ.R.T dengan ; P = tekanan absolut (Pa) ρ= densitas (kg/m³) T = temperatur dalam kelvin R = konstanta gas spesifik untuk udara (287 N.m/kg.K)



Contoh Soal 1) Kerapatan oksigen yang terdapat di dalam sebuah tangki adalah 2 kg/m³ apabila temperaturnya 25 °C. Tentukan tekanan ukur dari gas tersebut jika tekanan atmosfer 97 kPa. 2) Beberapa eksperimen sedang dilakukan di dalam laboratorium, dimana temperatur udaranya 27 °C, dan tekanannya 14,3 psia. Tentukan kerapatan udara.



Penyelesaian 1. Dik : ρ = 2 kg/m3 T = 25 °C = (25 + 273) = 298 K P atm = 97 kPa Dit : P ukur ? Jawab : P = ρ.R.T (171,052 kPa) P abs = P ukur + P atm P ukur = P abs- P atm (74,052 kPa)



2. Dik : T = 27 °C = (27+273) = 300 K P abs = 14,3 Psi = 98.594,09 Pa Dit : ρ ? Jawab : P abs = ρ.R.T ρ = P abs / (R.T) (1,145 kg/m3)



Viskositas Fluida adalah zat yang mengalami deformasi kontinyu ketika dikenai tegangan geser, dan tegangan geser tersebut adalah fungsi dari laju deformasi. Tegangan geser sebanding (proportional) terhadap laju deformasi, konstanta proporsionalitas disebut viskositas. Lambang viskositas : µ (mu)



Jika tegangan geser dalam fluida adalah proporsional pada laju regangan, maka : Ԏ = µ. (du/dy) ………….Hukum Newton Fluida yang mengikuti hukum ini dan generalisasinya untuk aliran multi dimensional disebut fluida newtonian dan yang tidak mengikuti adalah fluida non newtonian.



Modulus Elastisitas (Ev) Seberapa mudah volume (demikian juga kerapatan) dari suatu massa fluida dapat diubah apabila terjadi perubahan tekanan. Artinya seberapa mampumampatkah fluida tersebut?. Sifat yang biasa digunakan untuk mengkarakteristikan kemampumampatan adalah modulus elastisitas (N/m²) Nilai modulus elastisita besar menunjukan fluida relatif tidak mampu-mampat, artinya dibutuhkan tekanan yang besar untuk perubahan volume yang kecil.



 Pemampatan dan pengembangan Gas Pada kondisi temperatur yang konstan (proses isotermal) :



Ev = p



Pada kondisi isentropik :



Ev = kp



 Tegangan Permukaan (Ԏ) N/m



Daftar Pustaka Munson, Bruce R., Donald F. Young, Theodore H. Okiishi. Mekanika Fluida. Edisi Keempat. Jilid 1. Penerbit Erlangga Jakarta