Fluida Dinamik SMA

Fluida Dinamik

1.     Fluida Ideal

Ciri umum fluida ideal

Ø Aliran Fluida dapat merupakan aliran lunak atau non lunak jika kecepatan disuatu titik adalah konstanta terhadap waktu dikatakan lunak contoh aliran air yang tenang . Jika kecepatan di suatu titik adalah tidak konstan terhadap waktu dikatakan tak lunak contoh : aliran  gelombang panjang air laut.

Ø Aliran Fluida termanpatkan (kompresibel) / tak termampatkan (inkompresibel).

Ø Aliran Fluida dapat merupakan aliran kental (viscous) atau tak kental (non viscous).

Fluida yang dipelajari dibatasi fluida ideal yaitu fluida yang tak termampatkan (inkompresibel) tak kental (non vircous) dan aliran lunak. Lintasan yang ditempuh partikel dalam fluida yang mengalir disebut garis alir (flow line). Ada 2 jenis aliran fluru:

a.     Aliran garis arus (streamine) = aliran berlapis = aliran laminar (laminar flow) yaitu: aliran fluida yang mengikuti satu garis lurus maupun melengkung yang jalan ujung dan pangkalnya kecepatan ditiap titik garis arus searah dengan garis singgung garis arus tidak pernah berpotongan.

b.     Aliran turbulen

Aliran berputar ada yang arah geraknya berlawanan dengan arah gerakan seluruhnya.

2.     Persamaan Kontuinitas

Ø Peristiwa-peristiwa disebut fluida dinamik (bergerak)

Ø Debit (Q) : kecepatan aliran air melalui suatu penampung dalam waktu tertentu.

Rumus :      Q =                  Q       = Debit (m³/s)

                                                Vol    = Volume (m³)

                                                t        =  waktu (s)

Persamaan Kontinuitas

Q =         dimana Vol = ∆ . L

Q =         dimana L = V . t

Q = ∆ . V

∆₁ - V₁ = ∆₂ – V₂            Pers kontinuitas

3.     Daya Debit Fluida

Daya dari tenaga air terjun yang mengalir dengan debit Q ketinggian h

E_p = m.g.h

P =  =

Untuk :       P =  

                    m =    dan   = Q

                   P = p.Q.g.h

4.     Hukum Bernoulli

Mneyatakan bahwa pada pipa mendatar (horisontal) tekanan fluida paling besar adalah pada kelajuan air paling kecil dan tekanan besar pada kelajuan aliran besar.

Peristiwa hukum bernuolli, antara lain :

Ø Dua perahu bermotor berbenturan

Ø Aliiran air yang keluar dari kran

Ø Lintasan melengkung base ball yang sedang berputar

Ø Pancaran air pada selang yang ujungnya disemprotkan

Ø Burung bisa terbang udara diatas kertas tekanan alur kertas rendah

Ø Pesawat bisa terbang

Ø Penyemprotan parfum, penyemprotan serangga

Ø Karburator

Hukum Bernuolli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan (P) energi kinetik persatuan volum ( p.v²) dan energi potensial persatuan volume ( p. g.h ) memiliki nilai yang sama pada setiap sepanjang suatu garis arus. Dirumuskan :

P + p . v²  + p.g.h = konstan

P₁ + p . v₁²  + p.g.h₁ = P₂ + p . v₂²  + p.g.h₂

·        Dua asas hukum Bernoulli :

a.     Fluida tak bergerak ( Fluida statis )

V₁ = V₂ = 0

P₁ + p.g.h₁ + 0 = P₂ + p.g.h₂ + 0

P₁ –P₂ .r_g ( h₂ – h₁ )

b.     Fluida yang mengalir ( Fluida dinamis

h₁      =       h₂

P₁ +  p.V₁² + 0 = P₂ +  p.V₂² + 0

P₁ – P₂      =   (V₂¹ – V₁²)

Menyatakan bahwa jika V₂ >V₁ maka P₁ > P₂ bahwa tempat yang kelajuan aliran yang besar, tekanannya kecil dan sebaliknya.

Penerapan hukum Bernoulli

a.     Karburator

b.     Alat penyemprot nyamuk

Cara kerja : ketika penghisap pompa ditekan, udara dan tabung silinder keluar melalui lubang sempit. Pancaran udara yang cepat ini akan menyebabkan tekanan udara dibagian atas nosel turun, hal ini akan menyebabkan cairan / obat di dalam tabung terisap naik dan menyemprot keluar.

c.      Ventarimeter

Yaitu alat yang dipasang didalam suatu pipa lairan untuk mengukur kelajuan cairan.

Ada 2 jenis venturi meter.

1.     Venturi meter tanpa mamometer

V₂ =  . V₁

P₁ – P₂ = p.g.h

V₁ =

2.     Venturi meter dengan memometer

A₁ – V₁ = A₂.V₂

P₁ – P₂ = p (V₂² – V₁²)

P₁ – P₂ = p.g.h

  p = raksa

d.     Tabung Pitot (alat untuk mengukur kelajuan gas)

P_b – P_a =  . p.g.v²

p’ = massa jenis zat cair manometer (raksa) P_b – P_a = P₂ – P₁

V =          pg = massa jenis gas

e.      Gaya angkat pesawat terbang

Syarat  pesawat bisa terbang kelajuan udara diatas pesawat lebih besar dari sisi bawah (V_atas > V_bawah ), tekanan atas lebih kecil dari tekanan bawah

(P_atas < P_bawah)

F_bawah – F_atas = (P_bawah - P_atas).A      atau     F_bawah – F_atas =  . p(V_atas - V_bawah).A

5.     Teorema Terricelli

Jika fluida menyebar keluar dari lubang yang terletak pada jarak h di bawah permukaan fluida, maka kecepatan aliran air dirumuskan:

V =            Teorema Terricelli

Semburan air terjatuh ke tanah berjarak x dari tangkai A maka :

X  =  

   

    =  

X = 2                     Debit air = Q = A        

6.     Viskositas (kekentalan) dan Hukum Stoke

Besar gaya viskositas F =  

Keterangan :

F = gaya (N)

n = Koefisien viskoitas (kg mIsI atau Pas)

V = Kecepatan (m/s)

A = Luas (m²)

Untuk suhu yang lebih rendah koefisien viskositasnya besar (lebih kental). Pada aliran fluida kental n=0

Hukum stokes F =  dimana

F = k.h.v untuk bola k= 6P.R

F = 6k. R.n.v

Hukum Stokes:

Kecepatan terminal (V_T)

V_T =      

Keterangan :

R = jari-jari bola

P_a= massa jenis benda

P_f= massa jenis fluida

Benda yang dijatuhkan bebas dalam suatu fluida kental, kecepatannya makin membesar sampai kecepatan terbesarnya tetap. Kecepatan yang besar dan tetap disebut kecepatan terminal (VT).