02_Definisi dan Sifat Fluida [Compatibility Mode] - Copy.pdf

7/24/2019 02_Definisi dan Sifat Fluida [Compatibility Mode] - Copy.pdf

1/6

1

Civil Engineering Department

University of Brawijaya

TKS 4005 HIDROLIKA DASAR / 2 sks

Definisi dan Sifat FluidaDefinisi dan Sifat FluidaDefinisi dan Sifat FluidaDefinisi dan Sifat Fluida

Ir. Suroso, M.Eng., Dipl.HE

Dr. Eng. Alwafi Pujiraharjo

CivilEngineering

2222

Apakah Fluida itu?

Bandingkan antara zat padat dan fluida?

Zat padat: dapat melawan gaya geser dengandeformasi. Tegangan sebanding dengan regangan

Fluida: terus mengalami deformasi akibat gayageser. Tegangan sebanding dengan lajuregangan

F

A =

F V

A h =

Solid Fluid

CivilEngineering

3333

Apakah Fluida itu?

Bandingkan Zat Cair dan Gas

Zat Cair: menyesuaikan bentuktempat sesuai volumenya, gayakohesif kuat, volume tetap, danmembentuk permukaan bebas

karena adanya gaya berat Gas: memenuhi ruangan, gaya

kohesif lemah, bebas mengembang,dan tidak dapat membentukpermukaan bebas

Gas dan uap sering dipakaisebagai kata padanan

Zat cair

Free Surface

Gas

mengembang

CivilEngineering

4444

Fluida Umum

Zat cair:

air, minyak, air raksa, gasoline, alkohol

Gas:

udara, helium, hidrogen, uap

Batas:

jelly, aspal, pasta gigi, cat


2/6

2

CivilEngineering

5555

Sifat-sifat Zat Cair

Bila ruangan > volume zat cair terbentukpermukaan bebas yang berhubungan dengan

atmosfer.

Mempunyai rapat massa dan berat jenis

Kompresibilitas Rendah Tidak termampatkan(incompressible).

Mempunyai viskositas (kekentalan) Mempunyai kohesi, adhesi, dan tegangan

permukaan.

CivilEngineering

6666

Sifat-sifat Fluida

Rapat Massa (density)

Berat Jenis (specific gravity)

Kekentalan (viscosity)

Kemampatan (compressibility)

Sifat yang dominan/memegang peranan pada

cairan :Diam : berat jenis

Mengalir : kerapatan, viskositas.

CivilEngineering

7777

Rapat Massa/Kerapatan (Density),

Rapat Massa : massa zat cair tiap satuanvolume pada temperatur dan tekanan tertentu.

dimana: m = massa (kg)

V = volume (m3)

= rapat massa (kg/m3)

m

V

=

CivilEngineering

8888

Specific Volume

Specific Volume Vs is defined as the volumeper unit mass.

1

s

VV

m = =


3/6

3

CivilEngineering

9999

Berat Jenis (Specific Weight),

Berat: W = m g

Berat Jenis (Specific Weight) : berat per satuanvolume pada temperatur dan tekanan tertentu.

W mg g

V V

= = =

CivilEngineering

10101010

Specific Gravity

Specific Gravity:perbandingan berat zat

dengan berat air padavolume dan temperatur

yang sama.

. .w w

S G

= =

CivilEngineering

11111111

Specific Volume

Specific Volume: volume zat cair per satuanberat. Ini kebalikan dari specific weight.

Satuan dalam metrik m3/kgf, dalam SI m3/N.

CivilEngineering

12121212

Contoh Soal 2.1

If 1 m3 of oil has a mass of 860 kg, calculateits specific weight, density, and specific gravity.

Solution

3860 9.81 8436.6 / 1

WN m

V = = =

3860 /

mkg m

V= =

8436.6. . 0.86

9810

oil

w

S G

= = =


4/6

4

CivilEngineering

13131313

Contoh Soal 2.2

A container weights 5000 lb when fi lled with 6ft3 of a certain liquid. The empty weight of the

container is 500 lb. What is the density of theliquid?

Solution:

The net weight of the liquid = 5000 -500 = 4500 lb

3

3

4500 750 / 6

75023.3 /

32.2

W lb ft V

slugs ftg

= = =

= = =

CivilEngineering

14141414

Kemampatan Zat Cair (Compressibility)

Definisi: perubahan volume karena perubahan tekanan.

Kemampatan dinyatakan dalam modulus elastisitas K(bulk modulus of elasticity)

Harga K untuk zat cair sangat besar sehinggaperubahan volume karena perubahan tekanan sangat

kecil, oleh karena itu perubahan volume diabaikan danzat cair dinggap tak termampatkan (incompressible)

Untuk air tawar K = 2068 MN/m2.

/

dpK

dV V=

CivilEngineering

15151515

Kekentalan (Viscosity)

Untuk mendapatkan hubungankekentalan, ditinjau lapisan fluidaantara dua plat sejajar yangsangat luas dengan jarak

Definisi tegangan geser:= F/A.

Menggunakan kondisi tidak-slip,

u(0) = 0dan u(

) = v, profilkecepatan dan gradien adalahu(y)= vy/dan du/dy=v/

Tegangan geser untuk Newtonianfluid: = du/dy

adalah kekentalan dinamis(dynamic viscosity) danmempunyai satuan kg/ms, Pas,atau poise.

CivilEngineering

16161616

Kekentalan (Viscosity)

Gas Vs Liquid


5/6

5

CivilEngineering

17171717

u ungan egangan eser- ra enKecepatan

CivilEngineering

18181818

Tegangan Permukaan (Surface Tension)

Di bawah permukaan, gaya-gayabekerja sama dalam semua arah

Pada permukaan, beberapa gayatidak ada, menarik molekul kebawah dan bersama-sama,seperti membran ditarik padapermukaannya

Jika pertemuan (interface)lengkung, tekanan lebih tinggiakan berada pada sisi cekung

Kenaikan tekanan diimbangi olehtegangan permukaan,

= 0.073 N/m (@ 20oC)

water

air

No net force

Net force

inward

Interface

CivilEngineering

19191919

Kapilaritas

Kapilaritas disebabkan oleh gaya kohesi dan adhesi.

Jika kohesi lebih kecil dari adhesi maka zat cair akannaik, jika kohesi lebih besar dari adhesi maka zat cairakan turun.

Kenaikan atau penurunan kapiler dapat dihitung dengan

menyamakan gaya angkat yang dibentuk oleh teganganpermukaan dengan gaya berat.

Kenaikan kapiler:

dimana : = tegangan permukaan

= berat jenis zat cair

r = jari-jari tabung

2 cosh

r

=

CivilEngineering

20202020

Efek Kapiler

Efek kapiler adalah naik atau turunnya zatcair dalam tabung diameter kecil.

Permukaan bebas lengkung dalam tabungdisebut meniscus.

Sudut kontak , didefinisikan sebagai

sudut yang dibuat menyinggungpermukaan zat cair dan permukaan tabungpada titik kontak.

Air: meniscus melengkung ke atas karenaair zat cair yang membasahi/wetting ( 90,hydrophobic).


6/6

6

CivilEngineering

21212121

Kenaikan Air Kapiler

Keseimbangan gaya dapatmenjelaskan besarnyakenaikan kapiler.

Sehingga Kenaikan Kapiler:

( )2W m g V g g R h= = =

( )surface

2

s

W F

g R h 2 R cos

=

=

s2 cos

hg R

=

CivilEngineering

22222222

Efek Kapiler

Documents

02_Definisi dan Sifat Fluida [Compatibility Mode] - Copy.pdf