Fluida Dinamis Fisika

Embed Size (px)

Citation preview

Disusun oleh : Aulia Mufti Rahmawati Khalis Dhaifa Multazamiarsy Salsabila Fluida merupakan zat yang mengalir Fluidaberdasarkansifatalirannyadapatdibagi menjadi : Fluida statis fluida yang sifat alirannya tenang. Contoh : gas dalam tabung LPG,air dalam kolam, udara dalam balon Fluida dinamis fluida yang sifat alirannya berubah setiap saat. Contoh : ombak laut, air terjun, angin puting beliung Contoh Fluida Statis 1. Aliranfluidadapatmerupakanalirantunak (steady)atautaktunak(non-steady).Jika kecepatansuatutitikkonstanterhadapwaktu makaaliranfluidadapatdikatakantunak. Sedangkanpadaalirantaktunakterjadijika kecepatansuatutitiktidakkonstanterhadap waktu. 2. Aliranfluidadapattermampatkan(compressible) atau tak termampatkan (incompressible). 3. Aliranfluidadapatmerupakanalirankental (viscous) dan tak kental (non-viscous). 4. Aliranfluidadapatmerupakanalirangarisarus (streamline) atau aliran trubulen.FLUIDA IDEALFLUIDA SEJATI 1. Aliran bersifat steady/tunak(tetap) 2. Nonviscous (tidak kental) 3. Incompresibel (tidak termampatkan) 1. alirannyaturbulen2. Viscous (kental) 3. Compressible (termampatkan) Aliran fluida yang mengikuti suatu garis (lurus/lengkung) yang jelas ujung dan pangkalnya Karena adanya partikel-partikal yangberbeda arah geraknya, bahkan berla- wanan dengan arah gerak keseluruhan fluida Aliran Fluida Ideal Laminar/ Stream Line Turbulent Debit adalah besaran yang menyatakan volum fluida yang mengalir melalui suatu penampang tertentu dalam satuan waktu tertentu. Keterangan : V = volume fluida (m3 ) t = selang waktu (s)Q = debit (m3 / s ) V= A . L L= v . t Volume Jarak tVQA= Av =Av Q =Fluida yang melalui suatu pipa yang memiliki luas (A) dan selang waktu (t) untuk menempuh jarak (L) tAL= Jika suatu fluida mengalir melewati pipa yang memiliki luas penampang yang berbeda maka volume fluida yang melewati setiap luas penampang itu sama besar dalam selang waktu yang sama Pada aliran fluida ideal, hasil kali laju aliran fluida denghan luas penampang pipa yang dilewati selalu konstan konstan ....3 2 1= = = = =nQ Q Q Q2122211221 rrvvAAvvtt==ya penampangn luas denganterbalikberbanding ideal fluida v2 2 1 1v A v A =21221||.|

\|=rrvv( )( )( )2(m/s) fluida aliranlaju m/s 1 fluida aliranlaju m 2 penampang luasm 1 penampang luas: keterangan212221====vvAA/s) 2(m penampang pada debit /s) 1(m penampang pada debit 2(m) penampang pada jari - jari1(m) penampang pada jari - jari323121====QQrr2 1m m =2 2 1 1V V =( ) ( )2 2 2 1 1 1x A x A =( ) ( )2 2 2 2 1 1 1 1t v A t v A A = A Karena 1=2 dan t1=t2 Shower Airdialirkanmelaluipipakeluar melaluishower.Luaspenampang Showerdiperkecil(berbentuklubang-lubangkecil)sehinggaairyang berasaldaripipa,keluardengan kelajuan yang besar. 1. Air mengalir dalam pipa yang jari-jari 70 cm dengan laju 5m/s. Berapa laju aliran volumenya? Penyelesaian : Diketahui : r = 70cm= 0,7 m v= 5m/s Ditanya : Q...? Jawab : Q= A.v = 22/7.r2.v = 22/7. (0,7)2.(5) = 22/7. (0,49).(5) = 0,07 . 5 Q = 0,35 m3/s (jadi, debit air pada pipa sebesar 0,035 m3/s) r v 2. Fluida mengalir dalam pipa yang diameternya berbeda-beda, kelajuan air di titik A yang jari-jarinya 3 cm adalah 8 m/det, berapakah kelajuan air di titik B, dan C bila jari jari masing-masing 1 cm dan 5 cm? Penyelesaian : Diketahui : AA= (0,03 m)2 vA=8m/s AB= (0,01 m)2 AC= (0,05 m)2 Ditanya : vB & vC....? Jawab: Q=QA=QB=QC vB= Q/ABvC=Q/AC = vA . AA / AB= vA. AA /AC = (8) (0,03)2 / (0,01)2

=(8) (0,03)2/ (0,05)2 vB = 72 m/svc=2,88m/s Padapipamendataryangmemilikiluas penampangA1memilikikelajuanfluidayang lebihkecildaripadakelajuanfluidapada penampangA2.MakatekananpadaA2lebih kecil daripada A1, hal ini dikarenakanoleh tinggi fluidayangnaikdalamtabung2lebihrendah daripada tinggi fluida yang naik dalam tabung 1. Asas Bernoulli Pada pipa horizontal : pada bagian yang kelajuannya paling besar tekanannya paling kecil dan pada bagian yang kelajuannya paling kecil tekanannya paling besar . Ketika bola karet diremas, udara yang ada di dalam bola karet meluncur keluar melalui pipa 1. Karenanya, udara dalam pipa 1 mempunyai laju yang lebih tinggi. Karena laju udara tinggi, maka tekanan udara pada pipa 1 menjadi rendah. Sebaliknya, udara dalam pipa 2 mempunyai laju yang lebih rendah. Tekanan udara dalam pipa 2 lebih tinggi. Akibatnya, cairan parfum didorong ke atas. Ketika si cairan parfum tiba di pipa 1, udara yang meluncur dari dalam bola karet mendorongnya keluar. Cairan parfum akhirnya menyembur membasahi tubuh Biasanya lubang berukuran kecil, sehingga parfum meluncur dengan cepatingat persamaan kontinuitas, kalau luas penampang kecil, maka fluida bergerak lebih cepat. Sebaliknya, kalau luas penampang pipa besar, maka fluida bergerak pelan. PENERAPAN AZAS BERNOULLI v2 F1 F2 222 2 121 12 2 2 1 1 12 2 1 12121gh v P gh v PEK EP P EK EP PEM P EM P + + = + ++ + = + ++ = +Karena fluida yang mengalir memiliki volum dan massa maka dalam konsep energi,massa dapat digantikan dengan massa per satuan volum. Dalam konsep bernoulli kita menggunakan konsep energi persatuan volum p1 konstan212= + + v gh P 22 2 221 1 12121v gh P v gh P + + = + +Persamaan Bernoulli Dalam persamaan Bernoulli adalah energi kinetik persatuan volum. Sedangkan adalah satuan energi potensial per satuan volum.221v gh Hukum Bernoulli Bunyi Hukum Bernoulli hukum Bernoulli berlaku untuk 2 kasus istimewa yaitu : a. Fluidatidak bergerak b. Fluidamengalir HukumBernoullimenyatakanbahwa jumlahdaritekanan,energikinetikper satuanvolum,danenergipotensialper satuanvolummemilikinilaiyangsama padasetiaptitiksepanjangsuatugaris arus. a. Fluida Tidak Begerak untuk fluida tidak bergerak sehigga v1=v2=0 sehingga persamaan Bernoulli menjadi22 2 221 1 12121v gh P v gh P + + = + +0210212 2 1 1 + + = + + gh P gh P2 2 1 1gh P gh P + = +( )1 2 2 1h h g P P = b. Fluida Mengalir Pada Pipa Horizontal Dalam pipa mendatar tidak terdapat perbedaan ketinggian diantara bagian-bagian fluida, sehingga h1=h2=h. 22 221 122 221 121212121v P v Pv gh P v gh P + = ++ + = + +( )2122 2 121v v P P = Tabung Venturi a. Karburator b. Venturimeter -Venturimeter tanpa manometer -Venturimeter dengan manometer Penyemprot Parfum Gaya Angkat Sayap Pesawat Pipainiberbentukventuri, yaitudarisatuujung permukaannyalebarlalu menyempitdibagiantengah kemudianmelebarlagidi ujung satunya. Bentukinimenyebabkan kecepatanaliranudara meningkatketikamelewati bagianyangsempit.Sehingga tekananpadabagianini rendah. Tekananrendahdariudara yangbergerakdalamventuri menarikbahanbakardari mangkukkarburatorsehingga bahanbakarinitersembur melaluijetdanbercampur dengan aliranudara. Tabung venturi merupakan dasar dari venturimeter, yaitu alat yang dipasang di dalam suatu pipa aliran untuk megukur kelajuan cairan. Jenis Venturimeter terdiri dari: Venturimeter tanpa manometer Venturimeter dengan manometer(manometer yang berisi cairan raksa) 22 2 221 1 12121v gh P v gh P + + = + +2122 2 12121v v P P = 22 221 12121v P v P + = +( )2122 2 121v v P P = Dari persamaan kontinuitas 2 2 1 1v A v A =1212vAAv =(((

||.|

\|= (((

||.|

\|= 1212122121 2 121212212 1AAv P Pv vAAP PPersamaan 1 Persamaan 2 Venturimeter Tanpa Manometer Karena h1=h2 (((

||.|

\|=(((

||.|

\|=(((

||.|

\|=(((

||.|

\|=121 212112122121221212212122121AAghvAAv ghAAv ghAAv gh 2222222112211212AAAAghvAAghv+=(((

||.|

\|=DalampokokbahasanTekananPadaFluida padasuatukedalamantertentu,kitabisa menggunakan persamaan : gh P =gh P P = 2 1Persamaan 3 2221222A AghAv= Salahsatufaktoryang menyebabkan pesawat bisa terbang adalahadanyasayap.Bentuksayap pesawatmelengkungdanbagian depannyalebihtebaldaripada bagianbelakangnya.Bentuksayap seperti ini dinamakan aerofoil. Agar udara bisa mengalir pada kedua sisi sayap pesawat, maka pesawat harus digerakkanmaju.Manusia menggunakanmesinuntuk menggerakanpesawat(mesin baling2 atau mesin jet). Bagian depan sayap dirancang melengkung ke atas. Udara yang mengalir di baian atas sayap memiliki garis arus lebih rapat daripada bagian bawahnya. Akibatnya, laju udara di sebelah atas sayap meningkat. Karena laju udara meningkat, maka tekanan udara menjadi kecil. Sebaliknya, laju aliran udara di bagian bawah sayap lebih rendah, sehingga tekanan udaranya lebih besar. Adanya perbedaan tekanan ini, membuat sayap pesawat didorong ke atas. Karena sayapnya nempeldengan badan pesawat, maka pesawat akan terangkat v1 = kelajuan udara bagian bawah v2 = kelajuan udara bagian atas V1 V2 V1 Menurut azas Bernoulli : v2>v1 P2