Matakuliah : K0635 - FISIKA Tahun : 2007 HIDRODINAMIKA Pertemuan 22-23 HIDRODINAMIKA Hidrodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang fluida yang mengalir ( bergerak ). Pada bagian ini akan dibahas mengenai: macam-macam aliran, persamaan kontinuitas, persamaan Bernoulli, mengukur kecepatan aliran fluida, dan viskositas. 1. Macam-Macam Aliran Fluida Secara umum aliran fluida dapat berupa : aliran steady (tunak) , aliran viscous, dan aliran turbulen. (1) Aliran steady ( tunak ) Merupakan aliran yang sangat teratur, garis alirnya lurus, paralel dan mempunyai kecepatan aliran yang sama pada setiap penampang lintang. V 3 Bina Nusantara Aliran Viscous ( kental ) Merupakan aliran fluida yang mempunyai kekentalan . Kecepatan fluida tidak sama pada setiap penampang lintang, karena adanya gesekan antar partikel fluida dan dengan dinding pipa. V Aliran turbulen Merupakan aliran fluida yang tidak teratur. Bina Nusantara 2. Persamaan Kontinuitas Untuk fluida yang tak termampatkan, artinya rapat massa fluida tidak berubah, massa fluida yang masuk pipa = massa fluida yang keluar pipa . A1 V1 A2 V2 Persamaan kontinuitas : AV = konstan Maka : A1 V1 = A2 V2 Debit aliran : Q = AV A = luas penampang pipa V = kecepatan aliran fluida dalam pipa Bina Nusantara 3. Persamaan Bernoulli Untuk aliran dalam fluida yang ketinggiannya berubah, maka berlaku : P + ½ V2 + g Y = Konstan 1 Artinya: P1 ρ V ρ gY1 P2 2 2 1 1 2 P + g Y disebut tekanan statik ½ V2 disebut tekanan dinamik P = tekanan, dalam Pascal ρ = rapat massa fluida P1 , A1 , V1 , Y1 Bina Nusantara ρ V22 ρ gY2 P2, A2, V2, Y2 4. Mengukur Kecepatan Aliran fluida (1) Alat Ukur Venturi Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida di dalam suatu pipa. Sebuah pipa dengan luas penampang A1 dialiri fluida, yang rapat massanya ρ . Pada bagian tengah diameter pipa diperkecil (luas penampang A2). Sebuah manometer dipasang pada pipa tersebut ( lihat gambar). Dengan menggunakan persamaan Kontinuitas dan Bernoulli , akan diperoleh kecepatan aliran fluida dalam pipa , seperti berikut : V A2 Bina Nusantara 2( ) gh ( A12 A22) 1 V, ρ, A1 A2 h ρ’ Bina Nusantara (2) Tabung Pitot Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara. ' 2ghρ V ρ = rapat massa udara ’ = rapat massa fluida dalam pipa U h = beda tinggi fluida dalam pipa U Bina Nusantara a ρ h ρ’ Bina Nusantara 5. Viskositas Besaran yang berhubungan dengan kekentalan dari fluida, dan menggambarkan adanya gesekan antar partikel dalam fluida (1) Pengukuran Viskositas Fluida diletakan di antara dua keping kaca dan diberi gaya geser F fluida d F lempeng diam F = ( V A / d) atau = ( F / A ) / ( V / d ) A = luas keping ; V = kecepatan , d = jarak antara 2 keping , V / d = gradien kecepatan Satuan : 1 poise = 1 dyne sec. Cm-2 Bina Nusantara (2) Kecepatan Aliran Viscous Pengaruh kekentalan pada aliran fluida , kecepatan aliran fluida tidak sama di semua titik penampang Besar kecepatan aliran tersebut adalah : (P -P ) V 1 2 ( R2 - r2 ) 4 L P1 – P2 = beda tekanan antara kedua ujung pipa L = panjang pipa R = jari-jari pipa r = jarak titik yang ditinjau dari sumbu pipa Debit aliran diberikan oleh persamaan berikut : 4 ( P1 - P2) R Q 8 L Bina Nusantara (3) Hukum Stokes Benda berbentuk bola , jari-jari r dan bergerak di dalam fluida yang ada kekentalannya (viscous), akan mengalami gaya hambatan : F=6rV Setelah beberapa waktu , kecepatan bola akan konstan , yang besarnya : r 2g V 2 ( ρ ρ' ) T 9 = rapat massa benda ’ = rapat massa fluida Bina Nusantara (4) Bilangan Reynolds Merupakan kombinasi 4 faktor yang menentukan jenis aliran fluida : VD N D = diameterRpipa NR = 0 - 2000 : aliran laminer > 3000 : aliran turbulen = 2000 – 3000 : aliran transisi Bina Nusantara
© Copyright 2024 Paperzz
