FLUIDA STATIS DAN DINAMIS fluida
FLUIDA STATIS DAN DINAMIS
FLUIDA STATIS DAN DINAMIS
1.
FLUIDA
Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat car, air dan gas karena kedua
zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak
digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Susu, minyak pelumas, dan air
merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena
sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga
termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan
angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Fluida
merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari- hari. Setiap hari manusia
menghirup, meminum, terapungatau tenggelam didalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang
melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung
atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam
tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari.
1. sifat – sifat fluida dibagi menjadi tiga adalah
a. tidak dapat melawan secara tetap stress geser.
b. Mempunyai komprebilitas.
c. Mempunyai kekentalan atau viskositas.
2. Fluida ini dapat kita bagi menjadi dua bagian yakni:
1. Materi fluida statis terdiri dari :
a. Tekanan
b.Tegangan permukaan
c. Kapilaritas
2. Materi fluida dinamis terdiri dari :
a. Persamaan Kontinuitas
b.Persamaan Bernaoulli
c. Viskositas
1.1 Pengertian Fluida statis
Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam
keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa
dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga
tidak memiliki gaya geser. Contoh fenomena fluida statis dapat dibagi menjadi statis sederhana
dan tidak sederhana. Contoh fluida yang diam secara sederhana adalah air di bak yang tidak
dikenai gaya oleh gaya apapun, seperti gaya angin, panas, dan lain-lain yang mengakibatkan air
tersebut bergerak. Contoh fluida statis yang tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki
kecepatan seragam pada tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar
sungai.Cairan yang berada dalam bejana mengalami gaya-gaya yang seimbang sehingga cairan
itu tidak mengalir. Gaya dari sebelah kiri diimbangi dengan gaya dari sebelah kanan, gaya dari
atas ditahan dari bawah. Cairan yang massanya M menekan dasar bejana dengan gaya sebesar
Mg. Gaya ini tersebar merata pada seluruh permukaan dasar bejana. Selama cairan itu tidak
mengalir (dalam keadaan statis), pada cairan tidak ada gaya geseran sehingga hanya melakukan
gaya ke bawah oleh akibat berat cairan dalam kolom tersebut.
1. Tekanan
Besar tekanan di definisikan sebagai gaya tiap satuan luas. Apabila gaya sebesar F bekerja
secara tegak lurus dan merata pada permukaan bidang seluas A, tekanan pada permukaan itu
dapat di rumuskan tekanan sebagai berikut:
Keterangan :
P = tekanan (N/m2)
F = gaya (N)
A = luas (m2)
Satuan tekanan dalam SI adalah N/m 2 atau disebut juga Pascal (Pa). untuk tekanan udara
kadang-kadang digunakan satuan atmosfer (atm), cm raksa (cmHg), mmHg (atau torr dari
Torricelli) atau milibar (mb).
Aturan konversinya adalah sebagai berikut :
1 mb = 10-3 bar
1 bar = 105 Pa
1 atm = 76 cmHg = 1,01 x 105 Pa
1 mmHg = 1 torr = 1,316 x 10-3 atm = 133,3 Pa
1.
Tekanan Hidrostatik
Tekanan hidrostatis adalah tekanan pada zat cair yang diam. Besarnya tekanan hidrostatis
tergantung pada jenis dan kedalaman zat cair, tidak tergantung pada bentuk wadahnya (asalkan
wadahnya terbuka).
Besarnya tekanan hidrostatis dirumuskan dengan :
P=pgh
Keterangan:
P = tekanan (Pa atau N/m2))
p = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = perepatan gravitasi bumi (m/s2 atau N/kg)
h = kedalaman (m)
Sehingga besar tekanan pada alas bejana adalah
Jadi, besarnya tekanan hidrostatik secara umum di rumuskan sebagai berikut
Gaya hidrostatik pada alas bejana ditentukan dengan rumus sebagai berikut
Pernyataan di atas dikenal sebagai hukum utama hidrostatika. Perhatikan gambar berikut:
"Tekanan hidrostatik pada sembarang titik yang terletak pada satu bidang datar di dalam satu
jenis zat cair yang diam, besarnya sama."
Berdasarkan hukum utama hidrostatika dapat dirumuskan :
PA = PB = PC
PD = PE
Hukum utama hidrostatika dapat diterapkan untuk menentukan masa jenis zat cair dengan
menggunakan pipa U. Perhatikanlah gambar berikut!
Dalam hal ini, dua cairan yang digunakan tidak akan tercampur. Pipa U mula-mula diisi dengan
zat cair yang sudah diketahui massa jenisnya, kemudian salah satu kaki dituangi zat cair yang di
cari massa jenisnya hingga setinggi h1. Kemudian, tarik garis mendatar AB sepanjang pipa. Ukur
tinggi zat cair mula-mula di atas garis AB (misal : h 2)Menurut hukum utama hidrostatika,
tekanan di A sama dengan di B.
1. Tekanan Gauge
Tekanan Gauge adalah selisih antara tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan atmosfer
(tekanan udara luar).Nilai tekanan yang diukur oleh alat pengukur tekanan adalah tekanan
gauge.Adapun tekanan sesungguhnya disebut dengan tekanan mutlak.
Tekanan mutlak = tekanan gauge + tekanan atmosfer
P = Pgauge + Patm
2. Tekanan Mutlak Pada Suatu Kedalaman Zat Cair
Tekanan hidrostatis zat cair dapat kita miripkan dengan tekanan gauge.Dengan
demikian,tekanan mutlak pada kedalam h dirumuskan sebagai berikut.
P =P0 + ρgh
Keterangan :
P = Tekanan Hidrostatika (Pa)
P0 = Tekanan Atmosfer (0,01 x 105 Pa)
ρ = Massa jenis (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi 9,8 m/s2
h = Kedalaman (m)
Pemahaman tekanan gauge dengan melakukan percobaan yang menggunakan sebuah
kaleng/wadah yang diberikan dua lubang pada sisinya kemudian diisi dengan air hingga penuh.
Pabsolut = Patmosfer + Phidrostatis
P = p atm + p gh
Air terpancar dari lubang-lubang kedua sisi kaleng.Ketika kaleng diangkat dan dipercepat keatas
maka jarak pancaran air dari kedua lubang semakin jauh dengan lubang.Tapi,ketika kaleng
dijatuhkan dari suatu ketinggian,jarak pancaran air dari kedua lubang menjadi dekat dengan
lubang.
2. Hukum pascal
Ketika pengisap kecil kamu dorong maka pengisap tersebut diberikan gaya sebesar F1
terhadap luas bidang A1, akibatnya timbul tekanan sebesar p1. Menurut Pascal, tekanan ini akan
diteruskan ke segala arah dengan sama rata sehingga tekanan akan diteruskan ke pengisap besar
dengan sama besar. Dengan demikian, pada pengisap yang besar pun terjadi tekanan yang
besarnya sama dengan p1. Tekanan ini menimbulkan gaya pada luas bidang tekan pengisap
kedua (A2) sebesar F2 sehingga kamu dapat menuliskan persamaan sebagai berikut.
Keterangan :
P1= tekanan (pa)
P2 = tekanan (pa)
F1 = gaya
(N)
F2 = gaya
(N)
A1 = luas
(cm2)
A2 = luas
(cm2)
Jadi, gaya yang ditimbulkan pada pengisap besar adalah:
Dari Persamaan , dapat disimpulkan bahwa untuk mendapatkan efek gaya yang besar dari gaya
yang kecil, maka luas penampangnya harus diperbesar. Inilah prinsip kerja sederhana dari alat
teknik pengangkat mobil yang disebut pompa hidrolik.
1. Bejana Berhubungan
Prinsip bejana berhubungan adalah sebuah peristiwa di mana permukaan air selalu rata. Dalam
hal ini, tidak dipengaruhi oleh bentuk permukan dasar atau bentuk tabungnya, dengan syarat
a.
tempat air tersebut berhubungan.aplikasi bejana berhubungan dalam kehidupan sehari – hari.
Tukang Bangunan
Tukang bangunan menggunakan konsep bejana berhubungan untuk membuat titik yang sama
tingginya. Kedua titik yang sama ketinggiannya ini digunakan untuk membuat garis lurus yang
datar. Biasanya, garis ini digunakan sebagai patokan untuk memasang ubin supaya permukaan
ubin menjadi rata dan memasang jendela-jendela supaya antara jendela satu dan jendela lainnya
sejajar. Tukang bangunan menggunakan slang kecil yang diisi air dan kedua ujungnya diarahkan
ke atas. Akan dihasilkan dua permukaan air, yaitu permukaan air kedua ujung slang. Kemudian,
seutas benang dibentangkan menghubungkan dua permukaan air pada kedua ujung slang.
Dengan cara ini, tukang bangunan akan memperoleh permukaan datar.
b. Teko Air
Perhatikan teko air di rumahmu. Teko tersebut merupakan sebuah bejana berhubungan. Teko
c.
air yang baik harus mempunyai mulut yang lebih tinggi daripada tabung tempat menyimpan air.
Tempat Penampungan Air
Biasanya, setiap rumah mempunyai tempat penampungan air. Tempat penampungan air ini
ditempatkan di tempat tinggi misalnya atap rumah. Jika diamati, wadah air yang cukup besar
dihubungkan dengan kran tempat keluarnya air menggunakan pipa-pipa. Jika bentuk bejana
berhubungan pada penjelasan sebelumnya membentuk huruf U, bejana pada penampungan air ini
tidak berbentuk demikian. Hal ini sengaja dirancang demikian karena sistem ini bertujuan untuk
mengalirkan air ke tempat yang lebih rendah dengan kekuatan pancaran yang cukup besar.
2.2 pengertian fluida dinamis
Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. Untuk memudahkan
dalam mempelajari, fluida disini dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap
waktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen
(tidak mengalami putaran-putaran). Dalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali hal yang
berkaitan dengan fluida dinamis ini.
1.Macam – macam fluida dinamis :
Aliran steady (stasioner)
Aliran viscous
Aliran turbulen
Persamaan kontinitas dan benoulli
a.
b.
c.
1.
Persamaan kontinuitas menyatakan hubungan anatar kecepatan fluida yang masuk pada suatu
pipa terhadap kecepatan fluida yang keluar. Hubungan tersebut dinyatakan sebagai berikut :
v1A1 = v2A2 = Q
a.
Debit aliran (Q) Jumlah volume fluida yang mengalir persatuan waktu.
Dimana :
Q = debit aliran (m3/s)
A = luas penampang (m2)
V = laju aliran fluida (m/s)
b. Debit aliran (Q) Aliran fluida sering dinyatakan dalam debit aliran
Dimana :
Q = debit aliran (m3/s)
V = volume (m3)
t
= selang waktu (s)
2. Persamaan bernoulli
Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang dialami
oleh aliran fluida. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah tekanan (p), energi kinetik per satuan
volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama pada setiap titik
sepanjang suatu garis arus. Jika dinyatakan dalam persamaan menjadi :
Dimana :
p = tekanan air (Pa)
v
= kecepatan air (m/s)
g = percepatan gravitasi
h
= ketinggian air
a. Dua kasus persamaan bernoulli
1. Kasus untuk fluida tak bergerak (fluida statis) untuk fluida tak bergerak ,kecepatan v 1 = v2.
Persamaan ini adalah persamaan tekanan hidrostatis sebagai berikut .
2.
P1 + g h1+0 = P2+ g h2+0
P1 – P2 = (h1- h2)
Kasus untuk fluida yang mengalir (fluida statis) dalam pipa mendatar dalam pipa mendatar
(horizontal) tidak terdapat perbedaan ketinggian dianatara bagian – bagian fluida. Ini berarti
ketinggian h1- h2
P1 + g V1 2+0 = P2+ g V2 2+0
P1 – P2 = (V12- V2 2)
Menyatakan bahwa jika V2 V1 maka P1 P2 ini berarti bahwa temapat yang kelajuan aliran besar,
tekanan kecil. Ebaliknya ditempat ditempat yang kelajuannya aliran kecil, tekanan besar.
pernyataan ini dikenal asas bernoulli.
b. Teorema torricelli
Salah satu penggunaan persamaan Bernoulli adalah menghitung kecepatan zat cair yang keluar
dari dasar sebuah wadah (lihat gambar di bawah).
Kita terapkan persamaan Bernoulli pada titik 1 (permukaan wadah) dan titik 2 (permukaan
lubang). Karena diameter kran/lubang pada dasar wadah jauh lebih kecil dari diameter wadah,
maka kecepatan zat cair di permukaan wadah dianggap nol (v1 = 0). Permukaan wadah dan
permukaan lubang/kran terbuka sehingga tekanannya sama dengan tekanan atmosfir (P1 = P2).
Dengan demikian, persamaan Bernoulli untuk kasus ini adalah :
p + 1 ρv + ρgh = p + ρv + ρgh
ρgh1 = ρv2 2 + ρgh2
Jika kita ingin menghitung kecepatan aliran zat cair pada lubang di dasar wadah, maka
persamaan ini menjadi :
ρgh1 = ( v2 2 + gh2) ρ
Massa jenis zat cair sama sehinggaρ dilenyapkan :
gh1 = v22 + gh2
v22 = gh1 - gh2
v22 =
v2 =
v2 =
berdasarkan persamaan ini, tampak bahwa laju aliran air pada lubang yang berjarak h dari
permukaan wadah sama dengan laju aliran air yang jatuh bebas sejauh h (bandingkan gerak jatuh
bebas). Ini dikenal dengan teorema torricceli.
3. Viskositas
Viskositas berhubungan dengan fluida yang tidak encer yaitu adanya gaya gesekan atau friksi
anatara lapisan – lapisan fluida menyebabkan kehilangan energi. Arus tidak lagi stasioner dan
beda kecepatan tiap arus sehingga disebut aliran laminar. Lapisan akan menarik lapisan dibawah
dengan gaya f.
FLUIDA STATIS DAN DINAMIS
1.
FLUIDA
Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat car, air dan gas karena kedua
zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak
digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Susu, minyak pelumas, dan air
merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena
sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga
termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan
angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Fluida
merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari- hari. Setiap hari manusia
menghirup, meminum, terapungatau tenggelam didalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang
melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung
atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam
tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari.
1. sifat – sifat fluida dibagi menjadi tiga adalah
a. tidak dapat melawan secara tetap stress geser.
b. Mempunyai komprebilitas.
c. Mempunyai kekentalan atau viskositas.
2. Fluida ini dapat kita bagi menjadi dua bagian yakni:
1. Materi fluida statis terdiri dari :
a. Tekanan
b.Tegangan permukaan
c. Kapilaritas
2. Materi fluida dinamis terdiri dari :
a. Persamaan Kontinuitas
b.Persamaan Bernaoulli
c. Viskositas
1.1 Pengertian Fluida statis
Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam
keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa
dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga
tidak memiliki gaya geser. Contoh fenomena fluida statis dapat dibagi menjadi statis sederhana
dan tidak sederhana. Contoh fluida yang diam secara sederhana adalah air di bak yang tidak
dikenai gaya oleh gaya apapun, seperti gaya angin, panas, dan lain-lain yang mengakibatkan air
tersebut bergerak. Contoh fluida statis yang tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki
kecepatan seragam pada tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar
sungai.Cairan yang berada dalam bejana mengalami gaya-gaya yang seimbang sehingga cairan
itu tidak mengalir. Gaya dari sebelah kiri diimbangi dengan gaya dari sebelah kanan, gaya dari
atas ditahan dari bawah. Cairan yang massanya M menekan dasar bejana dengan gaya sebesar
Mg. Gaya ini tersebar merata pada seluruh permukaan dasar bejana. Selama cairan itu tidak
mengalir (dalam keadaan statis), pada cairan tidak ada gaya geseran sehingga hanya melakukan
gaya ke bawah oleh akibat berat cairan dalam kolom tersebut.
1. Tekanan
Besar tekanan di definisikan sebagai gaya tiap satuan luas. Apabila gaya sebesar F bekerja
secara tegak lurus dan merata pada permukaan bidang seluas A, tekanan pada permukaan itu
dapat di rumuskan tekanan sebagai berikut:
Keterangan :
P = tekanan (N/m2)
F = gaya (N)
A = luas (m2)
Satuan tekanan dalam SI adalah N/m 2 atau disebut juga Pascal (Pa). untuk tekanan udara
kadang-kadang digunakan satuan atmosfer (atm), cm raksa (cmHg), mmHg (atau torr dari
Torricelli) atau milibar (mb).
Aturan konversinya adalah sebagai berikut :
1 mb = 10-3 bar
1 bar = 105 Pa
1 atm = 76 cmHg = 1,01 x 105 Pa
1 mmHg = 1 torr = 1,316 x 10-3 atm = 133,3 Pa
1.
Tekanan Hidrostatik
Tekanan hidrostatis adalah tekanan pada zat cair yang diam. Besarnya tekanan hidrostatis
tergantung pada jenis dan kedalaman zat cair, tidak tergantung pada bentuk wadahnya (asalkan
wadahnya terbuka).
Besarnya tekanan hidrostatis dirumuskan dengan :
P=pgh
Keterangan:
P = tekanan (Pa atau N/m2))
p = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = perepatan gravitasi bumi (m/s2 atau N/kg)
h = kedalaman (m)
Sehingga besar tekanan pada alas bejana adalah
Jadi, besarnya tekanan hidrostatik secara umum di rumuskan sebagai berikut
Gaya hidrostatik pada alas bejana ditentukan dengan rumus sebagai berikut
Pernyataan di atas dikenal sebagai hukum utama hidrostatika. Perhatikan gambar berikut:
"Tekanan hidrostatik pada sembarang titik yang terletak pada satu bidang datar di dalam satu
jenis zat cair yang diam, besarnya sama."
Berdasarkan hukum utama hidrostatika dapat dirumuskan :
PA = PB = PC
PD = PE
Hukum utama hidrostatika dapat diterapkan untuk menentukan masa jenis zat cair dengan
menggunakan pipa U. Perhatikanlah gambar berikut!
Dalam hal ini, dua cairan yang digunakan tidak akan tercampur. Pipa U mula-mula diisi dengan
zat cair yang sudah diketahui massa jenisnya, kemudian salah satu kaki dituangi zat cair yang di
cari massa jenisnya hingga setinggi h1. Kemudian, tarik garis mendatar AB sepanjang pipa. Ukur
tinggi zat cair mula-mula di atas garis AB (misal : h 2)Menurut hukum utama hidrostatika,
tekanan di A sama dengan di B.
1. Tekanan Gauge
Tekanan Gauge adalah selisih antara tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan atmosfer
(tekanan udara luar).Nilai tekanan yang diukur oleh alat pengukur tekanan adalah tekanan
gauge.Adapun tekanan sesungguhnya disebut dengan tekanan mutlak.
Tekanan mutlak = tekanan gauge + tekanan atmosfer
P = Pgauge + Patm
2. Tekanan Mutlak Pada Suatu Kedalaman Zat Cair
Tekanan hidrostatis zat cair dapat kita miripkan dengan tekanan gauge.Dengan
demikian,tekanan mutlak pada kedalam h dirumuskan sebagai berikut.
P =P0 + ρgh
Keterangan :
P = Tekanan Hidrostatika (Pa)
P0 = Tekanan Atmosfer (0,01 x 105 Pa)
ρ = Massa jenis (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi 9,8 m/s2
h = Kedalaman (m)
Pemahaman tekanan gauge dengan melakukan percobaan yang menggunakan sebuah
kaleng/wadah yang diberikan dua lubang pada sisinya kemudian diisi dengan air hingga penuh.
Pabsolut = Patmosfer + Phidrostatis
P = p atm + p gh
Air terpancar dari lubang-lubang kedua sisi kaleng.Ketika kaleng diangkat dan dipercepat keatas
maka jarak pancaran air dari kedua lubang semakin jauh dengan lubang.Tapi,ketika kaleng
dijatuhkan dari suatu ketinggian,jarak pancaran air dari kedua lubang menjadi dekat dengan
lubang.
2. Hukum pascal
Ketika pengisap kecil kamu dorong maka pengisap tersebut diberikan gaya sebesar F1
terhadap luas bidang A1, akibatnya timbul tekanan sebesar p1. Menurut Pascal, tekanan ini akan
diteruskan ke segala arah dengan sama rata sehingga tekanan akan diteruskan ke pengisap besar
dengan sama besar. Dengan demikian, pada pengisap yang besar pun terjadi tekanan yang
besarnya sama dengan p1. Tekanan ini menimbulkan gaya pada luas bidang tekan pengisap
kedua (A2) sebesar F2 sehingga kamu dapat menuliskan persamaan sebagai berikut.
Keterangan :
P1= tekanan (pa)
P2 = tekanan (pa)
F1 = gaya
(N)
F2 = gaya
(N)
A1 = luas
(cm2)
A2 = luas
(cm2)
Jadi, gaya yang ditimbulkan pada pengisap besar adalah:
Dari Persamaan , dapat disimpulkan bahwa untuk mendapatkan efek gaya yang besar dari gaya
yang kecil, maka luas penampangnya harus diperbesar. Inilah prinsip kerja sederhana dari alat
teknik pengangkat mobil yang disebut pompa hidrolik.
1. Bejana Berhubungan
Prinsip bejana berhubungan adalah sebuah peristiwa di mana permukaan air selalu rata. Dalam
hal ini, tidak dipengaruhi oleh bentuk permukan dasar atau bentuk tabungnya, dengan syarat
a.
tempat air tersebut berhubungan.aplikasi bejana berhubungan dalam kehidupan sehari – hari.
Tukang Bangunan
Tukang bangunan menggunakan konsep bejana berhubungan untuk membuat titik yang sama
tingginya. Kedua titik yang sama ketinggiannya ini digunakan untuk membuat garis lurus yang
datar. Biasanya, garis ini digunakan sebagai patokan untuk memasang ubin supaya permukaan
ubin menjadi rata dan memasang jendela-jendela supaya antara jendela satu dan jendela lainnya
sejajar. Tukang bangunan menggunakan slang kecil yang diisi air dan kedua ujungnya diarahkan
ke atas. Akan dihasilkan dua permukaan air, yaitu permukaan air kedua ujung slang. Kemudian,
seutas benang dibentangkan menghubungkan dua permukaan air pada kedua ujung slang.
Dengan cara ini, tukang bangunan akan memperoleh permukaan datar.
b. Teko Air
Perhatikan teko air di rumahmu. Teko tersebut merupakan sebuah bejana berhubungan. Teko
c.
air yang baik harus mempunyai mulut yang lebih tinggi daripada tabung tempat menyimpan air.
Tempat Penampungan Air
Biasanya, setiap rumah mempunyai tempat penampungan air. Tempat penampungan air ini
ditempatkan di tempat tinggi misalnya atap rumah. Jika diamati, wadah air yang cukup besar
dihubungkan dengan kran tempat keluarnya air menggunakan pipa-pipa. Jika bentuk bejana
berhubungan pada penjelasan sebelumnya membentuk huruf U, bejana pada penampungan air ini
tidak berbentuk demikian. Hal ini sengaja dirancang demikian karena sistem ini bertujuan untuk
mengalirkan air ke tempat yang lebih rendah dengan kekuatan pancaran yang cukup besar.
2.2 pengertian fluida dinamis
Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. Untuk memudahkan
dalam mempelajari, fluida disini dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap
waktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen
(tidak mengalami putaran-putaran). Dalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali hal yang
berkaitan dengan fluida dinamis ini.
1.Macam – macam fluida dinamis :
Aliran steady (stasioner)
Aliran viscous
Aliran turbulen
Persamaan kontinitas dan benoulli
a.
b.
c.
1.
Persamaan kontinuitas menyatakan hubungan anatar kecepatan fluida yang masuk pada suatu
pipa terhadap kecepatan fluida yang keluar. Hubungan tersebut dinyatakan sebagai berikut :
v1A1 = v2A2 = Q
a.
Debit aliran (Q) Jumlah volume fluida yang mengalir persatuan waktu.
Dimana :
Q = debit aliran (m3/s)
A = luas penampang (m2)
V = laju aliran fluida (m/s)
b. Debit aliran (Q) Aliran fluida sering dinyatakan dalam debit aliran
Dimana :
Q = debit aliran (m3/s)
V = volume (m3)
t
= selang waktu (s)
2. Persamaan bernoulli
Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang dialami
oleh aliran fluida. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah tekanan (p), energi kinetik per satuan
volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama pada setiap titik
sepanjang suatu garis arus. Jika dinyatakan dalam persamaan menjadi :
Dimana :
p = tekanan air (Pa)
v
= kecepatan air (m/s)
g = percepatan gravitasi
h
= ketinggian air
a. Dua kasus persamaan bernoulli
1. Kasus untuk fluida tak bergerak (fluida statis) untuk fluida tak bergerak ,kecepatan v 1 = v2.
Persamaan ini adalah persamaan tekanan hidrostatis sebagai berikut .
2.
P1 + g h1+0 = P2+ g h2+0
P1 – P2 = (h1- h2)
Kasus untuk fluida yang mengalir (fluida statis) dalam pipa mendatar dalam pipa mendatar
(horizontal) tidak terdapat perbedaan ketinggian dianatara bagian – bagian fluida. Ini berarti
ketinggian h1- h2
P1 + g V1 2+0 = P2+ g V2 2+0
P1 – P2 = (V12- V2 2)
Menyatakan bahwa jika V2 V1 maka P1 P2 ini berarti bahwa temapat yang kelajuan aliran besar,
tekanan kecil. Ebaliknya ditempat ditempat yang kelajuannya aliran kecil, tekanan besar.
pernyataan ini dikenal asas bernoulli.
b. Teorema torricelli
Salah satu penggunaan persamaan Bernoulli adalah menghitung kecepatan zat cair yang keluar
dari dasar sebuah wadah (lihat gambar di bawah).
Kita terapkan persamaan Bernoulli pada titik 1 (permukaan wadah) dan titik 2 (permukaan
lubang). Karena diameter kran/lubang pada dasar wadah jauh lebih kecil dari diameter wadah,
maka kecepatan zat cair di permukaan wadah dianggap nol (v1 = 0). Permukaan wadah dan
permukaan lubang/kran terbuka sehingga tekanannya sama dengan tekanan atmosfir (P1 = P2).
Dengan demikian, persamaan Bernoulli untuk kasus ini adalah :
p + 1 ρv + ρgh = p + ρv + ρgh
ρgh1 = ρv2 2 + ρgh2
Jika kita ingin menghitung kecepatan aliran zat cair pada lubang di dasar wadah, maka
persamaan ini menjadi :
ρgh1 = ( v2 2 + gh2) ρ
Massa jenis zat cair sama sehinggaρ dilenyapkan :
gh1 = v22 + gh2
v22 = gh1 - gh2
v22 =
v2 =
v2 =
berdasarkan persamaan ini, tampak bahwa laju aliran air pada lubang yang berjarak h dari
permukaan wadah sama dengan laju aliran air yang jatuh bebas sejauh h (bandingkan gerak jatuh
bebas). Ini dikenal dengan teorema torricceli.
3. Viskositas
Viskositas berhubungan dengan fluida yang tidak encer yaitu adanya gaya gesekan atau friksi
anatara lapisan – lapisan fluida menyebabkan kehilangan energi. Arus tidak lagi stasioner dan
beda kecepatan tiap arus sehingga disebut aliran laminar. Lapisan akan menarik lapisan dibawah
dengan gaya f.