MAKALAH
MEKANIKA FLUIDA
Disusun Oleh :
Hery Adi Setiawan 41312120003
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MERCU BUANA
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya. Sehingga penyusun dapat menyelesaikan makalah yang diberi judul “MEKANIKA FLUIDA”. Penyusun mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan makalah ini, sehingga menjadi lebih baik. Dan semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Penyusun menyadari bahwa disana-sini dalam makalah ini masih banyak terdapat kekurangan dan kekeliruannya. Penyusun dengan senang hati menerima koreksi dan teguran dari pembaca untuk
kelengkapan dan perbaikan makalah ini.
Untuk itu penyusun menyampaikan maaf dan ucapan terima kasih.
Jakarta, Juli 2014
DARTAR ISI
Halaman judul………....……….………....……... Kata Pengantar ……….... …….... Daftar isi………...………...
BAB I PENDAHULUAN
…..………...………...………... 1. Latar Belakang... 2. Rumusan masalah... 3. Tujuan Pembuatan...BAB III PEMBAHASAN
...1. Pengertian Fluida...
2. Jenis - jenis Fluida...
3. Aliran Fluida...
4. Mekanika Fluida...
5. Konsep Dasar...
1. Latar Belakang
Fluida berupa gas dan cairan. Dalam kehidupan kita selalu berhubungan dengan fluida. Gejala-gejala alam yang sering terjadi di sekitar kita biasanya disebabkan oleh pengaruh fluida. Mekanika fluida adalah suatu ilmu yang memelajari perilaku fluida baik dalam keadaan diam (static) maupun bergerak (dynamic) serta akibat interaksi dengan media batasnya (zat padat atau fluida dengan yang lain ). Seperti kebanyakan disipilin ilmu lainnya, mekanika fluida mempunyai sejarah panjang dalam pencapaian hasil-hasil pokok hingga menuju ke era modern seperti sekarang ini. Mekanika fluida berkembang sejalan dengan perjalanan perkembangan peradaban manusia. Banyak aspek kehidupan manusia yang terkait dengan mekanika fluida, seperti transportasi, industri, aerodinamik bangunan, mesin-mesin fluida, dan kesehatan. Pada makalah ini akan dibahas tentang penerapan Mekanika Fluida dalam kehidupan sehari – hari.
2. Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas dapat diambil rumusan permasalahan yaitu a) Apa pengertian dari Fluida
b) Apa itu Mekanika Fluida c) Penerapan Mekanika Fluida
3. Tujuan Pembuatan
Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka tujuan penulisan makalah ini yaitu :
a) Untuk mengetahui tentang Mekanika Fluida b) Untuk mengetahui jenis – jenis Fluida
c) Untuk mengetahui penerapan Mekanika Fluida dalam kehidupan sehari - hari
1. Pengertian Fluida
Fluida adalah zat alir adalah zat dalam keadaan bisa mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan. Ada dua macam fluida yaitu cairan dan gas. Salah satu ciri fluida adalah kenyataan bahwa jarak antara dua molekulnya tidak tetap, bergantung pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara molekul yang disebut kohesi.
Gaya kohesi pernah kita pelajari saat kita berada di bangku SMP gaya kohesi sendiri tersebut adalah gaya tarik antar partikel sejenis. Dalam kasus ini gaya kohesi antara molekul gas sangat kecil jika dibandingkan gaya kohesi antar molekul zat cair. Ini mnyebabkan molekul-molekul gas menjadi relatif bebas sehingga gas selalu memenuhi ruang. Sebaliknya molekul-molekul zat cair terikat satu sama lainnya sehingga membentuk suatu kesatuan yang jelas meskipun bentuknya sebagian ditentukan oleh wadahnya.
Akibat yang lainnya adalah sifat kemampuannya untuk dimampatkan.Gas bersifat mudah dimampatkan sedangkan zat cair sulit. Gas jika dimampatkan dengan tekanan yang cukup besar akan berubah manjadi zat cair. Mekanika gas dan zat cair yang bergerak mempunyai perbedaan dalam beberapa hal, tetapi dalam keadaan diam keduanya mempunyai perilaku yang sama dan ini dipelajari dalam statika fluida.
2. Jenis - jenis Fluida
Fluida terbagi atas dua jenis, yakni fluida tak mengalir (hidrostatika) dan flida mengalir (hidrodinamika). Penerapannya dalam peralatan teknik di kehidupan sehari-hari saat ini banyak sekali contohnya dari mulai yang sangat sederhana seperti pompa angin hingga sistem pengeboran minyak lepas pantai.
Fluida Statis
zat cair, hukum Pascal, tekanan hidrostatis, bejana berhubungan, hukum Archimedes, gaya apung, tegangan permukaan, kapilaritas. Eksperimen yang dilakukan bisa menghubungkan zat cair antar pipa yang berbeda luas dan penampang, menentukan massa jenis benda, mengukur massa gas dalam ruang atau tabung, bahkan bisa digunakan menentukan tekanan udara yang semakin meningkat ke atmosfer.
Satuan yang digunakan adalah satuan tekanan (pascal, N/m2,
atmosfer, psi), satuan volume (liter, dm>sup>3,m3, mililiter), satuan gaya
(newton, dyne). Fluida Dinamis
Fluida statis adalah fluida yang diam, sedangkan fluida dinamis adalah fluida yang bergerak atau dalam hal ini fluida yang mengalir. Aliran fluida secara umum bisa kita bedakan menjadi dua macam, yakni aliran lurus alias laminar dan aliran turbulen. Aliran lurus bisa kita sebut sebagai aliran mulus, karena setiap partikel fluida yang mengalir tidak saling berpotongan. Salah satu contoh aliran laminar adalah naiknya asap dari ujung rokok yang terbakar. Mula-mula asap naik secara teratur (mulus), beberapa saat kemudian asap sudah tidak bergerak secara teratur lagi tetapi berubah menjadi aliran turbulen. Aliran turbulen ditandai dengan adanya linkaran-lingkaran kecil dan menyerupai pusaran dan kerap disebut sebagai arus eddy. Contoh lain dari aliran turbulen adalah pusaran air.
Ciri-ciri dari aliran fluida:
partikel fluida tidak kebut-kebutan. Contohnya adalah air yang mengalir dengan tenang. Lalu bagaimanakah dengan aliran tak-tunak ? aliran tak tunak berlawanan dengan aliran tunak. Jadi kecepatan partikel fluida di suatu titik yang sama selalu berubah. Kecepatan fluida di titik yang berbeda tidak sama.
2. Aliran fluida bisa berupa aliran termampatkan (compressible) dan aliran tak-termapatkan (incompressible). Jika fluida yang mengalir mengalami perubahan volum (atau massa jenis) ketika fluida tersebut ditekan, maka aliran fluida itu disebut aliran termapatkan. Sebaliknya apabila jika fluida yang mengalir tidak mengalami perubahan volum (atau massa jenis) ketika ditekan, maka aliran fluida tersebut dikatakan tak termampatkan. Kebanyakan zat cair yang mengalir bersifat tak-termampatkan.
3. Aliran fluida bisa berupa aliran berolak (rotational) dan aliran tak berolak (irrotational). untuk memahaminya dengan mudah, dirimu bisa membayangkan sebuah kincir mainan yang dibuang ke dalam air yang mengalir. Jika kincir itu bergerak tapi tidak berputar, maka gerakannya adalah tak berolak. Sebaliknya jika bergerak sambil berputar maka gerakannya kita sebut berolak. Contoh lain adalah pusaran air.
4. Aliran fluida bisa berupa aliran kental (viscous) dan aliran tak kental (non-viscous). Kekentalan dalam fluida itu mirip seperti gesekan pada benda padat. Makin kental fluida, gesekan antara partikel fluida makin besar. Mengenai viskositas alias kekentalan akan kita kupas tuntas dalam pokok bahasan tersendiri.
3. Aliran Fluida
Aliran fluida dapat diaktegorikan: 1. Aliran laminar
relative antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton
2. Aliran turbulen
Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian – kerugian aliran. 3. Aliran transisi
Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.
4. Mekanika Fluida
Mekanika fluida adalah subdisiplin dari mekanika kontinum yang mempelajari fluida (yang dapat berupa cairan dan gas). Mekanika fluida dapat dibagi menjadi fluida statik dan fluida dinamik. Fluida statis mempelajari fluida pada keadaan diam sementara fluida dinamis mempelajari fluida yang bergerak.
→ Fluida Newtonian vs. non-Newtonian
Peristiwa lain yang terjadi saat fluida non-Newtonian diaduk adalah penurunan viskositas yang menyebabkan fluida tampak "lebih tipis" (dapat dilihat pada cat). Ada banyak tipe fluida non-Newtonian yang kesemuanya memiliki properti tertentu yang berubah pada keadaan tertentu.
→ Persamaan pada fluida Newtonian
Konstanta yang menghubungkan tegangan geser dan gradien kecepatan secara linier dikenal dengan istilah viskositas. Persamaan yang menggambarkan perlakuan fluida Newtonian adalah:
di mana
τ adalah tegangan geser yang dihasilkan oleh fluida
μ adalah viskositas fluida-sebuah konstanta proporsionalitas adalah gradien kecepatan yang tegak lurus dengan arah geseran
Viskositas pada fluida Newtonian secara definisi hanya bergantung pada temperatur dan tekanan dan tidak bergantung pada gaya-gaya yang bekerja pada fluida. Jika fluida bersifat inkompresibel dan viskositas bernilai tetap di seluruh bagian fluida.
5. Konsep Dasar
→ Bilangan Reynolds
Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu Dilihat dari kecepatan aliran, menurut (Mr. Reynolds) diasumsikan/dikategorikanlaminar bila aliran tersebut mempunyai bilangan Re kurang dari 2300, Untuk aliran transisi berada pada pada bilangan Re 2300 dan 4000 biasa juga disebut sebagai bilangan
→ Viskositas
temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunya viskositas dari zat cair tersebut.
→ Rapat jenis (density )
Density atau rapat jenis (ρ) suatu zat adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut dan dinyatakan dalam massa persatuan volume; sifat ini ditentukan dengan cara menghitung nilai density dapat dipengaruhi oleh temperatur semakin tinggi temperatur maka kerapatan suatu fluida semakin berkurang karena disebabkan gaya kohesi dari molekul – molekul fluida semakin berkurang.
→ Koefisien Gesek
Koefisien gesek dipengaruhi oleh kecepatan, karena distribusi kecepatan pada aliran laminar dan aliran turbulen berbeda, maka koefisien gesek erbeda pula untuk masing – masing jenis aliran. Reynolds kritis, sedangkan aliran turbulen mempunyai bilangan Re lebih dari 4000.
BAB III
PENERAPAN MEKANIKA FLUIDA
Penerapan Mekanika Fluidadalamkehidupan sehari - hari 1. Dongkrak Hidrolik
Gambar model sederhana dongkrak hirolik
Tekanan yang kita berikan pada pengisap yang penampangnya kecil diteruskan oleh minyak (zat cair) melalui pipa menuju ke pengisap yang penampangnya besar. Pada pengisap besar dihasilkan gaya angkat yang mampu menggangkat beban.
2. Pompa Hidrolik Ban Sepeda
Gambar pompa hidrolik ban sepeda
Prinsip dari pompa ini juga menerapkan hukum Paskal, pada pompa
3. Mesin Hidrolik Cuci Mobil
Gambar Mesin Hidrolik
Hydraulic machinery adalah mesin dan alat-alat yang menggunakan daya fluida untuk melakukan kerja. Alat berat adalah contoh umum. Dalam jenis mesin, cairan tekanan tinggi – disebut hidrolik fluida – ditransmisikan seluruh mesin ke berbagai hidrolik motor dan silinder hidrolik. Fluida dikontrol secara langsung atau secara otomatis oleh katup kontrol dan didistribusikan melalui slang dan tabung. Popularitas mesin hidrolik adalah karena jumlah yang sangat besar kekuasaan yang dapat ditransfer melalui tabung kecil dan selang fleksibel, dan kekuatan tinggi kepadatan dan berbagai macam aktuator yang dapat memanfaatkan kekuatan ini.
Mesin hidrolik dioperasikan dengan menggunakan hidrolik, di mana cairan adalah media powering. Pneumatics, di sisi lain, didasarkan pada
penggunaan gas sebagai medium untuk transmisi listrik, generasi dan kontrol.
Filters Filter adalah bagian penting dari sistem hidrolik. Partikel logam terus-menerus dihasilkan oleh komponen mekanis dan perlu dihapus bersama dengan kontaminan lain.
dibuat untuk hidrolika. Tabung memiliki ukuran standar untuk rentang tekanan yang berbeda, dengan diameter standar hingga 100 mm. Tabung disediakan oleh produsen dalam panjang 6 m, dibersihkan, diminyaki dan dipasang. Tabung yang saling berhubungan oleh berbagai jenis flensa (terutama untuk ukuran yang lebih besar dan tekanan), pengelasan
kerucut / puting (dengan o-cincin meterai), beberapa jenis koneksi dan flare cut-cincin. Ukuran yang lebih besar, hidrolik pipa yang digunakan.
Langsung bergabung dengan mengelas tabung tidak dapat diterima karena interior tidak dapat diperiksa.
Seals, fittings and connections Secara umum, katup, silinder dan pompa memiliki bos threaded perempuan untuk sambungan fluida
Basic calculations Daya Mesin hidrolik didefinisikan sebagai Arus x Tekanan. Kekuatan hidrolik yang diberikan oleh sebuah pompa: P dalam [bar] dan Q dalam [menyalakan / min] => (P x Q) ÷ 600 [kW]. Ex. Pompa memberikan 180 [menyalakan / menit] dan P sama dengan 250 [bar] => Pompa daya output = (180 x 250) ÷ 600 = 75 [kW].
4. Rem Piringan Hidrolik
Gambar Rem Piringan Hidrolik
Ketika kita menekan pedal rem, master silinder tertekan. Tekanannya
diteruskan oleh minyak rem ke setiap silinder rem. Gaya tekan pada silinder rem menekan sepasang sepatu rem sehingga menjepit piringan logam. Akibat jepitan ini, timbul gesekan pada piringan yang melawan arah gerak piringan hingga akhirnya dapat menghentikan putan roda.
Sepasang sepatu dapat menjepit piringan dengan gaya yang besar karena sepasang sepatu tersebut dihubungkan ke pedal rem melalui sistem
hidrolik. Disini kita menekan silinder yang luas pengisapnya lebih kecil daripada luas pengisap rem, sehingga pada rem dihasilkan gaya yang lebih besar. Jika luas pengisap rem dua kali luas pengisap master, maka
dihasilkan gaya rem yang dua kali lebih besar dari gaya tekan kaki pada pedal rem.
dipindahkan ke udara sekitarnya. Ini mengakibatkan suhu sepasang sepatu rem hampir tetap (tidak panas).
5. Hidrometer
Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat cair. Nilai massa jenis zat dapat diketahui dengan membaca skala pada
hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair. Hidrometer terbuat dari tabung kaca dan desainnya memiliki tiga bagian. Pada alat ini
diterapkan hukum Archimedes.
Gambar Hidrometer
Agar tabung kaca terapung tegak didalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal. Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan ke hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair
6. Karburator
Gambar Karburator
Penampang bagian atas menyempit sehingga udara yang mengalir pada bagian ini bergerak dengan kelajuan yang tinggi. Sesuai asas Bernoulli, tekanan pada bagian ini rendah. Tekanan didalam tangki bensin sama dengan tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer memaksa bahan bakar tersembur keluar melalui jet sehingga bahan bakar bercampur dengan udara sebelum memasuki silinder mesin.
7. Sayap Pesawat Terbang
Penerapan lain dari asas Bernoulli adalah pada gaya angkat sayap pesawat terbang. Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat. Jika tidak ada udara maka pesawat terbang tidak akan terangkat.
Gaya angkat terbangkitkan karena ada perbedaan tekanan di permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Bentuk airfoil sayap diciptakan
Perbedaan tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan kecepatan aliran udara diatas dan dibawah permukaan sayap. Sesuai hukum Bernoulli
semakin cepat kecepatan aliran maka tekanannya makin rendah. Besarnya gaya angkat yang dibangkitkan berbanding lurus dengan Luas permukaan sayap, kerapatan udara, kuadrat kecepatan, dan koefisien gaya angkat.
Jadi, untuk pesawat udara, engine berfungsi memberikan gaya dorong agar pesawat dapat bergerak maju. Akibat gerak maju pesawat maka terjadi gerakan relatif udara di permukaan sayap. Dengan bentuk geometri airfoil tertentu dan sudut serang sayap (angel of attack) tertentu maka akan menghasilkan suatu karakteristik aliran udara dipermukaan sayap yang kemudian akan menciptakan beda tekanan dipermukaan atas dan permukaan bawah sayap yang kemudian membangkitkan gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang.
Fungsi bagian "sirip hiu" tersebut untuk mengatur aliran udara di atas sayap.
Coba perhatikan, bila pesawat sedang take off atau mau mendarat, sirip tadi biasanya diangkat ke atas.
Diangkatnya sirip tadi akan memperkecil tekanan udara di sisi atas
pesawat. Sehingga tekanan udara bagian bawah lebih besar dan pesawat akan terangkat ke atas.
Ketika pesawat mau mendarat, sirip juga di naikkan karena untuk
BAB IV
KESIMPULAN
Jadi, pada dasarnya terdapat dua hukum yang berlaku dalam mekanika fluida, yaitu: statika dan dimanika. Contonya air, patuh pada hukum Hidrostatika (misalnya hukum Archimedes) dan juga patuh pada hukum Hidrodinamika. Dalam gas/udara berlaku hukum aerosatika dan hukum aerodinamika.
Contoh pemanfaatan hukum:
a. Hidrostatika: transportasi dengan kapal laut. b. Aerstatika: balon udara, Zepellin.
c. Aerodinamika: pesawat udara, peluru kendali.
d. Hydrodinamika: turbin air dan baling-baling kapal laut, permainan selancar diair.
Yang termasuk dalam Fluida adalah : a.benda cair: air,minyak,bensin,olie, dsb b. gas: udara, oksigin, hidrogin, nitrogin, dsb e. gas yang dijadikan cair: LPG, LNG,dsb
f. gas yang mengembun atau zat cair berbentuk uap: uap air, uap spiritus, uap bensin.dsb
DAFTAR PUSTAKA
http://bang-bro.blogspot.com/2012/10/terapan-fisika-fluida-dalam-kehidupan.html
http://asfarsyafar.blogspot.com/2013/10/makalah-fisika-dasar-fluida-statis-dan.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Fluida
Gibbs, K, 1990. Advanced Physics. New York: Cambridge University Press. Martin Kanginan, 2000. Fisika SMU. Jakarta: Penerbit Erlangga.
