Modul 1 Mekflu Dan Hidrolika

(1)

MODUL PERKULIAHAN

MEKANIKA

FL

FLUIDA

UIDA DAN

DAN

HIDROLIKA

Modul Standar untuk

Modul Standar untuk digunak

digunakan

an

dalam Perkuliahan di Universitas

Mercu Buana

F Faakkuullttaass PPrrooggrraam m SSttuuddii TTaattaap p MMuukkaa KKoodde e MMKK DDiissuussuun n OOlleehh TEKNIK TEKNIK PERECANAAN PERECANAAN DAN DESAIN DAN DESAIN Teknik Sipil Teknik Sipil

01

MKMK Acep Hidayat,ST Acep Hidayat,ST,MT,MT

A

Ab

bs

sttrra

ac

ctt

K

Ko

om

mp

pe

ette

en

ns

sii

Materi Mekanika Fluida dan Hidrolika Materi Mekanika Fluida dan Hidrolika be

beririikaikan n !e!en"n"enaenai i StaStatiktika a FluFluidaida,, Kin

Kine!ae!atiktika a FluFluidaida, , DinDina!a!ika ika FluFluididaa dan Ke#ilan"an Ener"i$

dan Ke#ilan"an Ener"i$

Ma#ai%a dapat !e!a#a!i konep daar &luida dan Hidrolika, !e!a#a!i konep Ma#ai%a dapat !e!a#a!i konep daar &luida dan Hidrolika, !e!a#a!i konep kine

kine!ati!atika ka &lui&luida da tattatic ic dan dan dindina!ika!ik, , !e!!e!a#aa#a!i !i konkonep ep #idr#idrotaotatika tika &lui&luida da dandan !a!pu !enerapkan dala! perencanaan aluran terbuka dan aluran tertutup$

!a!pu !enerapkan dala! perencanaan aluran terbuka dan aluran tertutup$

‘1 ‘1 3

3 _'_' Acep Hidayat,ST,MTAcep Hidayat,ST,MT Puat !a"a# A$a% da# eLea%#i#&Puat !a"a# A$a% da# eLea%#i#&

#ttp())%%%$!ercubuana$ac$id #ttp())%%%$!ercubuana$ac$id

(2)

DEFINISIDANSIFAT-SIFATFLUIDA

_{DEFINISI DAN K*NSEP}

PE+A-HAN

Mekanika &luida dan #idrolika adala# ba"ian dari !ekanika terpakai .Applied Mec#anic/ yan" !erupakan ala# atu caban" il!u pen"eta#uan daar ba"i teknik ipil$ Mekanika &luida dapat dide&iniikan eba"ai il!u pen"eta#uan yan" !e!pela0ari i&at1i&at dan #uku!1#uku! yan" berlaku erta perilaku &luida .cairan dan "a/, adapun Hidrolika dide&iniikan eba"ai il!u pen"eta#uan yan" !e!pela0ari i&at1 i&at dan #uku!1#uku! yan" berlaku, erta perilaku cairan teruta!a air baik dala! keadaan dia! !aupun ber"erak atau !en"alir$ Pelabu#an yan" tidak diua#akan( pelabu#an dala! pe!binaan pe!erinta# yan" euai den"an kondii ke!a!puan dan pen"e!ban"an poteninya !ai# dido!inai i&at o2er#eid 3or" Pelabu#an otono!( pelabu#an yan" diberi %e%enan" untuk !en"atur ke"iatan dan pen"e!ban"annya endiri

a$ Se"i 0eni pelayanan ter#adap kapal dan !uatan

Pelabu#an uta!a (mayor port)( pelabu#an yan" !elayani kapal1kapal bear dan !erupakan pelabu#an pen"u!pul)pe!ba"i !uatan

Pelabu#an caban" (feeder port)( pelabu#an yan" !elayani kapal1kapal kecil eba"ai pendukun" pelabu#an uta!a

b$ Se"i ke"iatan k#uu Pelabu#an u!u! Pelabu#an indutri

Pelabu#an !inyak)ta!ban" Pelabu#an !iliter

1' MASTERPLAN PELA!UHAN

Ditin0au dari ubite! an"kutan .Tranport Subyte!/, pelabu#an !erupakan ala# atu i!pul dari rantai ba"i kelancaran an"kutan !uatan darat dan laut$

-ntuk !en0alankan peran dan &un"inya, ecara u!u! pelabu#an didukun" ole# arana dan praarana di darat !aupun perairan, antara lain(

a$ Kapal1kapal !uat dan kapal ker0a b$ Der!a"a dan "udan" terbuka)tertutup c$ Kola! pelabu#an

d$ Alur Pelayaran

e$ Site! teleko!unikai

&$ Site! 0arin"an 0alan den"an daera# pendukun" "$ Site! 0arin"an pelayaran (route system)

#$ Failita peneran"an

‘1

3 ₄ Acep Hidayat,ST,MT Puat !a"a# A$a% da# eLea%#i#&

(3)

i$ Hidrolika !e!pela0ari "aya1"aya yan" beker0a pada benda yan" berada dala! cairan dala! keadaan dia!, keei!ban"an "aya1"aya yan" !en"apun" dan !elayan" dala! cairan, erta keei!ban"an relati&$

0$ Sedan"kan #idrodina!ika !e!pela0ari cairan dala! keadaan ber"erak atau !en"alir dala! di!eni %aktu .t/ dan ti"a di!eni te!pat .5,y,3/$ Na!un di dala! !odul Mekanika Fluida ini pe!ba#aan terbata pada aliran tetap .tidak beruba# !enurut %aktu/ atu di!eni .#anya beruba# di ara# aliran/ a0a$

2. BSA!A" DA" SAT#A"

4$'$ Standar -ntuk earan Pan0an", Maa, dan 6aktu

Huku!1#uku! &iika dapat dinyatakan dala! bearan1bearan daar$ earan1 bearan daar terebut !e!punyai de&inii yan" 0ela$ earan1bearan daar terebut diebut bearan Pokok$ Di dala! !ekanika, ada ti"a bearan Pokok, yaitu Pan0an" .+/, Maa .M/, dan 6aktu .T/$ *le# karena itu e!ua bearan1bearan di dala! !ekanika dapat dinyatakan den"an bearan1bearan daar terebut$ Mialnya bearan kecepatan yan" !e!punyai atuan !eter)ekon, dapat dinyatakan ole# bearan daar pan0an" .!eter/ dan bearan %aktu .ekon/$ earan1bearan di dala! &iika pada u!u!nya !erupakan ko!binai dari beberapa bearan yan" lebi# !endaar$ Mialnya, bearan kecepatan !erupakan ko!binai dari bearan pan0an" dan bearan %aktu$

7an" di!akud den"an bearan tandar atau bearan pokok adala# bearan yan" dide&iniikan dan ke!udian di0adikan eba"ai acuan pen"ukuran$

2.2. Standar #ntuk Besaran Pan$ang% Massa% dan &aktu

Huku!1#uku! &iika dapat dinyatakan dala! bearan1bearan daar$ earan1 bearan daar terebut !e!punyai de&inii yan" 0ela$ earan1bearan daar terebut diebut bearan Pokok$ Di dala! !ekanika, ada ti"a bearan Pokok, yaitu Pan0an" .+/, Maa .M/, dan 6aktu .T/$ *le# karena itu e!ua bearan1bearan di dala! !ekanika dapat dinyatakan den"an bearan1bearan daar terebut$ Mialnya bearan kecepatan yan" !e!punyai atuan !eter)ekon, dapat dinyatakan ole# bearan daar pan0an" .!eter/ dan bearan %aktu .ekon/$ earan1bearan di dala! &iika pada u!u!nya !erupakan ko!binai dari beberapa bearan yan" lebi# !endaar$ Mialnya, bearan kecepatan !erupakan ko!binai dari bearan pan0an" dan bearan %aktu$

7an" di!akud den"an bearan tandar atau bearan pokok adala# bearan yan" dide&iniikan dan ke!udian di0adikan eba"ai acuan pen"ukuran$

‘1

3 ₈ Acep Hidayat,ST,MT Puat !a"a# A$a% da# eLea%#i#&

(4)

2.'. Standar satuan pan$ang

Sebelu! ta#un '9:;, standar satuan panjang dide&iniikan eba"ai pan0an" antara dua "orean pada uatu batan" terbuat dari Platina1Iridiu! yan" dii!pan pada uatu ruan"an yan" terkontrol kondiinya .li#at "a!bar 'b/$ tandar ini uda# ditin""alkan karena beberapa alaan, antara lain karena ketelitian dari tandar ini uda# tidak la"i !e!enu#i tuntutan Il!u Pen"eta#uan dan Teknolo"i yan" !enurut ketelitian !akin tin""i$

Setela# tandar pan0an" di ata ditin""alkan pada ta#un '9:;, dide&iniikan ke!bali tandar pan0an" baru yaitu( Satu !eter dide&iniikan eba"ai ' :<; =:8,=8 kali pan0an" "elo!ban" ca#aya oranye !era# yan" dipancarkan ole# la!pu Krypton1>:$

Pada ta#un '9>8, tandar pan0an" ini dide&iniikan ke!bali, yaitu( Satu meter didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh cahaya di dalam vakum selama waktu 1/299 792 45 detik! Standar ini yan" berlaku #in""a kini$ Dari de&inii yan" terak#ir ini, !aka dapat kita tetapkan ba#%a kecepatan ca#aya di dala! 2aku! adala# 499 =94 ?<> !eter per ekon$

2.(. Standar satuan massa

Standar untuk atuan !aa ite! Internaional adala# kilo"ra! .k"/$ Maa ebear ' kilo"ra! dide&iniikan eba"ai !aa ebua# benda berbentuk ilinder yan" terbuat dari platina1iridiu!$ @a!bar ' .a/ !e!perli#atkan kilo"ra! tandar yan" teri!pan dan tertutup ole# tabun" "ela$ Maa tandar ini berbentuk ilinder den"an dia!eter 8,9 c! dan tin""i 8,9 c!$ Kilo"ra! tandar ini dii!pan di +e!ba"a erat dan -kuran Internaional, di Se2re, Pranci dan ditetapkan pada ta#un '>>=$

Duplikai dari kilo"ra! tandar ini dii!pan di National Intitute o& Standar and Tec#nolo"y .NIST/ di @ait#erbur", MdB$ ila kita !e!punyai benda ber!aa < k", berarti benda terebut !e!punyai !aa < kali !aa tandar di ata$

-ntuk dapat !e!perole# "a!baran !aa dari berba"ai benda yan" ada di ala! e!eta ini, li#at tabel '$

Tabel '$ Maa dari beberapa benda dan !ak#luk #idup di ala! e!eta ini enda Maa .k"/ Ala! e!eta @alaki Milky ' 5 ';<4 = 5 ';?' ‘1

3 _? Acep Hidayat,ST,MT Puat !a"a# A$a% da# eLea%#i#&

(5)

6ay Mata#ari u!i ulan Manuia akteri Ato! #idro"en Elektron 4 5 ';8; : 5 ';4? = 5 ';44 = 5 ';' ' 5 ';1'< ',:= 5 ';14= 9,'' 5 ';18'

2.). Standar satuan *aktu

Sebelu! ta#un '9:;, %aktu tandar dinyatakan dala! #ari !ata#ari rata1rata pada ta#un'9;;$ Se#in""a atu detik dide&iniikan eba"ai .'):;/ .'):;/ .')4?/ #ari !ata#ari$ Pada ta#un '9:; atu detik dide&iniikan ke!bali, #al ini dilakukan untuk dapat !e!perole# ketelitian yan" tin""i, yaitu den"an !en""unakan a! ato!$ Standar ini didaarkan pada prinip tranii ato! .proe berpinda#nya ato! dari uatu tin"kat ener"i ke tin"kat ener"i yan" lebi# renda#/$ Dala! alat ini, &rekueni tranii ato! dapat diukur den"an ketelitian an"at tin""i yaitu ';1'4$ Frekueni ini tidak ber"antun" pada lin"kun"an di !ana 0a! ato! ini berada$ *le# karena itu atu detik dide&iniikan eba"ai %aktu yan" diperlukan ole# ato! Ceiu! untuk ber"etar ebanyak 9 '94 :8' ==; kali$ Den"an !en""unakan 0a! ato! ini, %aktu #anya beruba# ' detik etiap 8;; ;;; ta#un$

‘1

3 _< Acep Hidayat,ST,MT Puat !a"a# A$a% da# eLea%#i#&

(6)

'. Besaran dan Dimensi

'.+ Besaran Pokok dan Besaraan Turunan

Di dala! !akanika, kita kenal ite! MKS .!eter, kilo"ra!, dan ekon/$ Selain ite! MKS ada 0u"a ite! bearan yan" lain$ Tetapi pada ta#un '9:;, uatu ko!ite internaional tela# !enetapkan e0u!la# bearan yan" !erupakan uatu bearan daar atau bearan pokok$ Site! terebut dikenal eba"ai Syte! InternationalB$ -ntuk elan0utnya, di dala! buku ini akan elalu di"unakan Site! International$ Adapun bearan1 bearan daar yan" ditetapkan di dala! Site! International terebut bearan daar .Pokok/ yan" dapat dili#at pada tabel '$

Tabel 4( earan pokok, atuan, dan di!eninya !enurut Site! Internaional

.SI/

No earan Pokok Satuan Sin"katan Di!eni ' pan0an" !eter ! + 4 !aa kilo"ra! k" M

8 %aktu ekon  T ? kuat aru litrik a!pere A I < u#u kel2in K θ

: Intenita ca#aya !ol !ol N = u!la# 3at kandela .lilin/ Cd 

Selain bearan pokok di ata !ai# ada bearan lain, yaitu bearan pelen"kap No earan Pokok Satuan Sin"katan Di!eni

> Sudut datar Radian rad 1 9 Sudut ruan" Steradian Sr

1

Setela# bearan1bearan pokok ditetapkan, !aka bearan1bearan dala! &iika dapat !e!punyai yan" !erupakan ko!binai dari bearan1bearan pokok terebut !aupun den"an bearan pelen"kap$ earan yan" atuannya dapat diturunkan dari bearan pokok diebut besaran turunan$ adi ecara "ari bear, bearan di dala! &iika dapat diba"i !en0adi "esaran #$k$k%

"esaran &urunan% dan "esaran &ambahan!

Conto# dari bearan turunan adala#( kecepatan, percepatan, "aya, ua#a, daya, 2olu!e, !aa 0eni dan lain1lain$

(7)

Kata di!eni di dala! &iika !e!punyai arti yan" berbeda den"an kata di!eni dala! ke#idupan e#ari1#ari$ Di!eni !erupakan sifat fisis dari uatu bearan dan tidak bergantung pada besar pengukuran. Mialnya( bearan !aa, apaka# !aa terebut < k", '; k", atau 4; k", bearan !aa terebut tetap !e!punyai di!eni M .li#at tabel '/$ Pada u!u!nya bearan1bearan di dala! &iika !e!punyai di!eni$ Di!eni bearan turunan dapat diperole# den"an !en""unakan ko!binai dari bearan pokok$ Den"an kata lain, di!eni dari uatu bearan turunan !erupakan cara dari bearan terebut teruun dari bearan pokok, !ialnya( olu!e uatu balok, dapat dicari den"an !en"alikan pan0an" .p/, lebar .l/, dan tin""i .t/ dari balok terebut$ Pan0an", lebar !aupun tin""i !e!punyai di!eni pan0an", yaitu +$ *le# karena itu, di!eni dari 2olu!e !en0adi + 8_$

Di!eni uatu bearan dinyatakan den"an la!ban" #uru& dan diberi tanda kurun" pere"i$ Mialnya, di!eni dari bearan "aya F dapat dituli eba"ai  F $ Den"an !en"eta#ui di!eni dan atuan dari bearan1bearan pokok, !aka den"an !en""unakan analisis dimensi$nal , kita dapat !enentukan di!eni dan atuan dari bearan turunan$

Ke&u#aa# di(e#i da# a#a)ii di(e#i*#a)

Di ba%a# ini, akan diberikan conto#1conto# ke"unaan di!eni dan analii di!enional$ '$ Menentukan di!eni dan atuan dari uatu bearan

Tentukan di!eni dan atuan dari bearan1bearan ini !enurut Site! Internaional$ a/ olu!e ./ b/ Kecepatan .,/ c/ Percepatan .a/ d/ @aya .F/ e/ Mo!entu! .p/ a%ab

earan1bearan di ata !erupakan bearan turunan, ole# karenanya di!eni dan atuannya dapat diturunkan dari bearan pokok !enurut Site! Internaional .tabel G$/

a$ olu!e  pan0an" 5 lebar 5 tin""i

Di!eni dari 2olu!e ditulikan eba"ai         pan0an"  5  lebar  5  tin""i 

(8)

*le# karena itu "aya dapat diperole# den"an !en"uba# la!ban"1la!ban" di!eni bearan pokok di ata den"an atuan dari bearan1bearan pokok$

adi, atuan dari 2olu!e ./  ! $ ! $ !  !

8

arak

b$ Kecepatan  11111111

6aktu

 arak 

Kecepatan  11111111111

 6aktu 

+  ,   11111  + t1' T

Den"an cara yan" a!a pada 0a%aban .a/ di ata, !aka dari kecepatan 2  !1'

kecepatan c$ Percepatan  11111111111111 6aktu +T1'  a   111111  + T14 T

Satuan dari percepatan  ! 14

d$ @aya  !aa 5 percepatan  F    !aa  5  percepatan   F   M $ + T14

adi atuan dari F adala# k" ! 14_{atau k" ! }14

e$ Mo!entu! .p/ !erupakan perkalian antara !aa .!/ dan kecepatan .2/  p    !   ,   M $ + T1'

adi atuan dari p adala# k" ! 1'_{atau k" $ !)}

4$ Menentukan apaka# dua bearan !e!punyai keetaraan atau kea!aan

uktikan ba#%a bearan ener"i .E   !24/ !e!punyai di!eni a!a den"an ua#a 6  F , den"an !, 2, F, dan  berturut1turut !aa, kecepatan .la0u/, "aya, dan perpinda#an$

a%ab

Ener"i .E/ !e!punyai di!eni !aa dikali den"an kuadrat di!eni kecepatan$ Pada conto# ', uda# kita keta#ui ba#%a di!eni !aa adala# M dan di!eni la0u + T1'_{$ *le# karena itu di!eni dari Ener"i E adala#}

(9)

 E   M +4_T14

$

DAFTAR PUSTAKA

Da-tar Pustaka(

'$ Ir2in" H$ S#a!e Mechanics o- FluidsB, Mc@ra% Hill, '9>4 4$ 6#ite, F$M$, Open hannel Flo*B, Prentice Hall, '998

8$ Ned H$C$ H%an",BFundamentals o- /0draulic ngineering S0stemB, Prentice Hall, '9>=

?$ en Te C#o% Open hannel /0draulicsB, Mc@ra% Hill, '9>4

<$ Robert 6$ Fo5, Alan T$ Mc Donald, P#ilip $ Pritc#ard Introduction to Fluid Mec#anicB, o#n 6iley J Son Inc$ 4;;?

:$ +inley, R$, K$, and Fran3ini, $, , &ater !esources ngineeringB Mc@ra%1Hill ook Co!pany

=$ Departe!en Ki!pra%il, Dir0en Su!ber Daya Air, Pedoman Perencanaan Sumberda0a Air &ila0ah SungaiB