MATERI PENDAHULUAN[1] MEKANIKA FLUIDA SIPIL

Prof. Dr. Ir. I GUSTI AGUNG PUTU ERYANI,M.T.

POKOK BAHASAN

1. Definisi

2. Peranan dalam Teknik Sipil 3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

 Mekanika : Cabang ilmu tentang pengaruh gaya pada suatu objek baik dalam keadaan diam maupun bergerak

 Fluida : Zat cair maupun gas

 Mekanika Fluida : Cabang ilmu teknik yang mempelajari perilaku fluida baik dalam keadaan diam (statis) maupun bergerak (dinamis)

 Hidrolika : Cabang ilmu yang

mempelajari perilaku air baik dalam

keadaan diam (hidrostatika) maupun

bergerak (hidrodinamika)

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

POKOK BAHASAN

1. Definisi

2. Peranan dalam Teknik Sipil 3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

 Archimedes (287-212 SM) : Hukum benda terapung

 Leonardo da Vinci (1452-1519) : Aliran air di saluran terbuka, gerak relatif fluida dan benda yang teredam dalam air, gelombang,

pompa hidrolik dan sebagainya

 Obsorn Reynolds (1842-1912) : aliran laminer, turbulen dan transisi

 Galileo (1564-1642) : Hukum benda jatuh dalam zat cair

 Henri Darcy (1803-1858) : Hukum tahanan aliran melalui pipa

 Isaac Newton (1652-1728) Hukum aliran Fluida

 Bernoulli (1700-1782) : hukum kekekalan energi dan kehilangan energi selama pengaliran

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

Besaran Simbol Sistem MKS Sistem SI Konversi

Panjang L m M

Massa M kgm Kg

Waktu T d d

Gaya F kgf N g=9,81

Luas A m² m²

Volume V m³ m³

Kecepatan V m/d m/d

Percepatan a m/d² m/d²

Debit Q m³/d m³/d

Kecepatan Sudut w rad/d rad/d

Gravitasi g m/d² m/d²

Kekentalan Dinamis µ poise N d/m² 10^ -1

Kekentalan Kinematik v stokes m²/d 10^ -4

Rapat massa ᵖ ^{kgm/m³ kg/m³}

Berat Jenis ɣ kgf/m³ N/ m³ g=9,81

Tekanan p kgf/m² N/ m² g=9,81

Daya P kgf m/d W (joule/d) g=9,81

Kerja, Energi W kgf m N m (joule) g=9,81

Perkalian Faktor Pengali Simbol

10 ^12 Tera T

10 ^ 9 Giga G

10 ^ 6 Mega M

10 ^ 3 Kilo K

10 ^ -3 Mili m

10 ^ -6 Micro µ

10 ^ -9 Nano n

10 ^ -12 Pico p

POKOK BAHASAN

1. Definisi 2. Peranan

dalam Teknik Sipil

3. Sejarah

Perkembanga n

4. Dimensi dan Satuan

5. Prefiks

Pada penggunaan system SI disarankan agar suatu nilai besarnya diambil antara 0,1 dan 1000.

bagi nilai yang lebih besar atau kecil supaya digunakan prefiks.

Berikut ini diberikan beberapa faktor konversi yang penting : Daya

Tekana n

Kekentalan Dinamik Kekentalan

Kinematik

: 1 daya kuda (house power) = 0,746 kW : 1 bar = 10^5 Pa

: 1 poise = 10^-1 Pa : 1 stoke = 10^-4 m²/d

Persamaan :

• Kedua zat tidak melawan perubahan bentuk

• Kedua zat tidak mengadakan reaksi terhadap gaya geser Perbedaan :

• Zat cair mempunyai permukaan bebas dan hanya menempati volume yang dibutuhkan saja, sedangkan gas tidak mempunyai permukaan bebas dan massanya akan mengisi seluruh ruangan

• Zat cair merupakan zat yang secara praktis tak termampatkan, gas

adalah zat yang bisa dimampatkan

• Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair, akan

terbentuk permukaan bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer

• Mempunyai massa dan berat jenis

• Dapat dianggap tidak termampatkan (incompressible)

• Mempunyai viskositas (kekentalan)

• Mempunyau kohesi, adhesi, dan tegangan permukaan

)

  M V

Massa (M) yang menempati

volume (V)

Satuan rapat massa berdasarkan SI adalah kg/m³ dan berdasarkan MKS

adalah kgm/m³

Rapat massa air pada suhu 4⁰ C dengan tekanan atmosfer standar adalah

1000 kg/m³

tekanan tertentu

(  )

Berat benda tiap satuan volume pada temperatur dan tekanan tertentu

   g

Satuan berat jenis berdasarkan SI adalah N/m³ dan berdasarkan MKS

adalah kgf/m³

Rapat massa air pada suhu 4⁰ C dengan tekanan atmosfer standar adalah

1000 kgf/m³ atau 1 t/m³

Perbandingan antara rapat massa suatu zat dengan rapat massa air

(merupakan bilangan tak berdimensi)

S   zat cair   zat cair

 air  air

Satu liter minyak mempunyai berat 0.56 kgf. Hitung berat jenis, rapat massa, dan rapat relatif , volume minyak 1 l?

Satu liter minyak mempunyai berat 8,65 N.

Hitung berat jenis, rapat massa, dan rapat

relatif

V K   dV dp

Perubahan (pengecilan ) volume karena adanya perubahan (penambahan) tekanan, yang

ditunjukkan oleh perbandingan antara perubahan tekanan dan perubahan volume terhadap volume awal  dikenal dengan modulus elatisitas

Pertambahan tekanan

Pengurangan volume

Nilai K untuk zat cair sangat besar sehingga perubahan volume akibat adanya perubahan tekanan sangat kecil sehingga terkadang diabaikan.

Pada kondisi tertentu dimana perubahan tekanan sangat besar dan mendadak maka anggapan zat cair tidak

termampatkan tidak berlaku

Modulus elastisitas air adalah K = 3,24 x 10

⁹

N/m

²

. Berapakah besarnya perubahan volume dari 1 m

³

air apabila terjadi

penambahan tekanan sebesar 30 bar (1 bar = 10

⁵

N/m

²

)

Kekentalan dinamik (Nd/m²)

Kekentalan kinematik (m²/d) Tegangan geser (N/m²)

Zat cair ideal, tegangan geser adalah nol dan kurvanya berimpit dengan absis

Zat padat elastis

du/dy

Tegangan geser

Zat cair ideal

⦿

Zat cair non Newtonian selain temperature juga dipengaruhi gaya yang diterima

(oobleck, campuran pati jagung dan air)

dengan viskositas 1,2 N d/m . hitung tegangan geser pada oli, apabila plat atas bergerak dengan kecepatan 2,5 m/d?

Dua buah plat sejajar berjarak 0,02 cm. Plat bagian bawah tetap, sedang bagian atas bergerak dengan dengan kecepatan tersebut diperlukan gaya

kecepatan 50 cm/d. Untuk menggerakkan plat tiap satuan luas sebesar 2 N/m

^2.

Tentukan

viskositas

fluida yang berada di antara kedua plat?

⚫ Adanya ketidak setimbangan gaya tarik ke atas dan kebawah

⚫ Gaya tarik ke bawah lebih dominan

⚫ Timbul kerja dari zat cair untuk melawan

gaya ke bawah

⚫ Timbul karena gaya tarik-menarik molekul- molekul zat cair yang

sejajar permukaan

 F

 = L F

Raksa Kohesi < Adhesi  Air

A p a b i l a t a b u n g b e r s i h , θ

= 0

0

u n t u k a i r d a n 1 4 0

0

u n t u k r a k s a

Kenaikan Kapiler

d



h

h



Tabung gelas berdiameter 6 mm dimasukkan secara vertikal ke

dalam air. Hitung kenaikan kapiler apabila tegangan permukaan

σ = 0,0736 N/m. Tabung bersih.

• Satu liter minyak mempunyai berat 0.56 kgf.

Hitung berat jenis, rapat massa, dan rapat relatif , volume minyak 1 l?

• Modulus elastisitas air adalah K = 3,24 x 10

⁹

N/m

²

. Berapakah besarnya perubahan volume

dari 1 m

³

air apabila terjadi penambahan tekanan

sebesar 30 bar (1 bar = 10

⁵

N/m

²

)

tersebut diperlukan gaya tiap satuan luas sebesar 2 N/m

^2.

Tentukan viskositas fluida yang berada di antara kedua plat?

• Tabung gelas berdiameter 3 mm dimasukkan secara vertikal ke dalam air. Hitung kenaikan kapiler apabila tegangan

permukaan σ = 0,0736 N/m. Tabung bersih?