EBS 305 - MEKANIK BENDALIR OKT 1988

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA Peperiksaan Semester Pertama

Sidang"Akademi k 1988/89

EBS 305 MEKANIK BENDALIR

Tari kh: 25 Oktober 1 988

ARAHAN KEPADA CALON

Masa: 9.00 pagi - 12.00 tengahari (3 jam)

1. Sila pastikan bahawa kertas soalan ini mengandungi LAPAN mukasurat bercetak sebelum anda memulakan peperiksaan ini.

2. Pastikan bahawa kertas soalan ini mengandungi ENAM (6) soalan semuannya.

3. Jawan LIMA (5) soalan sahaja.

4. Semua soalan MESTILAH dijawab di dalam Bahasa Malaysia.

. .. 2/-

201

- 2 -

1. Rajah 1.1 soalan ini menunjukkan lakaran sebuah empangan dari arah belakang. Rajah 1.2 pula adalah lakaran yang mewakili rupa bentuk empangan tersebut.

a) Tentukan jumlah daya yang berlaku ke atas empangan oleh air.

b) Tentukan pusat tekanan air ke atas empangan.

EMPANGAN

RAJAH 1.1

PARAS

---

AIR

RAJAH 1.2 Yair

=

9800 N/m3

• Bentuk empangan di sebelah kanan dan kiri adalah simetri dari paksi y.

• •• 3/-

- 3 -

·EBS 305 2. Rajah 2.1 soalan ini menunjukkan sebuah pelampung yang hendak dijadikan

sebuah baj (barge).

a) Tentukan jumlah beban maksima (termasuk berat baj itu sendiri) yang boleh dikenakan ke atasnya supaya sekurang-kurangnya 0.3 m daripada ketebalan baj tersebut berada di atas permukaan air.

Rajah 2.2 pula menunjukkan baj yang sarna, tetapi digunakan bagi menanggung beban-beban seperti yang ditunjukkan, iaitu:

Wbaj ⁼ [250{10)3 kg] x graviti Wkren

=

[150 (10)3 kg] x graviti Wbeban ;; [300 (10)3 kg] x gravi ti

b) Tentukan jarak rnaksima J antara sentroid beban [300 (10)3 kg] x grClviti m

dengan tiang kren supaya penjuru B Baj tersebut tidak t~nggelam.

20 m

--

- f

1 0 - - - - -... -

4 m

x

RAJAH 2.1

203

•.• 4/-

- 4 - _{E~ 305'}

T

^y

4 m

20m ^----~x

( p ai

r =

1000 kg/m³) 9

=

9.81 ro/s )2

RAJAH 2.2

3. Rajah 3 ·soalan ini menunjukkan jejaring aliran yang telah sedia dilukiskan.

a} Tentukan kadar aliran (m3/saat) bagi setiap 1 m lebar empangan jika pekalikebolehtelapan 3.5 x 10-4 crn/saat.

b) Tentukan jurnl ah tekanan yang ai r kenakan ke atas dasar ernpangan dan tentukan pusat tekanannya.

(Darcy: q

=

vA

=

kiA

=

kAh A L

- - - 2 . 1 m - - - + -

t - -

6.3 m - - - - 1.6m

+ - - - --- ~

r ; .L

17.2 m ~

I~

RAJAH 3

204

••• 5/-

- 5 - EBS 305

4. a) Suatu garis arus al.iran dua dimensi diterangkan sebaga; berikut:

2 2

u = 3 + 2xy + 4t , v = xy + 3t.

ketika·t = 5. Perincikan semua unit-unit di dalam ungkapan Ldan T

(L

=

panjang, T

=

masa).

b) Tentukan nilai H(m) dan tekanan P di dalam Rajah 4.1 ini.

Anggap bendalir unggul.

10 mm

H 150 mm

_ _ _ _1_75_n~

RAJAH 4.1

20 .5

Hg (13.57)

.•• 6/-

- 6 - EllS 306

5. a) Apakah yang dimaksudkan dengan keserupaan geometri, keserupaan dinamik, dan keserupaan kinematik.

(50 markah) b) Air pada suhu 0⁰ C mengalir melalui sebatang talian paip

bergarispusat 100 mm pada halaju min (mean) 3 m/saat. Bagi setiap sepanjang 10 m, tekanan susut sebanyak 16 kPa. Tentukan halaju yang sepatutnya bendalir gasolin pada suhu 60⁰ C mengalir melalui sebatang paip bergaris pusat 25 mm jika kedua-dua aliran di atas mempunyai keserupaan dinamik. lentukan juga tekanan yang susut bagi setiap sepanjang 5 m aliran di paip yang bergaris pusat 25 mm.

(S gasoline ⁼ 0.680) (Rujuk rajah 5)

2GG

(50 markah)

.... 7/-

- 7 - EBS 305

Temperature,OC

1X1~-2 8 6 4 3 2

1X10-³ 8 6 4 3 2

1 x 10-⁴ 8

6 ^N

-

^~

...

4

:e

3 _-iii

...

:i_>-

0

2 ^uIn

s

1\

"

^...

"

Air

30 40 20

1x 10-5 Melhane-CH..

8 10 1 x 10-²

8 6

NE 4

---_z^~ ₃

::i.

~ 2

'iii 00

:;CIl

1 )( 10.³ 8 6 4 3 2

1x 10-⁴ 8 6 4 3 2

RAJAH 5

207

- 8 -

EBS 305

6. a) Tuliskan 8 ungkapan-ungkapan formula asas bermula daripada yang paling penting yang anda telah pelajari daripada pengajian mekanik bendalir anda dan terangkan serba sedikit mengenai formula-formula tersebut.

(40 markah) b) .Di.dalam rajah 6 soalan ini, sejenis bendalir yang mempunyai

ni 1ai ke1i katan ^l! meng; si ruang yang teba 1nya Y. Tentukan ungkapan bagi Tork (T

=

Traque) yang diperlukan bagi memutarkan aei pada

halaju tetap w. (40 markah)

e) Jika bendalir tersebut di dalam (b) adalah minyak mentah (erude oil; s

=

0.855) bersuhu 20⁰ C, a

=

10 em, b

=

50 em,

Y

=

3.0 mm, dan w

=

300 pusingan seminit, tentukan nilai Tork (T).

(20 markah) (Rujuk juga Rajah 5)

w

- ^.

·-

.-- -

:

-·

·· RAJAH 6

Y

. b

Y

· ^Y

1

.· _-

-.^{': • r •}

~

^a

~

oooSaoo