FLUIDA DINAMIS
21.03 Posted In FISIKA Edit This 0 Comments »FLUIDA DINAMIS
Aliran Fluida
Ciri-ciri (karakteristik) umum dari aliran fluida
- Aliran fluida bisa berupa aliran tunak (steady) dan aliran tak tunak (non-steady). Aliran fluida dikatakan aliran tunak jika kecepatan setiap partikel di suatu titik selalu sama. Katakanlah partikel fluida mengalir melewati titik A dengan kecepatan tertentu, lalu partikel fluida tersebut mengalir dengan kecepatan tertentu di titik B. Ketika partikel fluida lainnya yang menyusul dari belakang melewati titik A, kecepatan alirannya sama dengan partikel fluida yang bergerak mendahului mereka. Hal ini terjadi apabila laju aliran fluida rendah. 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 partikel fluida yang lebih dahulu berbeda dengan kecepatan partikel fluida yang terletak dibelakangnya.
- Aliran fluida bisa berupa aliran berolak (rotational) dan aliran tak berolak (irrotational).Bayangkan 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.
- 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.
- 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.
Fluida Dinamis
Besaran-besaran fisika pada fluida dapat ditinjau saat fluida diam (hidrostatis) dan saat fluida bergerak (hidrodinamis). Hukum-hukum yang berlaku pada fluida yang bergerak berbeda dengan hukum-hukum pada fluida diam. Contohnya, selain bergantung pada massa jenis fluida dan ketinggian (kedalaman) titik pengamatan, tekanan dalam fluida juga dipengaruhi oleh kecepatan aliran fluida.
Kenyataannya, fluida sebenarnya ialah fluida sejati. Namun fluida sejati sangat rumit dan belum dipahami seluruhnya, pada pembahasan berikut akan dilakukan pendekatan untuk fluida ideal.
Fluida Ideal
Fluida ideal merupakan fluida yang tidak dapat dimampatkan atau dikatakan sebagai fluida yang tidak kompresibel, artinya volume dan massa jenisnya tidak berubah karena pengaruh tekanan.
Saat mengalir, fluida ideal tidak mengalami gesekan oleh dinding tempatnya mengalir. Demikian pula, benda yang bergerak dalam fluida ideal tidak mendapatkan hambatan dari gaya gesek. Aliran fluida ideal dikatakan sebagai aliran laminer, artinya kecepatan aliran fluida pada sembarang titik tidak berubah terhadap waktu, baik besarnya maupun arahnya. Dalam aliran laminer, setiap titik pada fluida, bergerak dengan kecepatan tetap dan tidak saling mendahului ataupun memotong yang lain.
Pada fluida yang bergerak, setiap titik memiliki kecepatan untuk tiap posisi, v(r). Oleh karena kecepatan setiap titik pada setiap posisi dapat diwakili oleh kecepatan tertentu, fluida yang bergerak dapat digambarkan sebagai medan kecepatan v(r).
Jika lintasan suatu titik pada fluida dilukiskan, akan diperoleh garis lintasan yang disebut garis aliran. Garis aliran ini terbagi menjadi dua, yaitu garis alir laminer (streamline/laminer flow) dan garis aliran turbulen (turbulent flow). Berbeda dengan garis aliran laminer yang kecepatan setiap titiknya tetap, pada garis aliran turbulen kecepatan titik dapat berubah.
Untuk fluida ideal, kecepatan setiap titik seragam. Berarti medan kecepatan v(r) dimana-mana sama. Oleh karena itu, titik-titik pada fluida ideal akan memiliki lintasan berupa aliran laminer (streamline).
1. Persamaan Kontinuitas
Aliran Fluida
Besaran yang menunjukkan volume fluida yang mengalir melalui suatu penampang setiap satuan waktu dinamakan debit aliran. Semakin rapat garis aliran, kecepatan aliran semakin besar.
Q = V / t
= A. v
A1 > A2
v2 > v1
Debit aliran disetiap titik selalu tetap, maka :
Q1 = Q2
A1V1 = A2V2 . . .persamaan kontinuitas
2. Persamaan Bernoulli
Azas Bernoulli membicarakan pengaruh kecepatan fluida terhadap tekanan di dalam fluida tersebut. Bernoulli memberikan suatu kesimpulan bahwa di dalam fluida yang mengalir dengan kecepatan lebih tinggi akan diperoleh tekanan yang lebih kecil.
Gambar bagian fluida (garis miring lurus dan garis horizontal) bergerak melalui bagian pipa dari kedudukan yang diperlihatkan di dalam (a) ke kedudukan yang diperlihatkan di dalam (b).
Secara umum, persamaan bernoulli dituliskan sebagai berikut
V2 > V1
P2 > P1
P1 + ρgh1 + 1/2ρv12 = P2 + ρgh2 + 1/2ρv22
Dapat juga dituliskan sebagai berikut
P + ρgh + 1/2ρv2 = tetap
Pemakaian Persamaan Bernoulli dan Persamaan Kontinuitas
1. Alat pengukur venturi (venturi meter)
venturi meter adalah sebuah alat yang ditaruh di dalam sebuah pipa aliran untuk mengukur laju aliran suatu cairan.
2. Tabung pitot
alat ini digunakan untu mengukur laju aliran suatu gas.
3. Daya angkat dinamik
daya angkat dinamik adalah gaya yang beraksi pada sebuah benda, seperti sayap sebuah kapal terbang, hidrofoil, atau sebuah rotor helikopter, karena geraknya melalui suatu fluida.
4. Dorongan pada sebuah roket
0 komentar:
Posting Komentar