Akudansemesta: FLUIDA

Fluida dan Paramater Fisika nya

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Zat ini bentuknya dapat berubah secara kontinyu, akibat gaya geser/shear stress. Kata Fluida mencakup zat car, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir.
Fluida adalah gugusan yang tersusun atas molekul-molekul dengan jarak pisah yang cukup besar gas dan jarak pisah yang cukup kecil untuk zat cair. Molekul2 tersebut tidak dapat terikat pada suatu sisi, melainkan zat-zat tersebut saling bergerak bebas terhadap satu dengan yang lainnya.

a. Sifat-sifat fluida:

1. Gaya-gaya yang dikerjakan suatu fluida pada dinding wadahnya selalu berarah tegak lurus terhadap dinding wadahnya.

2. Tekanan dalam suatu fluida pada kedalaman yang sama adalah sama dalam segala arah

b. Fase Fluida terbagi menjadi 2:

FASE CAIR:

n Molekul-molekul terikat secara longgar namun tetap berdekatan

n Tekanan yg terjadi karena ada gaya gravitasi bumi yg bekerja padanya

n Tekanan terjadi secara tegak lurus pada bidang.

Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain.

FASE GAS:

n Molekul bergerak bebas dan saling bertumbukan

n Tekanan gas bersumber pada perubahan momentum disebabkan tumbukan molekul gas pada dinding

n Tekanan terjadi tidak tegak lurus pada bidang.

Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain.

c. Mekanika Fluida terbagi menjadi dua:
1. Fluida Statis

Contoh fluida statis: Air dalam gelas, gas dalam balon, pompa hidrolik untuk ban sepeda, rem hidrolik, dongkrak hidrolik, dsb.

Hukum yang berkaitan dengan fluida statis:
- Hukum Archimedes

Prinsip Archimedes: Gaya Buoyant dari benda dalam fluida adalah sama dengan berat dari fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.

- Hukum Pascal

Prinsip Pascal:

- Tekanan yang diberikan pada suatu cairan yang tertutup akan diteruskan tanpa berkurang ke segala titik dalam fluida dan ke dinding bejana (Blaise Pascal 1623-1662).

- Tekanan adalah sama di setiap titik pada kedalaman yang sama.

Contoh aplikasi Hukum Pascal:

2. Fluida Dinamis

Contoh fluida dinamis: air terjun, air yang keluar dari keran, dsb.

Hukum yang berkaitan dengan fluida dinamis:
- Hukum kontinuitas

Qin = Qout

Q₁ = Q₂

V₁A₁ = V₂A₂

Dimana, Q: debit fluida (m³/s), V: kecepatan aliran fluida (m/s) dan

A: luas permukaan penampang (m²)

Persamaan Kontinuitas berlaku untuk:

• 1. Untuk semua fluida (gas/ uap dan cairan)

• 2 Untuk semua jenis aliran (laminar dan turbulen)

• 3. Untuk semua keadaan (steady dan unsteady)

• 4. Dengan atau tanpa adanya reaksi kimia di dalam aliran tersebut

- Hukum Bernoulli :
peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut.

Total energi pada titik awal Total energi pada titik akhir fluida bergerak

fluida bergerak

∆P_f/ρ adalah faktor hambatan (frictional resistance) yang disebabkan oleh adanya gesekan antara fluida dg pipa.

d. Aliran Fluida
Aliran fluida adalah salah satu cara utk mengangkut fluida dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara mengalirkan melalui pipa lebih mudah dan aman.

— Fluida yang diangkut dalam industri berupa: cairan, larutan, atau suspensi

• Aliran fluida terjadi karena adanya perbedaan tekanan dan elevasi (pengaruh gravitasi).

Jenis Aliran Fluida:

1. Aliran Laminer

Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan – lapisan, atau lamina–lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton.
Laminar : Aliran yang Teratur, tenang, lurus (Stabil)

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.
Turbulen : Aliran yang tidak tenang, tidak teratur, arah partikelnya acak dan tidak beraturan (Tidak Stabil).

3. Aliran transisi

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.

Aliran-aliran fluida tersebut, ditentukan berdasarkan Bilangan Reynolds, dengan konsep dasar :

dimana :

R = Reynolds Number
V = kecepatan rata-rata fluida (m/d)

D = diameter dalam pipa (m)

ρ = rapat jenis fluida (kg/m³)

µ = viskositas dinamik (Nd/m²)

Jenis aliran dalam Fluida, berdasarkan Standart Bilangan Reynolds :

a. Re < 2300 = aliran laminar

b. 2300 < Re < 4000 = aliran transisi ( bilangan Reynolds kritis)

c. Re > 4000 = aliran turbulen

Karakteristik Aliran:

n Laminer ~ V rendah
Aliran laminer merupakan gambaran dari fluida ideal, atau disebut fluida stasioner, yaitu fluida yang tidak dipengaruhi oleh daya tekan yang diterimanya. Artinya volume dan massa jenisnya tetap (tidak berubah) walaupun ada tekanan.

n Turbulen ~ V tinggi
Aliran Turbulen merupakan aliran berputar atau aliran yang arah gerak partikel-partikelnya berbeda, bahkan erlawanan dengan arah gerak fluida secara keseluruhan. Sehingga kecepatan aliran setiap titik pada fluida tersebut dapat berubah.

Fluida ideal, memiliki ciri-ciri:

• Fluida yang tidak kompresibel (tidak mengalami perubahan volume karena tekanan),

• Mengalir tanpa gesekan, baik dari lapisan fuida di sekitarnya, maupun dari dinding tempat yang dilaluinya.

• Alirannya laminer, aliran fluida yang mengikuti garis air atau garis arus tertentu.

e. Hambatan Dalam Aliran Fluida:

— 1. Hambatan karena gesekan pada pipa lurus.
Dipengaruhi oleh:
⏩ Rasio kekasaran permukaan pipa bagian dalam (k) dengan diameter pipa (D),
pipa kasar k/D > 0, pipa halus k/D = 0