Mekanika Fluida 1

Sedikit berbagi ilmu tentang mekanika fluida 1

Semoga bermanfaat

SIFAT-SIFAT ZAT CAIR

SOLID

Jenis Materi: solid (padat) dan fluid (mengalir)

Perbedaan antara solid dan fluid:

- Kerapatan molekul pada solid > fluid

- Gaya tarik antar molekul pada solid> fluid

Solid Elastis

- deformasi (berubah bentuk) jika diberikan gaya, pada batas elastisitas tertentu, perubahan benda padat sedemikian rupa sehingga Regangan (straight) berbanding lurus dengan tegangan (stress)

- kembali ke bentuk semula jika gaya dihilangkan

Solid Plastis

- terjadi deformasi, pada besaran gaya tertentu

- deformasi berlanjut, selama gaya terus diberikan

-tidak kembali ke bentuk semula

FLUIDA

FLUIDA : adalah zat-zat yang mampu mengalir dan menyesuaikan diri dengan wadah atau tempatnya.
Gaya tarik menarik antar molekul tidak kuat, untuk tetap bersatu.
Fluida akan terus berubah bentuknya selama gaya bekerja dan tidak akan kembali ke keadaan semula bila gaya tersebut tidak bekerja lagi.


Bila berada dalam keseimbangan, fluida tidak dapat menahan gaya tangensial atau gaya geser. Sehingga semua fluida memiliki derajat kompresibilitas dan memberikan tahanan kecil terhadap perubahan bentuk.

Atau
Cairan / zat cair tidak mempunyai tahanan yang tetap terhadap gaya yang bekerja padanya, hal ini mengakibatkan selalu terjadi perubahan bentuk dan mengambil bentuk sesuai dengan tempat pengalirannya.

CAIRAN DAN GAS

Fluida (fluids) : cairan dan gas

CAIRAN : 

Relatif tidak bisa termampatkan(incompressible)

cairan tersebut akan mengambil tempat yang sesuai dengan bentuk dan tempatnya dan permukaan akan berbentuk suatu batas dengan udara terbuka.

Tidak mengembang

GAS : 

zat yang dengan mudah dapat dimampatkan (compressible) 

dapat mengembang mengisi seluruh ruangan tempat dimana gas berada dan tidak membentuk batas tertentu seperti benda cair.

Molekul saling berjauhan

UAP : 

Gas, dimana suhu, T dan tekanan, P mendekati fase CAIR

Contoh: Uap air mendidih

GAS : 

Fase terjauh dari fase CAIR, 

Volume gas atau uap sangat dipengaruhi oleh perubahan suhu dan tekanan

SIFAT-SIFAT FLUIDA


1. Rapat Massa () dan Berat Jenis () :
adalah massa per satuan volume suatu benda (kg/m3)
Kerapatan air pada suhu 4oC (suhu yang menyatakan kerapatan maks) adalah 1000 kg m-3, sehingga massa satu liter air pada suhu tersebut adalah 1 kg.

CONTOH BERBAGAI NILAI KERAPATAN MASA

Fluida	Kerapatan (kg m-3)
Air (4oC)	100
Air (15oC)	991
Udara (20oC)	1,19
Minyak Bumi (20oC)	900
Minyak Bensin (20oC)	840
Air Raksa (20oC)	13,5 x 103

2. Kerapatan Relatif
Adalah nisbah kerapatan cairan terhadap kerapatan air untuk suatu suhu yang ditentukan.

3. Kemampatan

Perubahan (pengecilan volume) karena adanya perubahan (penambahan) tekanan
K = modulus elastisitas

 RUMUS KEMAMPATAN

GAMBAR : KEMAMPATAN ( COMPRESSIBLE )

4. Kekentalan ( VISKOSITAS )
ZAT CAIR IDEAL:
- tegangan geser nol
- inviscid (tanpa kekentalan/ zero viscosity)
ZAT CAIR REAL:
- memiliki kekentalan
- tegangan geser berbanding lurus dengan viskositas
Sifat zat cair untuk melawan tegangan geser pada waktu bergerak/ mengalir.
Kohesi antar partikel zat cair
(tau) = tegangan geser (N/m2)

(mu) = kekentalan dinamik/ absolut (Nd/m2)
 (nu)   = kekentalan kinematik (m2/d)

5. Tegangan Permukaan

 Akibat dari gaya tarik menarik molekul antara sesamanya.

Dalam peristiwa sehari-hari dapat diamati seperti

serangga dapat berjalan diatas permukaan air

jarum atau silet dapat diletakkan di atas permukaan air dengan hati-hati

kecenderungan tetes air berbentuk bola, dsb

Fenomena ini menunjukkan permukaan air mempunyai semacam stress tekan atau tegang muka zat cair.

6. Kapilaritas 

Gejala kapiler atau kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di dalam zat cair (adhesi dan kohesi)

Gaya kohesi adalah tarik-menarik antara molekul-molekul di dalam suatu zat cair.

Gaya adhesi adalah tarik menarik antara molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan wadah di mana zat cair berada. 

Gejala kapiler pada meniscus cekung (air) akan naik di dalam pipa kapiler, makin kecil lubang pipa kapiler makin tinggi naiknya zat cair. 

Pada meniskus cembung (raksa) akan turun di dalam pipa kapiler, Makin kecil lubang pipa kapiler, maka makin rendah penurunan zat cair.Gejala kapiler tergantung pada kohesi dan adhesi.

7. Tekanan Uap

Zat cair cenderung mengalami penguapan, karena molekul di permukaan mempunyai energi melepaskan diri dari tarikan molekul di sekitarnya.

Tekanan uap jenuh terjadi pada saat jumlah molekul yang keluar dan yang masuk kembali ke zat cair adalah sama.

Pergerakan molekul meningkat karena pertambahan temperatur ,T dan penurunan tekanan meningkatkan tekanan uap jenuh.

Pada temperatur tertentu, jika p < tekanan uap jenuh  penguapan yang cepat (mendidih)

Temperatur dimana, tekanan uap jenuh = tekanan atmosfer  Titik didih (boiling point)