Fluida Dinamis
- Aliran laminar / stasioner / streamline
- Aliran turbulen
Kecepatan setiap partikel yang melalui titik tertentu selalu sama. Misalkan setiap partikel yang melalui K selalu mempunyai kecepatan vK.
Aliran yang tidak memenuhi sifat-sifat di atas disebut : ALIRAN TURBULEN
Pembahasan dalam materi ini dibatasi pada fluida ideal, yaitu fluida yang imkompresibel dan bergerak tanpa mengalami gesekan dan pada aliran stasioner.
- ♥ Debit ♥
Q = V / Δt atau Q = A . V
Q = Debit fluida (m3/s)
V = Volume Fluida (m3)
A = Luas Penampang tabung air (m2)
V = Kecepatan Air fluida (m/s)
- ♥ Persamaan Kontinuitas ♥
Partikel-partikel yang semula di A, dalam waktu Δt detik berpindah di B, demikian pula partikel yang semula di C berpindah di D. Apabila Δt sangat kecil, maka jarak A-B sangat kecil, sehingga luas penampang di A dan B boleh dianggap sama, yaitu A1. Demikian pula jarak C-D sangat kecil, sehingga luas penampang di C dan di D dapat dianggap sama, yaitu A2.
Banyaknya fluida yang masuk ke tabung alir dalam waktu Δt detik adalah ρ . A1 . V1 . Δt dan dalam waktu yang sama sejumlah fluida meninggalkan tabung alir sebanyak ρ . A2 . V2 . Δt. Jumlah ini tentulah sama dengan jumlah fluida yang masuk ke tabung alir sehingga :
ρ . A1 . V1 . Δt = ρ . A2 . V2 . Δt
jadi , :
A1 . V1 = A2 . V2
Persamaan ini disebut persamaan kontinuitas
A , V yang merupakan debit fluida sepanjang tabung alir selalu konstan (tetap sama nilainya), walaupun A dan V masing-masing berbeda dari tempat yang satu ke tempat yang lain. Maka dapat disimpulkan :
Q = A1 . V1 = A2 . V2 = KONSTAN
- ♥ Hukum Bernoulli ♥
Perhatikan gambar tabung alir A-C pada gambar. Jika tekanan P1 tekanan pada penampang A1, dari fluida di sebelah kirinya, maka gaya yang dilakukan terhadap penampang di A adalah P1 . A1, sedangkan penampang di C mendapat gaya dari fluida dikanannya sebesar P2 . A2, di mana P2 adalah tekanan terhadap penampang di C ke kiri. Dalam waktu Δt detik dapat dianggap bahwa penampang A tergeser sejauh V1 . Δt dan penampang C tergeser sejauh V2 . Δt ke kanan. Jadi usaha yang dilakukan terhadap A adalah P1 . A1 . V1 . Δt sedangkan usaha yang dilakukan pada C sebesar - P2 . A2 . V2 . Δt , jadi usaha total yang dilakukan gaya-gaya tersebut besarnya :
Wtot = (P1 . A1 . V1 - P2 . A2 . V2) Δt
Dalam waktu Δt detik fluida dalam tabung alir A-B bergser ke C-D dan mendapat tambahan energi sebesar :
Keterangan :
m = massa fluida A-B . Massa fluida A-B = Massa fluida dalam C-D
h2 - h1 = beda tinggi fluida C-D dengan A-B
Karena m menunjukan massa fluida d A-B dan C-D yang sama besarnya, maka m dapat dinyatakan :
m = ρ . A1 . V1 . Δt = ρ . A2 . V2 . Δt
Menurut Hukum Kekekalan Energi haruslah :
Wtot = Emek
Dari persamaan-persamaan diatas dapat dirumuskan persamaan :
Suku-suku persamaan ini memperlihatkan dimensi USAHA dengan membagi kedua ruas dengan m/ρ maka didapat persamaan :
Suku-suku diatas memperlihatkan dimensi TEKANAN
Keterangan :
P1 dan P2 = Tekanan yang dialami fluida
V1 dan V2 = Kecepatan Fluida
h1 dan h2 = Tinggi tempat dalam satu garis lurus
ρ = Massa jenis fluida
g = percepatan gravitasi
- ♥ Gaya Angkat sayap pesawat Terbang ♥
Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi bagian yang atas lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk ini menyebabkan aliran udara di bagian atas lebih besar daripada di bagian bawah (V2>V1). Dari persamaan Bernoulli kita dapatkan :
Ketinggian kedua sayap dapat dianggap sama (h1=h2), sehingga ρ . g . h1 = ρ . g . h2
dan persamaan diatas dapat ditulis :
Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa V2 > V1 kita dapatkan P1 > P2 untuk luas penampang sayap F1 = P1 . A dan F2 = P2 . A dan kita dapatkan bahwa F1 > F2 Beda gaya pada bagian bawah dan bagian atas (F1 - F2) menghasilkan gaya angkat pada pesawat terbang. Jadi, gaya angkat pesawat terbang dirumuskan sebagai :
dengan ρ = massa jenis udara (kg/m3)
Komentar