sifat2 fluida

7/25/2019 sifat2 fluida

1/15

Terapan Fluida Dalam Kehidupan

Manfaat dan terapan fluida baik fluida statis maupun fluida dinamis bagi kehidupan

sangat banyak antara lain yang sering digunakkan dongkrak hidrolik, pompa hidrolik ban

sepeda, mesin hidrolik, rem piringan hidrolik, hidrometer, kapal laut, kapal selam, balon

udara, karburator, sayap pesawat terbang. Berikut ini adalah penjelasan mengenai penerapan-

penerapan fluida di atas:

Dongkrak Hidrolik

Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah penerapan dari hukum Paskal yang berbunyi

tekanan yang diberikan pada at !air di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala

arah.

"ekanan yang kita berikan pada pengisap yang penampangnya ke!il diteruskan oleh

minyak #at !air$ melalui pipa menuju ke pengisap yang penampangnya besar. Pada pengisap

besar dihasilkan gaya angkat yang mampu menggangkat beban.


2/15

Pompa Hidrolik Ban %epeda

Prinsip dari pompa ini juga menerapkan hukum Paskal, pada pompa hidrolik ini kita

memberi gaya yang ke!il pada pengisap ke!il sehingga pada pengisap besar akan dihasilkan

gaya yang !ukup besar, dengan demikian pekerjaan memompa akan menjadi lebih ringan,

bahkan dapat dilakukan oleh seorang anak ke!il sekalipun.

Mesin Hidrolik


3/15

Hydrauli! ma!hinery adalah mesin dan alat-alat yang menggunakan daya fluida untuk

melakukan kerja. &lat berat adalah !ontoh umum. Dalam jenis mesin, !airan tekanan tinggi '

disebut hidrolik fluida ' ditransmisikan seluruh mesin ke berbagai hidrolik motor dan

silinder hidrolik. (luida dikontrol se!ara langsung atau se!ara otomatis oleh katup kontrol

dan didistribusikan melalui slang dan tabung. Popularitas mesin hidrolik adalah karena

jumlah yang sangat besar kekuasaan yang dapat ditransfer melalui tabung ke!il dan selang

fleksibel, dan kekuatan tinggi kepadatan dan berbagai ma!am aktuator yang dapat

memanfaatkan kekuatan ini.

Mesin hidrolik dioperasikan dengan menggunakan hidrolik, di mana !airan adalah

media powering. Pneumati!s, di sisi lain, didasarkan pada penggunaan gas sebagai medium

untuk transmisi listrik, generasi dan kontrol.

(ilters (ilter adalah bagian penting dari sistem hidrolik. Partikel logam terus-

menerus dihasilkan oleh komponen mekanis dan perlu dihapus bersama dengan kontaminan

lain.

"ubes, Pipes and Hoses "abung hidrolik presisi seamless pipa baja, khusus dibuat

untuk hidrolika. "abung memiliki ukuran standar untuk rentang tekanan yang berbeda,

dengan diameter standar hingga )** mm. "abung disediakan oleh produsen dalam panjang +

m, dibersihkan, diminyaki dan dipasang. "abung yang saling berhubungan oleh berbagai jenis

flensa #terutama untuk ukuran yang lebih besar dan tekanan$, pengelasan keru!ut puting

#dengan o-!in!in meterai$, beberapa jenis koneksi dan flare !ut-!in!in. kuran yang lebih

besar, hidrolik pipa yang digunakan. angsung bergabung dengan mengelas tabung tidak

dapat diterima karena interior tidak dapat diperiksa.

%eals, fittings and !onne!tions %e!ara umum, katup, silinder dan pompa memiliki

bos threaded perempuan untuk sambungan fluida

Basi! !al!ulations Daya Mesin hidrolik didefinisikan sebagai &rus / "ekanan.

0ekuatan hidrolik yang diberikan oleh sebuah pompa: P dalam 1bar2 dan 3 dalam

1menyalakan min2 45 #P / 3$ 6 +** 1k72. 8/. Pompa memberikan )9* 1menyalakan

menit2 dan P sama dengan ;* 1bar2 45 Pompa daya output 4 #)9* / ;*$ 6 +** 4


4/15

=em Piringan Hidrolik

>de tekanan at !air diteruskan melalui at !air juga digunakan pada mobil untuk sistem

pengereman. %etiap rem mobil dihubungkan oleh pipa-pipa menuju ke master silinder. Pipa-

pipa penghubung dan master silinder diisi penuh dengan minyak rem.

0etika kita menekan pedal rem, master silinder tertekan. "ekanannya diteruskan oleh

minyak rem ke setiap silinder rem. ?aya tekan pada silinder rem menekan sepasang sepatu

rem sehingga menjepit piringan logam. &kibat jepitan ini, timbul gesekan pada piringan yang

melawan arah gerak piringan hingga akhirnya dapat menghentikan putan roda.

%epasang sepatu dapat menjepit piringan dengan gaya yang besar karena sepasang

sepatu tersebut dihubungkan ke pedal rem melalui sistem hidrolik. Disini kita menekan

silinder yang luas pengisapnya lebih ke!il daripada luas pengisap rem, sehingga pada rem

dihasilkan gaya yang lebih besar. @ika luas pengisap rem dua kali luas pengisap master, maka

dihasilkan gaya rem yang dua kali lebih besar dari gaya tekan kaki pada pedal rem.

?esekan sepasang sepatu terhadap piringan menimbulkan panas. Aleh karena

permukaan piringan sangat luas jika dibandingkan terhadap luas sepasang sepatu, maka panas

yang timbul pada piringan segera dipindahkan ke udara sekitarnya. >ni mengakibatkan suhu

sepasang sepatu rem hampir tetap #tidak panas$.


5/15

Hidrometer

Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis at !air. ilai massa jenis

at dapat diketahui dengan memba!a skala pada hidrometer yang ditempatkan mengapungpada at !air. Hidrometer terbuat dari tabung ka!a dan desainnya memiliki tiga bagian. Pada

alat ini diterapkan hukum &r!himedes.

&gar tabung ka!a terapung tegak didalam at !air, bagian bawah tabung dibebani

dengan butiran timbal. Diameter bagian bawah tabung ka!a dibuat lebih besar supaya Colume

at !air yang dipindahkan ke hidrometer dapat mengapung di dalam at !air

"angkai tabung ka!a didesain supaya perubahan ke!il dalam berat benda yangdipindahkan #sama artinya dengan perubahan ke!il dalam massa jenis at !air$ menghasilkan

perubahan besar pada kedalaman tangkai yang ter!elup di dalam at !air. >ni berarti

perbedaan ba!aan pada skala untuk berbagai jenis at !air menjadi lebih jelas.


6/15

0apal aut

Badan kapal yang terbuat dari besi dibuat berongga. Hal ini menyebabkan Colum air

laut yang dipindahkan oleh badan kapal menjadi sangat besar. ?aya keatas sebanding dengan

Colum air yang dipindahkan, sehingga gaya keatas menjadi sangat besar. ?aya keatas ini

mampu mengatasi berat total kapal, sehingga kapal laut mengapung di permukaan laut.

0apal laut di desain di pabrik dengan kapasitas muatan maksimum tertentu sedemikian

rupa sehingga kapal laut tetap mengapung dengan permukaan air masih jauh dari bagian

geladak. ?ambar diatas menunjukan bagian kapal laut yang terbenam dalam air laut untuk

kapal yang sama tetapi berbeda muatan. ?ambar kiri untuk berat kapal kosong #tidak

bermuatan$ dan kapal kanan untuk yang bermuatan. "ampak bahwa untuk berat kapal yang

bertambah karena muatan harus diimbangi oleh gaya keatas yang harus bertambah besar oleh

karena itu, kapal lebih terbenam di dalam air laut agar Colum air yang digantikan oleh kapal

itu bertambah.


7/15

0apal %elam

Penerapan hukum &r!himedes juga dilakukan pada prinsip kapal selam. Dimana sebuah

kapal selam memiliki tangki pemberat, yang terletak diantara lambung sebelah dalam dan

lambung sebelah luar. "angki ini dapat diisi dengan udara atau air.

ntuk dapat membuat kapal selam terbenam kedalam air laut, beratnya harus ditambah

sehingga lebih besar daripada gaya keatas . Hal ini dilakukan dengan membuka katup- katup

yang memungkinkan air laut masuk kedalam tangki pemberat. %ewaktu air laut masuk

melalui katup-katup yang terletak di bagian bawah tangki pemberat, air laut tersebut

mendorong udara dalam tangki keluar melalui katup-katup yang terletak di bagian atas. &ir

laut jauh lebih berat daripada udara, sehingga berat total kapalselam menjadi lebih besar dan

membuat kapal selam terbenam. @ika kapal selam dikehendaki menyelam pada kedalaman

tertentu, maka awak kapal harus mengatur Colum air laut dalam tangki pemberat sedemikian

sehingga berat total sama dengan gaya keatas. Pada saat tersebut kapal selam melayang pada

kedalaman tertentu dibawah permukaan laut.

ntuk membuat kapal selam mengapung kembali, udara dipompakan ke dalam tangki

pemberat. dara ini menekan air laut sehingga air laut keluar melalui katup-katup bagian

bawah. dara jauh lebih ringan daripada air laut sehingga berat total kapal selam menjadi

lebih ringan dan kapal selam mengapung kembali.


8/15

Balon dara

Hukum &r!himedes juga diterapkan pada balon udara. %eperti halnya at !air, udara #yang

termasuk fluida$ juga melakukan gaya keatas pada benda. ?aya keatas yang dilakukan udara

pada benda sama dengan berat udara yang dipindahkan oleh benda itu. =umus gaya keatas

yang dilakukan udara tetap seperti persamaan sebelumnya tetapi f disini adalah massa jenis

udara. Prinsip gaya ke atas yang dikerjakan udara inilah yang dimanfaatkan pada balon udara.

Mula-mula balon diisi dengan gas panas sehingga balon menggelembung dan

Columnya bertambah. Bertambahnya Colume balon berarti bertambah pula Colum udara yang

dipindahkan oleh balon. >ni berarti gaya keatas bertambah besar. %uatu saat gaya keatas sudah

lebih besar daripada berat total balon #berat balon dan muatan$, sehingga balon mulai

bergerak naik.

&wak balon udara terus menambah gas panas sampai balon itu men!apai ketinggian

tertentu. %etelah ketinggian yangdiinginkan ter!apai, awak balon mengurangi gas panas

sampai ter!apai gaya keatas sama dengan berat balon. Pada saat itulah balon melayang di

udara. %ewaktu awk ingin menurunkan ketinggian maka sebagian isi gas panas dikeluarkan

dari balon. >ni menyebabkan Colum balon berkurang, yang berarti gaya keatas berkurang .

akibatnya, gaya keatas lebih ke!il daripada berat balon, dan balon bergerak turun.


9/15

0arburator

(ungsi karburator adalah untuk menghasilkan !ampuran bahan bakar dengan udara,

kemudian !ampuran ini dimasukan kedalam silinder-silinder mesin untuk tujuan pembakaran.

Penampang bagian atas menyempit sehingga udara yang mengalir pada bagian ini

bergerak dengan kelajuan yang tinggi. %esuai asas Bernoulli, tekanan pada bagian ini rendah.

"ekanan didalam tangki bensin sama dengan tekanan atmosfer. "ekanan atmosfer memaksa

bahan bakar tersembur keluar melalui jet sehingga bahan bakar ber!ampur dengan udara

sebelum memasuki silinder mesin.


10/15

%ayap Pesawat "erbang

Penerapan lain dari asas Bernoulli adalah pada gaya angkat sayap pesawat terbang.

Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat.

@ika tidak ada udara maka pesawat terbang tidak akan terangkat.

?aya angkat terbangkitkan karena ada perbedaan tekanan di permukaan atas dan

permukaan bawah sayap. Bentuk airfoil sayap di!iptakan sedemikian rupa agar ter!ipta

karakteristik aliran yang sesuai dengan keinginan. %ingkatnya, gaya angkat akan ada jika

tekanan dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan sayap.

Perbedaan tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan ke!epatan aliran udara diatas dan

dibawah permukaan sayap. %esuai hukum Bernoulli semakin !epat ke!epatan aliran maka

tekanannya makin rendah. Besarnya gaya angkat yang dibangkitkan berbanding lurus dengan

uas permukaan sayap, kerapatan udara, kuadrat ke!epatan, dan koefisien gaya angkat.

@adi, untuk pesawat udara, engine berfungsi memberikan gaya dorong agar pesawat

dapat bergerak maju. &kibat gerak maju pesawat maka terjadi gerakan relatif udara di

permukaan sayap. Dengan bentuk geometri airfoil tertentu dan sudut serang sayap #angel of

atta!k$ tertentu maka akan menghasilkan suatu karakteristik aliran udara dipermukaan sayap

yang kemudian akan men!iptakan beda tekanan dipermukaan atas dan permukaan bawah

sayap yang kemudian membangkitkan gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang.

Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan

sisi bagian atas yang lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk ini

menyebabkan garis arus seperti gambar di bawah.


11/15

Tegangan Permukaan Zat Cair


12/15

Sebagai akibat dari adanya kohesi zat cair dan adhesi antara zat cair-udara diluar

permukaannya, maka pada permukaan zat cair selalu terjadi tegangan yang disebut

tegangan permukaan.

Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair

untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi leh suatu lapisan

elastis

Tegangan permukaan air berbanding terbalik dengan suhunya. Jika suhu air naik maka

tegangan permukaannya semakin kecil.

Contoh Peristiwa Tegangan Permukaan Zat Cair

. !eberapa jenis serangga kecil bisa berjalan di atas air.

". Jarum kecil bisa terapung di atas air.

#. Sabun $andi dan %etergen

&. Produk sabun mandi dan detergen selain untuk membunuh kuman di badan juga

berguna menurunkan tegangan permukaan air akan air dapat membasahi tubuh lebih

sempurna dan hasilnya akan lebih bersih.

Rumus Tegangan Permukaan Zat Cair

Tegangan permukaan 'gama( merupakan dide)nisikan sebagai

perbandingan antara gaya tegangan dengan panjang permukan tempat gaya tersebut

bekerja. *umus )sikanya

= F/d

+ tegangan permukaan 'm atay %ynecm(

d panjang permukaan 'm atau cm(

/ gaya tegangan

Contoh Soal

Sebtang ka0at dibengkokkan seperti huru 1. 2emudian ka0at kecil P3 yang bermassa

4," gram dipasang dalam ka0at tersebut'perhatikan gambar(. 2emudian ka0at tersebut

dicelupkan ke dalam cairan sabun dan diangkat 5ertikal sehingga ada lapisan tipis sabun

di antara ka0at tersebut. 2etika ditarik ke atas ka0a kecil mengalami gaya tarik ke atas

oleh lapisan sabung. 6gar terjadi keseimbangan, maka pada ka0at kecil P3

digantungkan benda dengan massa 4, gram. Jika panjang ka0at P3 4 cm dan nilai

gra5itasi 7,8 ms

"

, berapa tegangan sabun tersebut9


13/15

Pembahasan:

%iketahui :

$assa ka0at 4," gram " ; 4-&kg

Panjang ka0at 'l( 4 cm 4-m

$assa benda 4, gram ; 4-&kg< g 7,8 ms"

%itanyakan : tegangan permukaan lapisan sabun 'g(9

*umus

+ =d ' d "l(

= berat ka0at ditambah berat benda # ; 4-&kg ; 7,8 ",7& ; 4-#

+ ",7& ; 4-# "; 4- ,&> ; 4-"m.

Jadi besarnya tegangan permukaan adalah ,&> ; 4-"m.

2apilaritas

kapilaritas adalah peristiwa naik turunnya permukaan zat cair dalam pipa

sempit (sering disebut pipa kapiler).

Peristi0a ini selain disebut kapilaritas sering juga disebut gejala kapiler. 2enaikan

dan penurunan permukaan zat cair dalam pipa kapiler ini dipengaruhi oleh gaya adhesi

dan kohesi serta tegangan permukaan.

h kenaikanpenurunan permukaan zat cair dalam pipa

+ tegangan permukaan

? sudut kontak

@ massa jenis zat cair 'kgm#(

g percepatan gra5itasi 'ms"(

r jari-jari pipa kapiler

contoh soal kapilaritas

Sebuah pipa kapiler yang berameter 4,A mm dimasukkan secara tegak lurus ke dalam

sebuah bejana yang berisi air raksa '@ #.A44 kgm#(. Sudut kontak raksa dengan

dinding pipa adalah &4o. !ila tegangan permukaan raksa adalah 4,4A m, maka berapa

penurunan raksa dalam pipa kapiler tersebut9 ' g 7,8 ms"( .

Pembahasan

diketahui:

d 4,A mm A ; 4

-&

mr # ; 4-&m
http://rumushitung.com/2013/09/22/tegangan-permukaan-zat-cair/http://rumushitung.com/2013/09/22/tegangan-permukaan-zat-cair/


14/15

+ 4,4A m

@ 'raksa( #.A44 kgm#

g 7,8 ms"

? &4o

ditanyakan:penurunan permukaan raksa di pipa kapiler 'h(9

ja0ab

h ". +. cos ? @.g.r

h ". 4,4A. cos &4o #.A44.7,8.# ; 4-&

h -4,47" #7,#8&

h -4,44"# mm

$eniskus

Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya permukaan zat

cair.

!erdasarkan bentuk permukaan zat cair, meniskus dibedakan menjadi dua, yaitu

meniskus cembung dan meniskus cekung. $eniskus cembung terjadi jika kohesi lebih

besar daripada adhesi 'kohesi B adhesi(. Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi

lebih besar daripada kohesi 'adhesi B kohesi(.

Kohesi : gaya tarik menarik antara partikel partikel yang sejenis.

Kohesi gaya tarik menarik antara partikel partikel yang sejenis.

iskositas

Viskositas adalah ketahanan aliran suatu cairan (fuida) pada pengaruh

tekanan atau tegangan.

iskositas cairan dapat dibandingkan satu sama lain dengan adanya koe)sien 5iskositas

'h(. 2oe/esien 5iskositas dinyatakan dalam simbol h yang harga ketetapannya

untuk !uida kental adalah ""# $ "#%&Pa s, sedangkan untuk !uida tidak kental

adalah "'# $ "#%&Pas'

*umus iskositas:

D k.P.%

D koe/esien 5iskositas Euida 'Pa S(

k konstanta

P Tekanan 'm"(

% diameter bola 'ms(

kecepatan 'ms(

F121$ STG2HS


15/15

ila ada sebuah benda mela!u pada dalam suatu fuida (udara atau cairan),

maka benda tersebut akan memperoleh gaya hambat

*umus Fukum Stokes:

=s k 5

Fs= 6 r v

Fs= A v

=s gaya gesekan stokes '(

D koe/esien 5iskositas Euida 'Pa S(

r jari-jari bola 'm(

5 kelajuan bola 'ms(k konstanta

sifat2 fluida

Documents

Transcript of sifat2 fluida