Mekanika Fluida (Pengenalan Dasar Mekanika Fluida)

Materi dasar mekanika fluida

1. Mekanika Fluida Claudha Alba Pradhana, S.T., M.T

2. Goals “ Mahasiswa mampu menerapkan konsep mekanika fluida dalam untuk membantu menyelesaikan permasalahan dalam proses perancangan, manufaktur, ataupun perawatan mesin ” Sub-goals Mampu menjelaskan kosep dasar mekanika fluida dan perhitungan dasar di dalamnya Mampu menjelaskan dasar viskositas fluida , klasifikasi fluida , dan teknik pengukuran viskositas Mampu menjelaskan dan melakukan perhitungan konsep dasar tekanan fluida statis dan teknik pengukuran tekanan Mampu menjelaskan dan melakukan perhitungan dasar gaya dari pengaruh tekanan fluida statis untuk beberapa bentuk permukaan Mampu menjelaskan dan melakukan perhitungan konsep Buoyancy, kestabilan benda dalam fluida statis, dan penggunaannya dalam fluida statis Mampu menjelaskan dan melakukan perhitungan dasar dan aplikasi Persaman Bernoulli dan Persamaan Energi Umum dengan penambahan atau kehilangan energi Mampu menjelaskan jenis aliran dan melakukan perhitungan dasar untuk bilangan Reynold, rugi karena gesekan , dan rugi minor karena bentuk sarana transpor air Mampu menjelaskan dan melakukan perhitungan pada alat pengukuran aliran

3. Jadwal perkuliahan Pertemuan Ke Materi Pertemuan Ke Materi 1 Kontrak Kuliah + Pengenalan Mekanika Fluida 8 Dinamika Fluida 2 Sifat-Sifat Fluida 9 Dinamika Fluida 3 Sifat-Sifat Fluida + Quiz 10 Dinamika Fluida + Quiz 4 Statika Fluida 11 Rugi-rugi Aliran 5 Statika Fluida 12 Rugi-rugi Aliran 6 Statika Fluida 13 Rugi-rugi Aliran 7 Quiz 14 Quiz

4. Referensi Mott, R. L. ( 20 15) .  Applied fluid mechanics (7 th Edition) . N ew J ersey : Pearson Education, Inc Munson, B. R., Young, D. F., & Okiishi, T. H. (2009).  Fundamentals of fluid mechanics (6 th Edition) . New Jersey: J. Wiley & Sons. Sudarja.(2016). Bahan Kuliah Mekanika Fluida (MEC 3403 P) .Yogyakarta: Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

5. Kontrak Kuliah Kehadiran & Attitude : Max 10% Quiz : 20% Tugas : 30% UTS : Min 20% UAS : Min 20% Keaktifan : BONUS 5 “Kalian Rajin Hadir , Ber-attitude Baik , Selalu Mengerjakan Quiz dan Tugas Dijamin Minimal Nilai B”

6. Dasar Mekanika Fluida Outline Fluida Besaran dan satuan Sifat 6

7. Pendahuluan Mekanika fluida melihat semua bahan hanya terdiri atas dua keadaan saja , yaitu fluida dan zat padat . Secara teknis perbedaannya terletak pada reaksi kedua zat tersebut terhadap tegangan geser atau tegangan singgung yang dialaminya . Zat padat dapat menahan tegangan geser dengan deformasi yang tetap ( static ), sedangkan fluida , betapapun kecilnya tegangan geser yang diberikan , akan menyebabkan fluida itu begerak . Fluida itu bergerak dan berubah bentuk secara terus-menerus selama tegangan geser itu bekerja . Oleh karena itu fluida yang diam ( h y drostatic ) berarti dalam keadaan tegangan gesernya nol.

8. Dasar Mekanika Fluida Definisi Fluida adalah zat atau subsistem yang akan mengalami deformasi secara berkesinambungan kalau terkena gaya geser ( gaya tangensial ) walaupun gaya tersebut kecil sekalipun . Sifat ini tentu sangat berbeda dengan sifat zat padat , jika terkena gaya geser akan menyebabkan terjadinya perubahan bentuk tetapi tidak berkesinambungan .

9. Dasar Mekanika Fluida - Fluida Zat yang berdeformasi secara terus menerus selama dipengaruhi suatu tegangan geser (shearing stress), contoh : zat cair dan gas Gambar 1.1 Dua plat padat yang bagian atasnya ditarik , dan berada di antara (a) fluida (b) zat padat (a) (b) 9

10. Dasar Mekanika Fluida - Fluida Bahan , seperti aspal , lumpur , atau pasta gigi sulit untuk diklasifikasikan . Ilmu yang mempelajari lebih dalam tentang hal ini adalah Rheologi Faktor Zat Padat Fluida Jarak antar molekul Rapat Lebih renggang Gaya kohesi antar molekul Besar Lebih kecil Efek tegangan geser Bisa menahan dengan berdeformasi dan akhirnya berhenti Tidak bisa menahan dengan berdeformasi terus menerus Gambar 1.2 Perbedaan zat cair dan gas dalam sebuah wadah Gambar 1.3 Perbedaan struktur molekul secara umum pada (a) padat (b) cair (c) gas Tabel 1.1 Perbedaan secara umum antara zat padat dan fluida 10

11. Ruang Lingkup

12. Ruang Lingkup …… Statika Fluida : Suatu studi mengenai perilaku fluida dalam keadaan diam. Fluida berada dalam keadaan diam tanpa tegangan geser yang bekerja pada partikelpartikelnya . Distribusi tekanan statis di dalam fluida dan pada benda yang tenggelam dapat ditentukan berdasarkan analisis statis. Contoh : perencanaan bendungan, pintu air, dan lain-lain. Kinematika Fluida : Suatu tinjauan terhadap perilaku fluida atau gerak fluida yang ada hubungannya antara kedudukan berbagai partikel fluida dengan waktu . Contoh : lintasan, kecepatan dan percepatan, dan lain-lain yang ada hubungannya dengan waktu . Dinamika Fluida : Suatu studi tentang gerak partikel zat cair karena adanya gaya-gaya luar yang yang bekerja padanya . Contoh : aliran melalui pipa dan saluran terbuka , pembangkit tenaga mekanis ( turbin air, turbin uap , turbin gas, pompa hidrolis , kompresor , gerak pesawat , dan lain-lain).

13. Mekanika Fluida dan Lingkup Penerapannya . Mekanika fluida adalah suatu pengetahuan teknik yang mempelajari tingkah laku fluida baik dalam keadaan diam maupun bergerak . Prinsip-prinsip dasar yang digunakan dalam mekanika fluida adalah : Hukum kekekalan massa (hukum kontinyuitas) Hukum kekekalan energi ( hukum Thermodinamika I) Hukum kekekalan momentum ( perubahan momentum dan impuls )

14. Mekanika Fluida dan Lingkup Penerapannya . Penggunaan atau penerapan dari mekanika fluida antara lain adalah pada : Pemindahan fluida (fluid transport) , dari suatu tempat ke tempat yang lain, contoh : Pasokan air minum , Pasokan gas alam , Pemipaan zat-zat kimia pada pabrik kimia . Untuk keperluan ini peralatan yang diperlukan antara lain: pompa , kompresor , pipa-pipa, katub (valves) dll .

15. Mekanika Fluida dan Lingkup Penerapannya . Penggunaan atau penerapan dari mekanika fluida antara lain adalah pada : Pembangkit Tenaga Listrik Disini fluida digunakan untuk sarana membangkitkan tenaga listrik . Peralatan yang digunakan adalah : Turbin air ( fluidanya air) untuk PLTA (Water power Plant Station) , turbin uap ( fluidanya uap ) untuk PLTU (Steam Power Plant Station ), atau turbin gas ( fluidanya gas hasil pembakaran ) untuk PLTG (Gas Power Plant Station ).

16. Mekanika Fluida dan Lingkup Penerapannya . Penggunaan atau penerapan dari mekanika fluida antara lain adalah pada : Pembangkit Tenaga Listrik

17. Mekanika Fluida dan Lingkup Penerapannya .

18. Mekanika Fluida dan Lingkup Penerapannya . Penggunaan atau penerapan dari mekanika fluida antara lain adalah pada : Pengendalian lingkungan (Environmental Control) Prinsip-prinsip mekanika fluida digunakan dalam perencanaan pengaliran refrigeran di dalam sistim pengkondisian udara , pengaliran air panas ke kamar mandi, pengaliran udara panas masuk ke ruang bakar ketel uap dll .

19. Mekanika Fluida dan Lingkup Penerapannya .

20. Mekanika Fluida dan Lingkup Penerapannya . Penggunaan atau penerapan dari mekanika fluida antara lain adalah pada : Transportasi Perencanaan semua peralatan transportasi baik di darat,laut maupun udara menggunakan prinsip-prinsip mekanika fluida , yaitu terbentuknya garis alir (stream line) sedemikian rupa sehingga gaya yang berlawanan arah dengan arah gerakan kendaraan (drag) dapat diminimalkan . Pada transportasi air ( laut ), gaya apung (buoyant Force) harus diperhitungkan sebaik mungkin supaya kendaraan stabil dan tidak tenggelam . Pada transportasi udara ( pesawat terbang), konstruksi pesawat dan profil dari aerofoil harus direncanakan untuk mendapatkan gaya angkat (lift) yang memadai agar pesawat tidak jatuh .

21. Mekanika Fluida dan Lingkup Penerapannya .

22. Persamaan-Persamaan Dasar Persamaan-persamaan dasar yang dapat dipergunakan untuk menganalisa problem-problem mekanika fluida adalah : 1. Hukum K ekekalan massa ( Conservation of mass / continuity equation ) 2. Hukum Newton II tentang gerak (Azas kekekalan momentum) 3. Hukum Termodinamika I (Azas kekekalan energi) 4. Hukum Termodinamika II (Hukum Maxwell, Gravitasi Newton) Tidak semua persamaan-persamaan diatas harus dipergunakan untuk menyelesaikan problem mekanika fluida , tetapi harus pandai memilih persamaan-persamaan yang sesuai . Dan juga tidak semua problem dapat dipecahkan secara analisa , melainkan harus dipecahkan secara eksperimental .

23. Besaran dan Satuan Untuk sistem satuan US (United States, Amerika), hanya ada sedikit perbedaan dengan sistem BG (British Gravitational, Inggris ) Salah satunya yaitu satuan galon dalam volume. US membagi 2 satuan galon , yaitu galon basah dan kering . Sehingga 1 galon BG 1,201 galon basah US 1,032 galon kering US   Tabel 1.2 Daftar beberapa besaran dan satuan dalam sistem SI dan BG 23

24. TUGAS Salin macam-macam Besaran dan Satuan di kertas HVS A4 ( Boleh ambil dari mana saja ) Border HVS 4-4-3-2 ( atas-kiri-bawah-kanan ) dengan spidol biru Dikumpulkan minggu depan