STATIKA FLUIDA

1
STATIKA FLUIDA

• Suatu padatan adalah bahan tegar yang
  mempertahankan bentuknya terhadap pengaruh
  gaya-gaya luar
• Fluida (zat alir) adalah bahan tak tegar yang
  tidak mempertahankan bentuknya dan mengalir oleh
  pengaruh gaya luar. Yang termasuk dalam fluida
  ini antara lain wujud Gas dan Cair.
• Massa jenis atau rapat massa suatu zat
  didefinisikan sebagai massa per satuan volume
  zat.

kg/m3
2
TEKANAN

• Gaya F yang dikenakan pada permukaan fluida
  seluas S dapat diuraikan menjadi gaya normal dan
  gaya pada bidang luasan.
• Tekanan P adalah gaya normal F persatuan elemen
  luas A .
• F Satuan P Pascal (Pa)
• P 1 Pa 1N/m2
• A 1 cmHg 1360 Pa
• 1 atm 1,013 x 105 Pa
• 1 Bar 105 Pa

S
3
Tekanan di dalam fluida Statis

• Jika Fluida berada di dalam kesetim-bangan, maka
  tiap bagian fluida berada di dalam kesetimbangan.
• Gaya arah horizontal resultan adalah nol ( tidak
  ada percepatan horizontal) begitu pula arah
  vertikal

4

• Massa elemen kecil dari volume fluida ? A dy
  
• Berat elemen B ? g A dy
• Kesetimbangan gaya arah vertikal
• Jika p1 tekanan pada elevasi y1 dan p2 tekanan
  pada elevasi y2 diatas permukaan referensi,
  persamaan dapat diintegralkan
• Tekanan pada fluida hanya bergantung kedalaman,
  tidak bergantung luas permukaan fluida (zalir).

pA (pdP)A dB (pdP)A ? g A dy Pp /
dy - ? g dP - ? g dy ? g berat jenis
fluida yaitu berat persatuan volume fluida
p2 y2 ? dP - ? ? g dy p1 y1
Jika ? ? ?(y), maka P2 -
P1 - ? g (y2 - y1)
5
HUKUM UTAMA HIDROSTATTIKA

• PARADOKS HIDROSTATIS
• PA PB PC PD PE
• HUKUM UTAMA HIDROSTATIKA
• Tekanan pada setiap tempat yang mempunyai
  ketinggian sama, dan pada jenis fluida yang sama
  yang berhubungan adalah sama.

A
B
C
D
E
6

• po - p - r g (y2 - y1)
• p po r g h ( tekanan sama pada titik pada
  kedalaman sama)
• Pengukuran Tekanan
• Barometer air raksa
• Manometer terbuka dan tertutup

7
GAYA ARCHIMIDES

• Jika suatu balok hipotesis dalam suatu zat cair,
• maka gaya-gaya dalam arah horisontal akan
• saling meniadakan. Jika agian atas balok
• berada pada kedalaman L, tinggi balok h,
• luas permukaan atas maupun bawah A,
• maka bagian atas balok mendapat gaya ke
• bawah sebesar FATAS ?f g L A
• Sedangkan gaya dari bawah melalui permukaan
  bawah besarnya
• FBAWAH ?f g (LH) A
• Ini berarti bahwa balok tersebut akan mengalami
  gaya ke atas sebesar FA FBAWAH -FATAS
• FA ?f g (LH) A - ?f g LA
• FA ?f g V (gaya Archimides)

8
DINAMIKA FLUIDA

• Gerak fluida dipresentasikan dengan melihat massa
  jenis (x,y,z,t) dan kecepatan v(x,y,z,t) di
  titik (x,y,z) pada waktu t.
• Karakteristik aliran fluida
• Aliran Tunak (Steady) kecepatan setiap partikel
  fluida sama
• Aliran Berolah (rotational)
• Aliran Termampatkan (compressible)
• Aliran Kental (viscous) adanya gaya gesek di
  dalam gerak relatif benda padat yang merupakan
  gaya-gaya tangensial diantara lapisan fluida.
• Dalam dinamika fluida dibatasi pada sifat aliran
  tunak, tak berolah, tak termampatkan dan tak
  kental.

9
KONTINUITAS

• Tinjau aliran tunak pada suatu titik, maka setiap
  partikel yang sampai di titik tersebut akan lewat
  dengan laju dan arah sama membentuk garis arus
• Tabung aliran adalah kumpulan garis arus

A1 ,A2 luas penampang tabung v1 ,v2
kecepatan partikel fluida v ? t jarak tempuh
aliran fluida pada waktu ? t
Fluks massa di P ? m1 / ? t ?1 A1 v1 Fluks
massa di Q ? m2 / ? t ?2 A2 v2 dimana ?1.,?2
massa jenis fluida di P dan Q
10

• Hukum kekekalan massa ( tidak ada fluida yang
  mening galkan tabung)
• ?1 A1 v1 ?2 A2 v2 ------ ? A v konstan
• Jika fluida tak termampatkan ?1 ?2
• A1 v1 A2 v2 ----------------- A v konstan
  Pers. Kontinuitas
• A.v menyatakan volume fluida yang mengalir per
  satuan waktu (Debit).
• D A.v

11
Fluida tunak, tak termampatkan dantak viskos
Kerja yang dilakukan oleh gaya resultan yang
beraksi pada sistem adalah sama dengan perubahan
tenaga kinetik dari sistem tersebut.
12

• Gaya F dan Kerja W pada sistem
• F1 P1 A1 W1 P1 A1 ?L1
• F2 - P2 A2 W2 - P2 A2 ?L2
• F3 m g W3 - m g (y2 - y1)
• Jumlah W P1 A1 ?L1- P2 A2 ?L2 -
  mg (y2 - y1)
• Sifat kontinuitas A1 ?L1 A2 ?L2
• A ?L m/? konstan
• W m / ? (P1 - P2 ) - mg
  (y2 - y1)
• Karena W ?K 1/2 m v2 2 - 1/2 m v1 2
  

13

• Sehingga
• m/ ? (P1 - P2 ) - mg (y2 - y1) 1/2 m v2 2 -
  1/2 m v1 2
• P1 1/2 ? v12 ?gy1 P2 1/2 ? v2 2 ?gy2
  
• maka
• P 1/2 ? v2 ?gy konstan Persamaan
  Bernoulli
• Fluida diam
• P1 ?gy1 P2 ?gy2