Judul : ZAT ALIR FLUIDA
link : ZAT ALIR FLUIDA
ZAT ALIR FLUIDA
MAKALAH
FLUIDA
ZAT ALIR
(TUGAS KELOMPOK )
DIAJUKAN GUNA MEMENUHI TUGAS
MATA KULIAH KONSEP DASAR IPA 2
DOSEN MATA KULIAH : Dra. Supriyadi, M. Pd.
DI SUSUN
OLEH
KELOMPOK II SEMESTER V B
Nama NPM
1). Ismet 0613053034
2). Rahmad Dedi. N 0613053050
3). Syahri Hasan. M 0613053061
4). Ulfa Hasanah 0613053063
5). Widara Sartika 0613053065
S-1 PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR UPP METRO
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
2008
KATA PENGANTAR
Puja dan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan rahmat dan hidayah-Nyalah, Penulis dapat menyusun tugas Makalah yang berjudul Fluida (Zat Alir) sebagai tugas kelompok. Penulis menyambut dengan baik tugas ini, guna meningkatkan pengetahuan dan keterampilan Penulis dalam penulisan Makalah.
Dalam kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Drs. Supriyadi, M. Pd selaku dosen Mata Kuliah Konsep Dasar IPA 2
2. Orang tua yang telah memberikan dorongan baik secara moril maupun materil.
3. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat disebutkan namanya satu –persatu.
Semoga Makalah ini bermanfaat buat kita semua untuk menambah perbendaharaan pengetahuan pembaca tentang Fluida. Kritik dan saran yang sifatnya konstruktif sangat Penulis harapkan, guna perbaikan dalam penyusunan Makalah berikutnya di alamat email: ismet_unila@yahoo.com atau No HP. 0852 69791936. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan ini. Untuk itu Penulis mohon maaf dan terima kasih.
Metro, 12 September 2008
Penulis
BAB I PENDAHULUAN
Fluida didefinisikan sebagai zat yang dapat mengalir yaitu zat cair dan zat gas(termasuk gas yang terionisasi atau plasma) tetapi zat padat pada temperatur tertentu dapat mengalir misalnya aspal dan ter.
Secara umum dibedakan menjadi 2 bagian yaitu fludia statik dan fluida dinamik
o Sifat-sifat fluida adalah
Tidak dapat melawan secara tetap stress geser.
Mempunyai kompresibilitas.
Mempunyai kekentalan atau viskositas.
o Fludia Statik membahas
Tekanan
Tegang muka
Kapilaritas
o Fluida Dinamik membahas
Persamaan Kontinuitas
Persamaan Bernaoulli
Viskositas
BAB II PEMBAHASAN
A. FLUIDA STATIK
Fluida statik dapat juga disebut fluida tak mengalir, misalnya zat cair di dalam ember yang todak bocor, atau gas di dalam wadah yang tertutup. Tidak ada perpindahan bagian-bagian zat itu yang dapat diamati, baik langsung maupun tidak langsung. Dalam keadaan seperti itu ternyata fluida memiliki beberapa sifat tertentu. Sifat-sifat itu antara lain:
1. Tekanan
Konsep tekanan merupakan satu lagi konsep yang diciptakan oleh orang-orang fisika. Karena banyak kegunaannya dalam menjelaskan berbagai peristiwa, terutama yang menyangkut fluida. Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas. Bila gaya sebesar F bekerja secara merata dan tegak lurus pada suatu permukaan yang luasnya A, maka tekanan p pada permukaan tersebut adalah P = F/A
Konsep tekanan penting dalam fluida, oleh karena itu berbagai hal yang menyangkut fluida memerlukan konsep ini. Fluida mengalir disebabkan oleh adanya perbedaan tekanan pada dua bagian berbeda pada zat cair. Gaya ke atas benda yang tercelup ke dalam fluida ”hukum arcimedes” juga disebabkan adanya tekanan di dalam fluida.
Satuan tekanan dalam SI, seperti yang dikenal, adalah newton/meter2, atau N/m2. N/m2 disebut juga pascal, disingkat Pa. Untuk keperluan cuaca masih diperlukan satuan yang disebut atmosfer (Atm), cm-raksa (cmHg), dan milibar (mb). 1 mb = 0,001 bar, sedangkan 1 bar = 105 N/m. 1 atmosfer sama dengan tekanan kolom raksa setinggi 76 cm atau kira-kira sama dengan 1,01 x 105 Nm-2.
2. Tekanan di Dalam Zat Alir
Tekanan di yang berada disekitar kita selalu terkena pengaruh gaya gravitasi. Pada setiap bagiannya bekerja gaya gravitasi yang arahnya kebawah. Marilah kita tinjau akibat gaya gravitasi ini dengan menggunakan penalaran. Untuk mudahnya, tinjaulah zat cair di dalam suatu wadah yang tebuka seperti pada gabar.
G. 1.1 Zat cair dipandang berlapis-lapis
Kita dapat membayangkan bahwa zat cair tersebut terdiri dari lapisan-lapisan, mulai dari lapisan terbawah pada dasar wadah hingga lapisan atas pada permukaan zat cair. Setiap bagian lapisan mengalami gaya gravitasi kearah bawah. Oleh karena itu setiap lapisan menekan pada lapisan yang terdapat dibawahnya. Akibatnya lapisan terbawah mengalami tekanan terbesar sebab semua lapisan terbawah harus menahan semua lapisan yang lain. Lapisan teratas mengalami tekanan terkecil sebab diatasnya tidak ada lagi lapisan zat cair. Yang ada hanyalah atmosfer, yang memberikan tekanan tersebut tekanan atmosfer. Dari penalaran ini kita dapat menyimpulkan bahwa tekanan didalam zat cair disebabkan oleh adanya gaya gravitasi yang bekerja pada tiap bagian zat cair, besar tekanan tergantung kedalaman; makin dalam letak suatu bagian zat cair makin besar tekanan bagian tersebut. Tekanan di dalam zat alir tak mengalir, yang diakibatkan adanya gaya gravitasi disebut tekanan hidrostatik..
Sifat zat cair yang dapat mengalir menyebabkan tekanan tersebut tidak hanya terjadi pada bidang mendatar, melainkan pada setiap bidang. Setiap titik pada dinding wadah mendapat tekanan dari zat cair yang diwadahinya itu.
Akibat tekanan dibagian bawah zat cair lebih besar daripada tekanan dibagian atas, zat cair dibagian bawah tentulah lebih rapat dibandingkan bagian atas. Ini menimbulkan perbedaan massa jenis antara bagian atas dan bagian bawah zat cair. Walaupun perbedaan tersebut sangatlah kecil terutama untuk zat cair yang tidak terlalu dalam.
a. Hukum Pascal
G. 1.2 Penyemprot Pascal
Lain daripada itu percobaan dengan menggunakan penyemprot pascal menunjukan bahwa tekanan yang diberikan kepada zat cair diteruskan ke segala arah dengan sama rata. Jadi jika lapisan yang letaknya lebih diatas menekan lapisan yang terdapat dibawahnya, zat cair meneruskan ke segala arah. Oleh karena itu setiap titik didalam zat cair tak mengalis mengalami tekanan dari segala arah.
Tekanan tersebut berasal dari luar zat cair. Seperti pada penyemprot Pascal, tekanan diadakan dari luar. Semburan zat cair yang keluar dari bola penyemprot menunjukan bahwa tekanan ini diteruskan ke segala arah diberi tekanan sebesar p, maka setiap bagian zat cair dan dinding bejana mengalami tekanan sebesar p. Pascal menyatakan bahwa:
Tekanan yang diadakan dari luar zat cair yang terdapat didalam ruang tertutup diteruskan oleh zat cair tersebut itu ke segala arah dengan sama rata.
Pernyataan tersebut disebut hukum pascal. Untuk dapat memahami hukum pascal ini lebih baik, mari kita tinjau hukum pascal ini secara kuantitatif yaitu dengan menggunakan angka-angka atau besaran-besaran. Coba perhatikan gambar berikut:
F1 F2
A1 A2
G. 1.3 Prinsip Pascal
Alat tersebut diatas berupa bejana tertutup yang dilengkapi dengan dua torak (penghisap) yang luas penampangnya berbeda. Yaitu A1 dan A2 (A2 > A1). Untuk mudahnya pembahasan kita akan menganggap bahwa antara torak dan dinding tidak ada gesekan. Didalam bejana terdapat zat cair.
Misalkan pada torak yang luasnya A1 diadakan gaya sebesar F1 yang arahnya kebawah. Karena itu zat cair didalam bejana mengalami tekanan p = F¬1/A1, Tekanan p ini diteruskan sama rata ke segala arah seperti digambarkan gambar 1.3. kita dapat menghitung gaya yang dialami oleh torak sebelah kanan dengan mengalikan tekanan p dengan luas penampang torak A2. Jika gaya tersebut kita sebut F2 maka
F2 = pA2 = F1 A¬2 dari persamaan ini kita peroleh F1 = F2
A1 A1 A2
Sebagai contoh sederhana, jika umpamanya A2 = 10 x A1, maka dengan menggunakan persamaan diatas maka dapat dihitung bahwa F¬2 = 10 F1. jadi torak sebelah kanan terdorong dengan gaya yang besarnya 10 kali gaya yang digunakan pada torak disebelah kiri. Ini merupakan contoh alat yang dapat ”melipatgandakan” gaya. Gaya yang kecil dapat dijadikan gaya yang besar.
Banyak alat teknik yang bekerja berdasarkan hukum pascal contohnya adalah dongkrak hidrolik, pengukur tekanan ban, pompa hidrolik dan lain-lain.
b. Tekanan dan kedalaman kedalaman
Hubungan antara tekanan (p) dan kedalaman (h) dapat dicari dengan menggunakan alat Hartl. Untuk mencari hubungan tekanan dan kedalaman digunakan hukum pokok hidrostatika. Hukum ini menyatakan semua titik yang terletak di dalam satu bidang datar, di dalam satu zat cair memiliki tekanan yang sama. Hidrostatika adalah bagian fisika yang berkaitan dengan masalah zat alir yang ada dalam keadaan tak mengalir.
Contoh:
Sebuah pipa berbentuk U berisi air dan minyak, tinggi kolom minyak 10,0 cm. Selisih tinggi permukaan air dengan permukaan minyak 8,0 cm. Jika massa jenis air adalah 1,0 x 103 kg0/m3, berapakah massa jenis minyak berdasarkan kenyataan ini?
Jawab : Kita gunakan hukum pokok hidrostatika. Untuk itu kita buat bidang datar AB melalui bidang persentuhan kedua zat cair. Menurut hukum pokok hidrostatika, tekanan pada setiap titik tersebut sama besarnya. Misalkan massa jenis minya adalah pminyak. Kita ambil sebuah titik P di bidang pesentuhan, dan Q di dalam air. Jika tekanan di P kita sebut pp dan tekanan di Q kita sebut pQ maka
pp = pQ............................................................(a)
pp = pminyakgh = pminyakg x 0,10 m .................(b)
pQ = pgh = 1,0 x 103 kg/m3 x g x 0,080 m.....(c)
Dari (a), (b), dan (c) diperoleh:
pminyakg x 0,10m = 1,0 x 103 kg/m3 x g x 0,080 m
pminyak = 1,0 x 103 kg/m3 x g x 0,080 m = 0,80 x 103 kg/m3
g x 0,10 m
Jadi massa jenis minyak adalah 0,80 x 103 kg/m3
3. Tekanan di dalam Gas
Ban yang diisi banyak udara dapat menjadi sangat keras. Balon yang diisi gas terlalu banyak akan meletus. Kedua contoh ini menunjukan bahwa udara dan gas ada di dalam ruang tertutup mengadakan tekanan pada dinding tempat gas tersebut berada. Tekanan ini bukan disebabkan oleh gravitasi seperti halnya zat cair dan tekanan atmosfer.
a. Hukum Boyle
Jika volume gas diperkecil, kerapatan gas bertambah. Tekanan gas pun bertambah bersar. Sebaiknya jika volume gas diperbesar, tekanan gas berkurang, atau menjadi kecil. Demikianlah tori partikel dapat menjelaskan terjadinya perubahan tekanan sebagai akibat perubahan volume gas.
Hubungan antara tekanan gas (p) dan volume (V) dapat dicari dengan menggunakan hukum Boyle yang ditemukan oleh Robert Boyle. Hukum ini menyatakan bahwa tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya, asalkan suhu gas tetap besarnya, dan tekanan gas tidak terlalu besar. Hukum Boyle dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
p = C/V atau pV = tetap
b. Mengukur tekanan gas Alat
Alat untuk mengukur tekanan gas yang ada di dalam ruang tertutup disebut monometer. Ada monometer zat cair, adapula monometer zat logam.
4. Gaya ke Atas di Dalam Fluida
Gaya keatas di dalam fluida pertama-tama ditemukan oleh ilmuan Yunani bernama Archimedes, dan sekarang dikenal dengan hukum Archimedes, hukum ini menyatakan ”Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya.
Jadi apabila sebuah benda tercelup ke dalam zat cair, benda mengalami 2 gaya sekaligus, yaitu gaya gravitasi (gaya berat) G dan gaya ke atas Fa dari zat cair. Dalam hal benda tersebut tercelup seluruhnya, terdapat tiga kemungkinan mengenai besar kedua gaya ini yaitu:
a. G > Fa Fa dikalahkan oleh B. Benda tenggelam.
b. G = Fa seimbang dengan G. Benda melayang. Artinya, jika benda dilepaskan di dalam zat cair, benda tidak turun, dan tidak pula naik.
c. G < fa =" G" g =" pbgVb."> Fa (benda tenggelam), maka pbgVb > pgV, yang berarti pula pb > p (p massa jenis zat cair). Jadi benda akan tenggelam bila massa jenis benda lebih besar daripada massa zat cair. Ini adalah suatu ”syarat” suatu benda bisa tenggelam di dalam zat cair.
Bila G = Fa (benda dalam keadaan melayang), maka pbgVb = pgV, yang berarti pula pb = p (massa jenis zat cair). Jadi benda akan melayang jika massa jenis benda sama dengan zat cair. Ini merupakan ”syarat” untuk benda dapat melayang di dalam zat cair.
Dengan penalaran sejenis dapat kita temukan bahwa syarat terapungnya sebuah benda di dalam zat cair adalah massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair.
Untuk benda berongga yang tercelup seluruhnya ke dalam zat cair, dan rongga benda tidak diisi oleh zat cair, massa jenis benda yang dimaksud haruslah massa jenis rata-rata benda. Massa jenis rata-rata adalah hasil bagi massa dengan volume benda yang mendesak zat cair.
5. Gejala Permukaan
a. Permukaan zat cair
Kejadian jarum yang diletakkan di atas lajur kertas (dibagikan tengahnya) dan perlahan-lahan jarum diturunkan ke permukaan air ini termasuk gejala permukaan. Dari kejadian tersebut dapat disimpulkan bahwa permukaan air seakan-akan ditahan oleh suatu selaput yang tak tampak, yang menyebabkan bentuknya melengkung dan dapat menahan sebatang jarum di atasnya.
b. Adhesi dan Kohesi
Menurut, teori partikel zat, zat cair atau zat padat dapat berada dalam keadaan cair atau padat karena adanya gaya tarik-menarik antar partikel-partikel atau molokul-molokul zat, itu. Pada keadaan padat gaya tarik-menarik itu besar.
Sehingga partikel-partikel tidak dapat bergerak diantar sesamanya.
Gaya tarik-menarik antar partikel atau molekul sejenis disebut gaya kohesi, atau dengan singkat disebut kohesi.
Gaya tarik-menarik antar partikel tidak sejenis disebut gaya adhesi, yang dengan singkat disebut adhesi.
Besarnya gaya kohesi dan adhesi juga bergantung pada jarak antar molekul yang bersangkutan. Makin besar jaraknya, gaya itu makin kecil.
c. Tegangan Permukaan
Gaya-gaya kohesi resultan menyebabkan permukaan zat cair menjadi tegang. Ketegangan permukaan ini disebut tegangan permukaan.
Adanya tegangan permukaan ini menyebabkan permukaan zat cair selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya terkecil. Dalam hal permukaan zat cair itu luas, permukaan terkecil adalah permukaan datar. Jadi dapatlah dikatakan bahwa permukaan zat cair pada umumnya datar karena adanya tegangan permukaan itu. Perkecualiannya ialah permukaan yang bersentuhan dengan bejana tempat zat cair itu berada.
Tegangan permukaan suatu zat cair didefinisikan sebagai gaya tiap satu satuan panjang. Jika pada suatu permukaan sepan¬jang l bekerja gaya sebesar 1, tegak lurus pada l, dan y menyatakan tegangan permukaan, maka:
d. Sudut Kontak
Gaya-gaya kohesi resultan menyebabkan permukaan zat cair menjadi tegang. Ketegangan permukaan ini disebut tegangan permukaan.
Bentuk permukaan di persentuhan antara zat cair dengan dinding bejana ter¬nyata bergantung pada jenis zat cair, dan jenis bahan bejana. Dalam hal zat cair itu air dan bejana itu terbuat dari kaca, permukaan pada persentuhan dengan dividing itu bentuknya sedikit melengkung ke atas atau cekung (Gambar 23a). Dalam hal zat cair itu raksa dan bejana itu terbuat dari kaca, permukaan pada persentuhan dengan dividing itu ben¬tuknya sedikit melengkung ke bawah atau cembung (Gambar 5.23b). Bagian permukaan yang sedikit melengkung di tempat persentuh¬an dengan dinding bejana disebut meniscus zat cair itu. DI sini kohesi dan adhesi ber¬peran.
Sudut antara permukaan zat cair dengan permukaan dinding pada titik persentuhan zat cair dengan dinding, yaitu sudut 8 pada Gambar 5.23a dan 6, disebut sudut kontak antara zat cair dengan dinding. Dalam hal sudut kontak itu <> 90° (tumpul) seperti pada Gambar 5.23b, diikatakan bahwa zat cair itu tidak membasahi dinding.
Besar sudut: kontak antara permukaan zat cair dengan dinding bejana bergantung pada perbandingan gaya kohesi (Fk) antar partikel zat cair dengan gaya adhesi (Fa) par¬tikel zat, cair dengan bahan dividing bejana. Untuk zat cair yang ada dalam keadaan seim¬bang (Lak mengalir) resultan Fk dan Fs, yaitu R, haruslah tegak lurus pada permukaan zat cair di titik yang dimaksud. Sebab kalau tidak, partikel di titik itu' akan bergerak. Pada hal zat cair dalam keadaan seimbang. Untuk zat cair dengan Fk <> Fa, keadaan meniskusnya seperti pada Gambar 5.236. Sudut kontaknya tumpul.
e. Kapilaritas
Gaya-gaya kohesi resultan menyebabkan permukaan zat cair menjadi tegang. Ketegangan permukaan ini disebut tegangan permukaan.
Kohesi raksa lebih besar daripada adbesi antara zaksa dengan dinding tabung. Makin kecil diameter tabung. makin besar perbedaan tinggi permukaan zat cair. Naiknya atau turunnya zat cair di dalam pipa yang diameternya kecil disebut kapilari¬tas.
Kapilaritas dapat dijelaskan sebagai berikut. Misalkan jari-jari pipa adalah r, tinggi zat cair yang naik dalam pipa adalah y dan sudut kontak adalah θ (Gambar 5.25 a dan b). permukaan zat cair menyentuh dinding pipa sepanjang keliling lingkaran itu bekerja tegangan permukaan y ke atas untuk air dan ke bawah untuk raksa.
Tegangan permukaan itu kita uraikan atas dua komponen. Komponen mendatar y sin θ saling menghilangkan; hanya komponen vertikal y cosθ yang masih berpengaruh. Pada seluruh keliling permukaan bekerja gaya tegangan permukaan sebesar F = 2πry cosθ
Gaya F ini mengangkat zat cair sampai setinggi y pada Gambar 5.25(a). kalau massa jenis cat cair adalah ρ, gaya F mengimbangi berat zat cair sebesar πr2 2ρgy. Sebab itu,
2πry cosθ = πr2pgy,
2ycosθ
Y = ……………………(5.10)
ρgr
.
Kalau sudut kontak lancip (atau zat cair membasahi dinding), dari persamaan (5.10) akan diperoleh harga y positif, artinya zat cair itu naik di dalam pipa. Sebaliknya bila sudut kontak tumpul (atau zat cair tidak membasahi dinding), diperoleh harga y negatif, yang berarti zat cair di dalam pipa lebih rendah daripada di luarnya.
B. FLUIDA DINAMIK
1. Aliran Fluida
Tidak semua gerak fluida dapat disebut mengalir. Fluida dikatakan mengalir jika fluida itu bergerak secara terus (kontinu) terhadap sekitarnya.
Aliran yang mengikuti suatu garis (lurus atau melengkung) yang jelas ujung dan pang¬kalnya disebut aliran garisarus. Di dalam bahasa Inggris aliran seperti itu disebut aliran streamline.
Aliran garisarus adalah aliran yang tiap partikel yang melalui suat.u titik mengikuti garis yang sama seperti partikel-partikel lain yang melalui titik itu.
Berbeda dengan aliran garisarus ada aliran yang disebut aliran turbulent. Aliran turbulent ditandai oleh adanya aliran berpu¬tar. Ada partikel-partikel yang arah geraknya berbeda, bahkan berlawanan dengan arah gerak keseluruhan fluida.
Untuk mempersederhana masalah, misalkan suatu fluida mengalir de¬ngan laju tetap Sebesar v di dalam pipa lurus yang luas penampangnya A. Bayangkan suatu penampang A yang pada suatu saat ada di P; t, detik kemudian penampang itu pindah sejauh ut ke Q. Volum silinder di antara P dan Q adalah volum air yang mengalir dalam waktu t detik. Volum itu sama dengan .A x vt, atau vtA. Jika kecepatan aliran kita lambangkan dengan huruf R. maka:
Kecepatan aliran R untuk berbagai penampang haruslah sama, tak bergantung pada luas penampang. Sebab, jika di suatu penampang ada fluida lewat sebanyak R per detik, pada penampang lain yang ada di "belakang"-nya haruslah fluida yang lewat se¬banyak R pula tiap detik juga. Jika tidak demikian halnya, maka akan terjadi pertam¬buhan atau pengurangan banyak fluida di suatu tempat. Hal ini tidak mungkin, karena fluida dianggap tidak dapat dimanfatkan. Pada Gambar 5.28, jika melalui penampang A1 lewat sebanyak R fluida per detik, maka melalui A2 juga lewat R fluida per detik. Misalkan laju fluida ketika melewati A1 adalah vl. Menurut persamaan (5.11), untuk penampang A1 berlaku:
R = vrA, ....................................... (a)
Misalkan laju fluida ketika melewati A 2 adalah u2. Maka:
R = v2A2 ...... ...................... ......... (b)
Dari (a) dan (b) diperoleh:
vl A1 = v2A2 ............................ (5.12a)
Atau:
v1 = A2 .................................... (5.12b)
V2 A1
Persamaan (5.12b) menunjukkan bahwa kecepatan fluida berbanding terbalik dengan luas penampang pipa. Jika umpamanya Al = %A2, maka u, = 2 u2.
Contoh :
Pada suatu aliran garisarus, zat alir mengalir melalui pipa yang luas penampangnya berbe¬da-beda. Pada penampang yang luasnya 10 , cm2 kecepatan fiuida adalah 0,50 m/s.. Berapa kecepatan fluida pada penampang yang luasnya 1,0 cm2?
Jawab:
Misalkan A1 = 10 cm2, vi = 0,50 m/s, A2 = 1,0 cmz, dan v2 kecepatan pada penampang yang luasnya 1,0 cm2 itu. Menurut persamaan (v 12a):
Cara lain:
Karena luas penampang yang kedua kali yang pertama, kecepatan pada penampang yang kedua 10 kali kecepatan pada penam¬pang pertama, atau 10 x 0,50 m/s = 5 m/s.
2. Azas Bernoulli
Tekanan udara di tempat yang kecepatannya besar lebih kecil daripada di tempat yang kecepatannya- kecil. Ini disebut azas Bernoulli,
Azas ini memungkinkan kita memahami terangkatnya pesawat terbang bila pesawat bergerak di udara dengan kecepatan yang mencukupi.
Pesawat terbang terangkat karena tergerak dengan cepat di udara. Tanpa udara pesawat terbang tidak dapat terbang.
Persamaan Bernoulli
Bayangkan suatu fluida ideal mengalir de¬ngan cara aliran garis arus pad<.A2. Ujung kanan terletak lebih tinggi daripada ujung kiri. Tinggi ujung kiri (Ian ujung kanan, ditinjau terhadap suatu bidang acuan sebarang, berturut-turut adalah h, dan h2. Umpamakan laju fluida pada ujung kiri adalah v1 lajunya pada ujung kanan v2. Karena A1 <> v?. Umpamakan bahwa dalam waktu t ujung kiri Y sistem bergerak ke kanan se jauh bagian yang diraster gelap pada
Gambar 5.31a. Karena laju fluida itu vl, pan¬jang bagian sistem yang bergerak ke kanan dalam waktu t itu adalah vlt. Volum bagian itu adalah Vl = v1tA1. Jika massa jenis fluida adalah, massa bagian yang bergerak dalam waktu t adalah ml = pv1tA1.
Selama waktu t itu ujung kanan sistem (Q) bergerak ke kanan sejauh v2t, dengan volum sebesar V2 = v2tA2. Massanya adalah m2 = pv2tA2. Menurut persamaan (5.12a), v1A1 = v2A2. Ini berati bahwa v1tA1 = vZtA2, atau pv1tA1 = pv2tA2, dan massa ml = m2 = m = pv1tA1 = pv2tA2. Ini berarti bahwa:
Misalkan bahwa tekanan di ujung kiri adalah pl, dan tekanan di ujung kanan adalah p2. Gaya pada ujung kiri adalah Fl = p1A1, pada ujung kanan adalah F2 = p2A2. Karena laju dan ketinggian bagian fluida yang ditin¬jau berubah, maka terjadi perubahan energi kinetik dan energi potensial. Namakan per¬ubahan energi kinetik bagian fluida itu ΔEk, dan perubahan energi potensialnya ΔEp. Menurut hukum kekekalan energi mekanik, perubahan energi ini sama dengan usaha yang dilakukan. Jika usaha yang dilakukan itu disebut s, W, maka:
Usaha yang dilakukan dapat dipandang terdiri dari dua bagian; yaitu usaha yang dilakukan terhadap sistem oleh gaya F1 pada gambar, dan usaha yang dilakukan oleh sistem dengan gaya F2 pada gambar. Usaha terhadap sistem bernilai positif, dan usaha oleh sistem bernilai negatif. Dengan demikian usaha OW = FI x vlt – F2 x v, t = plAlvlt - p2A2v2t. Perubahan energi kinetik bagian flui¬da yang, ditinjau adalah AEk = ½ mv22 – ½mvl2. Perubahan energi potensial AE = mg(h2 - hl). Dengan demikian persamaan (ii) dapat ditulis menjadi:
Dengan mensubstitusikan (i) pada per¬samaan (iii) diperoleh:
Dengan menghilangkan m dan mengatur diperoleh:
p1 + ρgh1 + ½pv12 =p2 + ρgh2 + ½pv22 (5.13)
Ada beberapa hal "istimewa" untuk per¬samaan ini. Yang pertama ialah dalam hal fluida itu tak bergerak. Dalam hal yang demikian vl = v2 = 0. Persamaan (5.13) men¬jadi:
p, -p2 = ρg(hl - h2)
Persamaan ini adalah bentuk lain persamaan (5.6) yang menyatakan tekanan hdirostatik di dalam zat cair.
Yang kedua ialah dalam hal fluida bergerak, tetapi tidak ada perbedaan tinggi antara bagian-bagian fluida. Dalam hal yang demikian persamaan (5.13) dapat ditulis menjadi:
Ini berarti bahwa di tempat yang lajunya besar tekanannya kecil dan sebaliknya, seperti yang sudah dikemukakan di atas.
Suatu penerapan sederhana persamaan Bernoulli ini adalah sebagai berikut. Gambar 5.32 memperlihatkan sebuah bejana ¬berukuran besar dengan sebuah pancuran kecil di bagian bawahnya. Di dalam bejana terdapat zat cair. Bila kedalaman zat cair ti¬dak seberapa besar, tekanan di dalam zat cair di mana-mana kira-kira sama dengan tekanan atmosfer. Jadi dalam hal ini pl = p. Bila lubang pancuran sangat kecil dibandingkan dengan garis tengah bejana, laju aliran zat cair di bagian atas bejana dapat dianggap 0. Misalkan laju zat cair keluar dari lubang pan¬curan adalah v dan kedalaman zat cair adalah h. Persamaan (5.13) dapat ditulis menjadi:
Menurut persamaan (5.12), debit R = vA, dengan A adalah luas penampang aliran. Jika demikian, maka:
Sebagai contoh, jika tinggi air adalah 2,0 m dan luas penampang pancuran 0,50 cm2, maka debit air yang keluar dari pancuran kira-kira
DAFTAR PUSTAKA
Surya Yohanes dkk. 1999. Fisika 2 Program Inti SMA Kelas II. Jakarta: Intan
Pariwara.
Nyoman Kertiasa. 1996. Fisika 1 untuk SMU Kelas 1. Jakarta: Balai Pustaka
Demikianlah Artikel ZAT ALIR FLUIDA
Sekianlah artikel ZAT ALIR FLUIDA kali ini, mudah-mudahan bisa memberi manfaat untuk anda semua. baiklah, sampai jumpa di postingan artikel lainnya.
Anda sekarang membaca artikel ZAT ALIR FLUIDA dengan alamat link http://vitabumins.blogspot.com/2009/11/zat-alir-fluida.html
