Mekanika Fluida Dan Hidrolika

Acep Hidayat, ST,MT.

KELAS PKK

MODUL KULIAH : MEKANIKA FLUIDA DAN HIROLIKA SKS : 3

Oleh : Acep Hidayat,ST,MT.

Jurusan Teknik Perencanaan Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain Universitas Mercu Buana Jakarta 2011

‘11

1

Mekanika Fluida Dan Hidrolika Ir Acep Hidayat ST.

Pusat Pengembangan Bahan Ajar Universitas Mercu Buana

Acep Hidayat, ST,MT.

KELAS PKK

MODUL 11 • PRINSIP MOMENTUM DALAM FLUIDA • TEORI DEBIT ALIRAN

‘11

2

Mekanika Fluida Dan Hidrolika Ir Acep Hidayat ST.

Pusat Pengembangan Bahan Ajar Universitas Mercu Buana

Acep Hidayat, ST,MT.

KELAS PKK

DAFTAR ISI Pengantar

4

Tujuan Instruksional Umum

4

Tujuan Instruksional Khusus

4

I. Definisi Momentum

5

II. Kekekalan Momentum,Tumbukan

5

2.1. Koefisien koreksi Momentum

6

2.2. Gaya akibat perubahan kecepatan

7

2.3. Hukum Newton II Aksi = Reaksi

7

2.4. Gaya akibat perubahan arah

7

I. Pengertian Debit Air

8

1.1. Alur terjadinya proses debit

9

II. Metode Pengukuran Debit

10

III. Faktor penentu Debit Air

16

‘11

3

Mekanika Fluida Dan Hidrolika Ir Acep Hidayat ST.

Pusat Pengembangan Bahan Ajar Universitas Mercu Buana

Acep Hidayat, ST,MT.

KELAS PKK

PRINSIP MOMENTUM DALAM FLUIDA DAN TEORI DEBIT ALIRAN

1. Pengantar. Momentum adalah besaran yang merupakan ukuran mudah atau sukarnya suatu benda mengubah keadaan geraknya ( mengubah kecepatanya, diperlambat atau dipercepat ). Debit fluida merupakan volume fluida yang mengalir persatuan waktu melalui suatu saluran terbuka atau saluran tertutup dengan luas penampang A dan dengan kecepatan v. Ketika massa fluida yang bergerak dan tidak berubah ketika mengalir , maka hubungan kuantitatif ini yakni persamaan continuitas. 2. Tujuan Instruksional Umum Setelah menyelesaikan modul ini mahasiswa mampu untuk memahami : a. Prinsip momentum yang terjadi pada fluida. b. Prinsip debit aliran fluida yang mengalir pada suatu jaringan . c. Prinsip dari teori continuitas pada fluida. 3. Tujuan Instruksional Khusus Setelah mahasiswa menyelesaikan modul ini diharapkan Mahasiswa mampu menjelaskan a. Pers.kontinuitas dan energi pada fluida secara umum dan gaya dan energi yang dihasilkan oleh tumbukan fluida dengan pers.momentum

b. Pengertian percepatan dan debit aliran c.. Merumuskan persamaan kontinuitas

‘11

4

Mekanika Fluida Dan Hidrolika Ir Acep Hidayat ST.

Pusat Pengembangan Bahan Ajar Universitas Mercu Buana

Acep Hidayat, ST,MT.

KELAS PKK

PRINSIP MOMENTUM DALAM FLUIDA

I. Definisi Momentum. Momentum

suatu partikel atau benda :

Partikel-partikel

perkalian massa (m) dengan kecepatan (v).

aliran fluida mempunyai momentum. Oleh karena kecepatan aliran

berubah baik dalam besarannya maupun arahnya, maka momentum partikel-partikel fluida juga akan berubahMomentum adalah merupakan hasil kali massa dan kecepatan. P=mv Momentum merupakan besaran vektor dengan satuan kg.m/s Laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang diberikan padanya.

r ∆pr ΣF = ∆t r r r mvr − mvr m ( v − v0 ) 0 ΣF = = ∆t ∆t r r ∆v =m = ma ∆t

HUKUM NEWTON

II

II. Kekekalan Momentum, Tumbukan Momentum total dari suatu sistem benda-benda yang terisolasi adalah konstan Sistem adalah merupakan sekumpulan benda yang berinteraksi satu sama lain Sistem terisolasi adalah suatu sistem di mana gaya yang ada hanyalah gaya-gaya di antara benda-benda pada sistem itu sendiri . Partikel zat cair mempunyai momentum, v besar dan arah berubah menjadikan momentum berubah. Dalam hukum Newton II : perubahan momentum menjadikan suatu gaya yang dinamis. dA2 V2 dA1 V1 ‘11

5

Mekanika Fluida Dan Hidrolika Ir Acep Hidayat ST.

Pusat Pengembangan Bahan Ajar Universitas Mercu Buana

Acep Hidayat, ST,MT.

KELAS PKK

dM= dm.V = ρ.V.dA.v = ρ.V².dA pada seluruh penampang , M = ∫dM = ∫A ρ.V².dA = ρ. ∫A V².dA = ρ.V².A M = ρ.Q.V V kecepatan rata-rata penampang dan Q debit aliran dalam waktu dt. Gaya yang bekerja pada penampang 1 dan 2 adalah : F = ρ.Q.( V2 - V1) F= ρ.Q.V2 - ρ.Q.V1 Maka gaya adalah laju perubahan momentum. Persamaan diatas dapat dituliskan dalam 3D sebagai berikut : F = ρ.Q.( Vx2 - Vx1) F = ρ.Q.( Vy2 - Vy1) F = ρ.Q.( Vz2 - Vz1) Sehingga F = √Fx²+ Fy²+ Fz²

Suatu tumbukan dikatakan lenting sempurna bila jumlahan tenaga kinetik benda-benda yang bertumbukan baik sebelum dan sesudah sumbukan sama.(Hukum kelestarian energi kinetic)

momentun awal total : ‘11

6

Mekanika Fluida Dan Hidrolika Ir Acep Hidayat ST.

Pusat Pengembangan Bahan Ajar Universitas Mercu Buana

Acep Hidayat, ST,MT.

KELAS PKK

tenaga kinetik awal total : momentum total kedua benda itu setelah tumbukan adalah

tenaga kinetik total setelah tumbukan adalah

paw = pak

m1v1 + m2v2 = m1v’1 + m2v’2

Ekaw = Ekak

m1(v1 − v’1) = m2(v’2 − v2),

m1v12 + m2v22 = m1v’12 + m2v2’ 2 atau

m1v12 − m1v’12 = m2v2’ 2 − m2v22 atau

Dari dua persamaan dalam kotak merah diperoleh : atau

v '2 −v '1 = −1 v2 −v1

Secara umum perbandingan

−

v '2 −v '1 =e v2 −v1

Setelah tumbukan ada sebagian energi mekanik yang berubah menjadi energi panas, bunyi atau energi yang lain. Sehingga setelah tumbukan ada energi yang dibebaskan. Hukum kelestarian energi mekanik tidak berlaku. Pada tumbukan ini dicirikan harga elastisitasnya adalah 0