TUGAS
MAKALAH MEKANIKA FLUIDA
PENERAPAN
MEKANIKA FLUIDA
DALAM
KEHIDUPAN SEHARI-HARI
O
L
E
H
KELOMPOK 7
1. ALFATH
YASIN (1307114724)
2. ALI
IMRON RUSADI (1307123124)
3. M. HARYADI
(1307112884)
4. RAMA ASHARI
(1307113273)
TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS RIAU
TAHUN PELAJARAN 2013/2014
KATA PENGANTAR
Puji
syukur Alhamdulillah penulis ucapkan atas kehadiran Allah SWT, yang telah
memberikan rahmat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Makalah
Mekanika Fluida yang bertemakan “Penerapan Mekanika Fluida Dalam kehidupan
Sehari-hari”.
Makalah
ini penulis susun bersama rekan-rekan untuk memenuhi Tugas mata kuliah Mekanika
Fluida yang diembankan Bapak Andy Hendri MT kepada penulis dan rekan-rekan,
sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini, penulis mengucapkan terima kasih
kepada rekan-rekan yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan makalah ini.
Penulis menyadari didalam makalah ini
masih terdapat kelemahan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu penulis
dan rekan-rekan sangat mengharapkan kritik, saran, dan komentar yang bersifat membangun. Dan insya
Allah dikemudiaan hari penulis dapat membuat makalah yang lebih sempurna lagi.
Akhir kata penulis ucapkan terima kasih
kepada rekan-rekan dan Bapak Andy Hendri MT. Yang telah memberikan tugas ini,
karena tugas ini sangat membantu pemahaman mahasiswa terhadap materi kuliah
Mekanika Fluida.
Pekanbaru,
23 Februari 2014
PENULIS
DAFTAR ISI
Cover………………………………………………………………………
1
Kata
Pengantar……………………………………………………………. 2
Daftar Isi…………………………………………………………………...
3
Daftar
Gambar……………………………………………………………...4
BAB
I PENDAHULUAN
Latar
belakang……………………………………………………………...5
Ruang
lingkup……………………………………………………………...5
Tujuan………………………………………………………………………6
BAB
II PEMBAHASAN
Pengertian fluida……………………………………………………………6
Jenis-jenis
fluida……………………………………………………………7
Ciri-ciri aliran
fluida………………………………………………………..8
Terapan fluida dalam
kehidupan sehari-hari……………………………….9
Fenomena alam yang
berkaitan dengan fluida……………………………19
BAB
III PENUTUP
Kesimpulan………………………………………………………………..23
Saran………………………………………………………………………23
Daftar
pustaka……………………………………………………………..24
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1&2: Dongkrak
hidrolik dan detail…………………………….9
Gambar 3&4: Detail dan pompa
hidrolik………………………………10
Gambar 5&6:
Detail dan mesin hidrolik……………………………10-11
Gambar
7&8: Detail
dan rem piringan hidrolik………………………...12
Gambar 9&10: Detail dan
hidrometer…………………………………..14
Gambar
11&12: Kapal laut dan kapal selam………………………14-15
Gambar
13&14: Balon udara dan karburator………………………16-17
Gambar
15&16: Detail dan pesawat terbang……………………………18
Gambar
17&18: Gerakan angin dan tsunami………………………20-21
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mekanika Fluida merupakan suatu cabang ilmu
pengetahuan alam tepatnya Mekanika, yang mempelajari tentang zat alir dalam
keadaan bisa mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk
ketika ditekan. Didalam kehidupan sehari-hari peristiwa Mekanika Fluida dapat
dilihat baik itu yang dilakukan oleh alam maupun oleh manusia.
Fluida berdasarkan
zatnya terbagi atas 2 yaitu:
1.
Fluida cairan
2.
Fluida gas
Sedangkan
Fluida berdasarkan mengalir atau tidaknya terbagi atas 2 juga yaitu:
1.
Fluida statis (Hidrostatika)
2.
Fluida Dinamis
Fluida
juga memiliki ciri-ciri aliran, ada 4 yaitu:
1.
Aliran tunak (Stedy) dan Aliran tak
tunak (Non-Stedy)
2.
Aliran termampatkan (Compressible)
3.
Aliran berolak (Rotational)
4.
Aliran kental (Viscous) dan Aliran tak
kental (Non-Viscous)
Untuk
lebih detailnya lagi akan dijelaskan dibab pembahasan.
1.2 Ruang Lingkup
Mekanika Fluida
sangatlah luas cakupannya dalam kehidupan sehari-hari. Kita tidak dapat
terlepas dari Mekanika Fluida karena rata-rata peralatan rumah tangga
menggunakan prinsip Mekanika Fluida seperti air kran, pembersih debu (Vacum
Cleaner), dan lain-lain. Maka dengan itu sudah seharusnya kita sebagai mahasiswa
mempelajari Mekanika Fluida karena penerapannya sangat dekat didalam kehidupan
kita sehari-hari.
1.3 Tujuan
Tujuan dari penyusunan makalah ini yaitu:
1.
Memenuhi tugas mata kuliah Mekanika
Fluida.
2.
Memberikan pengetahuan kepada pembaca
mengenai penerapan Mekanika Fluida dalam Kehidupan sehari-hari.
3.
Memperdalam dan memperkaya ilmu
pengetahuan penulis dan rekan-rekan.
4.
Agar Mekanika Fluida dapat dimengerti
dengan baik serta dapat mengembangkannya menjadi ilmu yang lebih luas lagi.
5.
Agar Mekanika Fluida dapat dijadikan
ilmu dalam perkembangan IPTEKS.
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1
Mekanika
Fluida
2.1.1
Pengertian
Fluida
Fluida adalah zat
alir adalah zat dalam keadaan bisa mengalir dan memberikan sedikit hambatan
terhadap perubahan bentuk ketika ditekan. Ada dua macam fluida yaitu cairan dan
gas. Salah satu ciri fluida adalah kenyataan bahwa jarak antara dua molekulnya
tidak tetap, bergantung pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara
molekul yang disebut kohesi.
Gaya kohesi pernah
kita pelajari saat kita berada di bangku SMP gaya kohesi sendiri tersebut
adalah gaya tarik antar partikel sejenis. Dalam kasus ini gaya kohesi antara
molekul gas sangat kecil jika dibandingkan gaya kohesi antar molekul zat cair.
Ini mnyebabkan molekul-molekul gas menjadi relatif bebas sehingga gas selalu
memenuhi ruang. Sebaliknya molekul-molekul zat cair terikat satu sama lainnya
sehingga membentuk suatu kesatuan yang jelas meskipun bentuknya sebagian
ditentukan oleh wadahnya.
Akibat yang
lainnya adalah sifat kemampuannya untuk dimampatkan.Gas bersifat mudah
dimampatkan sedangkan zat cair sulit. Gas jika dimampatkan dengan tekanan yang
cukup besar akan berubah manjadi zat cair. Mekanika gas dan zat cair yang
bergerak mempunyai perbedaan dalam beberapa hal, tetapi dalam keadaan diam
keduanya mempunyai perilaku yang sama dan ini dipelajari dalam statika fluida.
Fluida terbagi
atas dua jenis, yakni fluida tak mengalir (hidrostatika) dan flida mengalir
(hidrodinamika). Penerapannya dalam peralatan teknik di kehidupan sehari-hari
saat ini banyak sekali contohnya dari mulai yang sangat sederhana seperti pompa
angin hingga sistem pengeboran minyak lepas pantai.
2.1.2
Jenis-jenis Fluida
(.) Fluida Statis
Fluida statis
bermakna fluida atau zat alir yang tidak bergerak. Hal-hal yang dibahas dalam
Fluida statis ini yaitu mengenai massa jenis, tekanan zat cair, hukum Pascal,
tekanan hidrostatis, bejana berhubungan, hukum Archimedes, gaya apung, tegangan
permukaan, kapilaritas. Eksperimen yang dilakukan bisa menghubungkan zat cair
antar pipa yang berbeda luas dan penampang, menentukan massa jenis benda,
mengukur massa gas dalam ruang atau tabung, bahkan bisa digunakan menentukan
tekanan udara yang semakin meningkat ke atmosfer. Satuan yang digunakan adalah
satuan tekanan (pascal, N/m2, atmosfer, psi), satuan volume (liter,
dm>sup>3,m3, mililiter), satuan gaya (newton, dyne).
(.)Fluida Dinamis
Fluida statis
adalah fluida yang diam, sedangkan fluida dinamis adalah fluida yang bergerak
atau dalam hal ini fluida yang mengalir. Aliran fluida secara umum bisa kita
bedakan menjadi dua macam, yakni aliran lurus alias laminar dan aliran
turbulen. Aliran lurus bisa kita sebut sebagai aliran mulus, karena setiap
partikel fluida yang mengalir tidak saling berpotongan. Salah satu contoh
aliran laminar adalah naiknya asap dari ujung rokok yang terbakar. Mula-mula
asap naik secara teratur (mulus), beberapa saat kemudian asap sudah tidak
bergerak secara teratur lagi tetapi berubah menjadi aliran turbulen. Aliran
turbulen ditandai dengan adanya linkaran-lingkaran kecil dan menyerupai pusaran
dan kerap disebut sebagai arus eddy. Contoh lain dari aliran turbulen adalah
pusaran air.
2.1.3 Ciri-ciri aliran Fluida
(.)
Aliran fluida bisa berupa aliran tunak (steady) dan aliran tak tunak
(non-steady). Maksudnya apa sich aliran tunak dan tak-tunak ? mirp seperti
tanak menanak nasi.. hehe… aliran fluida dikatakan aliran tunak jika kecepatan
setiap partikel di suatu titik selalu sama. Katakanlah partikel fluida mengalir
melewati titik A dengan kecepatan tertentu, lalu partikel fluida tersebut
mengalir dengan kecepatan tertentu di titik B. nah, ketika partikel fluida
lainnya yang nyusul dari belakang melewati titik A, kecepatan alirannya sama
dengan partikel fluida yang bergerak mendahului mereka. Hal ini terjadi apabila
laju aliran fluida rendah alias partikel fluida tidak kebut-kebutan. Contohnya
adalah air yang mengalir dengan tenang. Lalu bagaimanakah dengan aliran tak-tunak
? aliran tak tunak berlawanan dengan aliran tunak. Jadi kecepatan partikel
fluida di suatu titik yang sama selalu berubah. Kecepatan fluida di titik yang
berbeda tidak sama.
(.) Aliran fluida bisa berupa aliran termampatkan
(compressible) dan aliran tak-termapatkan (incompressible). Jika fluida yang
mengalir mengalami perubahan volum (atau massa jenis) ketika fluida tersebut
ditekan, maka aliran fluida itu disebut aliran termapatkan. Sebaliknya apabila
jika fluida yang mengalir tidak mengalami perubahan volum (atau massa jenis)
ketika ditekan, maka aliran fluida tersebut dikatakan tak termampatkan.
Kebanyakan zat cair yang mengalir bersifat tak-termampatkan.
(.) Aliran fluida bisa berupa aliran berolak
(rotational) dan aliran tak berolak (irrotational). untuk memahaminya dengan
mudah, dirimu bisa membayangkan sebuah kincir mainan yang dibuang ke dalam air
yang mengalir. Jika kincir itu bergerak tapi tidak berputar, maka gerakannya
adalah tak berolak. Sebaliknya jika bergerak sambil berputar maka gerakannya
kita sebut berolak. Contoh lain adalah pusaran air.
(.)
Aliran fluida bisa berupa aliran kental (viscous) dan aliran tak kental
(non-viscous). Kekentalan dalam fluida itu mirip seperti gesekan pada benda
padat. Makin kental fluida, gesekan antara partikel fluida makin besar.
Mengenai viskositas alias kekentalan akan kita kupas tuntas dalam pokok bahasan
tersendiri.
2.1.4
Terapan Fluida dalam Kehidupan Sehari-hari
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
Gambar 1: Dongkrak Hidrolik
Gambar 2: Detail dongkrak
hidrolik
Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah penerapan dari hukum Paskal
yang berbunyi tekanan yang diberikan
pada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.
Tekanan yang kita berikan pada
pengisap yang penampangnya kecil diteruskan oleh minyak (zat cair) melalui pipa
menuju ke pengisap yang penampangnya besar. Pada pengisap besar dihasilkan gaya
angkat yang mampu menggangkat beban.
(.) Pompa hidrolik ban sepeda
Gambar 3:
Detail pompa hidrolik ban sepeda
Gambar 4 : Pompa hidrolik ban
sepeda
Prinsip dari pompa ini juga menerapkan hukum Paskal, pada
pompa hidrolik ini kita memberi gaya yang kecil pada pengisap kecil sehingga
pada pengisap besar akan dihasilkan gaya yang cukup besar, dengan demikian
pekerjaan memompa akan menjadi lebih ringan, bahkan dapat dilakukan oleh
seorang anak kecil sekalipun.
(.)
Mesin hidrolik
Gambar 5 :
Detail mesin hidrolik
Gambar 6 :
Mesin Hidrolik
Hydraulic
machinery adalah mesin dan alat-alat yang menggunakan daya fluida untuk
melakukan kerja. Alat berat adalah contoh umum. Dalam jenis mesin, cairan
tekanan tinggi – disebut hidrolik fluida – ditransmisikan seluruh mesin ke
berbagai hidrolik motor dan silinder hidrolik. Fluida dikontrol secara langsung
atau secara 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 kecil dan selang fleksibel, dan
kekuatan tinggi kepadatan dan berbagai macam aktuator yang dapat memanfaatkan
kekuatan ini.
Mesin hidrolik
dioperasikan dengan menggunakan hidrolik, di mana cairan adalah media powering.
Pneumatics, di sisi lain, didasarkan pada penggunaan gas sebagai medium untuk
transmisi listrik, generasi dan kontrol.
Filters Filter adalah bagian penting dari sistem hidrolik. Partikel logam
terus-menerus dihasilkan oleh komponen mekanis dan perlu dihapus bersama dengan
kontaminan lain.
Tubes, Pipes and Hoses Tabung hidrolik
presisi seamless pipa baja, khusus dibuat untuk hidrolika. Tabung memiliki
ukuran standar untuk rentang tekanan yang berbeda, dengan diameter standar
hingga 100 mm. Tabung disediakan oleh produsen dalam panjang 6 m, dibersihkan,
diminyaki dan dipasang. Tabung yang saling berhubungan oleh berbagai jenis
flensa (terutama untuk ukuran yang lebih besar dan tekanan), pengelasan kerucut
/ puting (dengan o-cincin meterai), beberapa jenis koneksi dan flare
cut-cincin. Ukuran yang lebih besar, hidrolik pipa yang digunakan. Langsung
bergabung dengan mengelas tabung tidak dapat diterima karena interior tidak
dapat diperiksa.
Seals,
fittings and connections Secara umum, katup, silinder dan pompa memiliki bos
threaded perempuan untuk sambungan fluida
Basic calculations Daya Mesin hidrolik
didefinisikan sebagai Arus x Tekanan. Kekuatan hidrolik yang diberikan oleh
sebuah pompa: P dalam [bar] dan Q dalam [menyalakan / min] => (P x Q) ÷ 600
[kW]. Ex. Pompa memberikan 180 [menyalakan / menit] dan P sama dengan 250 [bar]
=> Pompa daya output = (180 x 250) ÷ 600 = 75 [kW].
(.)
Rem piringan hidrolik
Gambar 7 :
Detail rem piringan hidrolik
Gambar 8 :
Rem piringan hidrolik
Ide tekanan zat cair diteruskan
melalui zat cair juga digunakan pada mobil untuk sistem pengereman. Setiap rem
mobil dihubungkan oleh pipa-pipa menuju ke master silinder. Pipa-pipa
penghubung dan master silinder diisi penuh dengan minyak rem.
Ketika kita menekan pedal rem,
master silinder tertekan. Tekanannya diteruskan oleh minyak rem ke setiap
silinder rem. Gaya tekan pada silinder rem menekan sepasang sepatu rem sehingga
menjepit piringan logam. Akibat jepitan ini, timbul gesekan pada piringan yang
melawan arah gerak piringan hingga akhirnya dapat menghentikan putan roda.
Sepasang 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 kecil daripada luas pengisap rem, sehingga pada rem
dihasilkan gaya yang lebih besar. Jika luas pengisap rem dua kali luas pengisap
master, maka dihasilkan gaya rem yang dua kali lebih besar dari gaya tekan kaki
pada pedal rem.
Gesekan sepasang sepatu terhadap
piringan menimbulkan panas. Oleh karena permukaan piringan sangat luas jika
dibandingkan terhadap luas sepasang sepatu, maka panas yang timbul pada
piringan segera dipindahkan ke udara sekitarnya. Ini mengakibatkan suhu
sepasang sepatu rem hampir tetap (tidak panas).
(.) Hidrometer
Gambar 9 :
Detail hidrometer
Gambar 10:
Hidrometer
Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat
cair. Nilai massa jenis zat dapat diketahui dengan membaca skala pada
hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair. Hidrometer terbuat dari
tabung kaca dan desainnya memiliki tiga bagian. Pada alat ini diterapkan hukum
Archimedes.
Agar tabung
kaca terapung tegak didalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan
butiran timbal. Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya
volume zat cair yang dipindahkan ke hidrometer dapat mengapung di dalam zat
cair.
Tangkai tabung kaca didesain supaya
perubahan kecil dalam berat benda yang dipindahkan (sama artinya dengan
perubahan kecil dalam massa jenis zat cair) menghasilkan perubahan besar pada
kedalaman tangkai yang tercelup di dalam zat cair. Ini berarti perbedaan bacaan
pada skala untuk berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas.
(.) Kapal laut
Gambar 11:
Kapal laut (titanic)
Badan kapal
yang terbuat dari besi dibuat berongga. Hal ini menyebabkan volum air laut yang
dipindahkan oleh badan kapal menjadi sangat besar. Gaya keatas sebanding dengan
volum air yang dipindahkan, sehingga gaya keatas menjadi sangat besar. Gaya keatas
ini mampu mengatasi berat total kapal, sehingga kapal laut mengapung di
permukaan laut.
Kapal 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. Gambar diatas menunjukan bagian kapal laut yang terbenam dalam air
laut untuk kapal yang sama tetapi berbeda muatan. Gambar kiri untuk berat kapal
kosong (tidak bermuatan) dan kapal kanan untuk yang bermuatan. Tampak 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 volum air yang digantikan oleh kapal itu bertambah.
(.) Kapal selam
Gambar 12:
Kapal selam
Penerapan hukum Archimedes juga
dilakukan pada prinsip kapal selam. Dimana sebuah kapal selam memiliki tangki
pemberat, yang terletak diantara lambung sebelah dalam dan lambung sebelah
luar. Tangki ini dapat diisi dengan udara atau air.
Untuk 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. Sewaktu 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. Air laut jauh lebih berat daripada udara, sehingga berat total
kapalselam menjadi lebih besar dan membuat kapal selam terbenam. Jika kapal
selam dikehendaki menyelam pada kedalaman tertentu, maka awak kapal harus
mengatur volum 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.
Untuk membuat kapal selam mengapung
kembali, udara dipompakan ke dalam tangki pemberat. Udara ini menekan air laut
sehingga air laut keluar melalui katup-katup bagian bawah. Udara jauh lebih ringan
daripada air laut sehingga berat total kapal selam menjadi lebih ringan dan
kapal selam mengapung kembali.
(.)
Balon udara
Gambar 13: Balon udara
Hukum Archimedes juga diterapkan
pada balon udara. Seperti halnya zat cair, udara (yang termasuk fluida) juga
melakukan gaya keatas pada benda. Gaya keatas yang dilakukan udara pada benda
sama dengan berat udara yang dipindahkan oleh benda itu. Rumus 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 volumnya bertambah. Bertambahnya volume
balon berarti bertambah pula volum udara yang dipindahkan oleh balon. Ini
berarti gaya keatas bertambah besar. Suatu saat gaya keatas sudah lebih besar
daripada berat total balon (berat balon dan muatan), sehingga balon mulai
bergerak naik.
Awak balon udara terus menambah gas
panas sampai balon itu mencapai ketinggian tertentu. Setelah ketinggian yang
diinginkan tercapai, awak balon mengurangi gas panas sampai tercapai gaya
keatas sama dengan berat balon. Pada saat itulah balon melayang di udara.
Sewaktu awk ingin menurunkan ketinggian maka sebagian isi gas panas dikeluarkan
dari balon. Ini menyebabkan volum balon berkurang, yang berarti gaya keatas
berkurang . akibatnya, gaya keatas lebih kecil daripada berat balon, dan balon
bergerak turun.
(.)
Karburator
Gambar 14: Karburator
Fungsi karburator adalah untuk
menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara, kemudian campuran 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. Sesuai asas Bernoulli, tekanan pada bagian ini rendah. Tekanan didalam
tangki bensin sama dengan tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer memaksa bahan
bakar tersembur keluar melalui jet sehingga bahan bakar bercampur dengan udara
sebelum memasuki silinder mesin.
(.)
Sayap pesawat terbang
Gambar 15: Detail sayap pesawat terbang
Gambar 16: Pesawat terbang
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. Jika tidak ada udara
maka pesawat terbang tidak akan terangkat.
Gaya angkat terbangkitkan karena ada
perbedaan tekanan di permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Bentuk airfoil
sayap diciptakan sedemikian rupa agar tercipta karakteristik aliran yang sesuai
dengan keinginan. Singkatnya, gaya angkat akan ada jika tekanan dibawah
permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan sayap. Perbedaan
tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan kecepatan aliran udara diatas dan
dibawah permukaan sayap. Sesuai hukum Bernoulli semakin cepat kecepatan aliran
maka tekanannya makin rendah. Besarnya gaya angkat yang dibangkitkan berbanding
lurus dengan Luas permukaan sayap, kerapatan udara, kuadrat kecepatan, dan
koefisien gaya angkat.
Jadi, untuk pesawat udara, engine
berfungsi memberikan gaya dorong agar pesawat dapat bergerak maju. Akibat gerak
maju pesawat maka terjadi gerakan relatif udara di permukaan sayap. Dengan
bentuk geometri airfoil tertentu dan sudut serang sayap (angel of attack)
tertentu maka akan menghasilkan suatu karakteristik aliran udara dipermukaan
sayap yang kemudian akan menciptakan 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.
2.1.5 Fenomena
alam yang berkaitan dengan fluida
Selain manfaat dan
penerapan-penerapan dari fluida, ternyata ada juga peristiwa atau fenomena di
alam yang berkaitan erat dengan fluida antara lain fenomena angin dan fenomena
terjadinya tsunami, berikut ini adalah penjelasannya:
(.) Fenomena angin
Gambar 17:
Gerakan angin
Angin adalah udara yang bergerak
yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan
udara (tekanan tinggi ke tekanan rendah) di sekitarnya.
Apabila dipanaskan, maka udara memuai.
Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini
terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin
disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut
menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara menjadi panas lagi
dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini
dinamakan konveksi.
Kecepatan angin di dekat
khatulistiwa lebih cepat dari lainnya. Semakin tinggi tempat, semakin kencang
pula angin yang bertiup. Di siang hari, angin bergerak lebih cepat bila
diandingkan dengan malam hari.
Sedang angin darat dan angin laut
terjadi karena perbedaan tekanan udara antara permukaan laut dan daerah daratan
di sekitar pantai. Sebagai akibat adanya sinar matahari yang meninari kawasan
tersebut.
(.)
Peristiwa terjadinya tsunami
Gambar 18:
Peristiwa tsunami
Tsunami adalah istilah dalam bahasa
Jepang yang pada dasarnya menyatakan suatu gelombang laut yang terjadi akibat
gempa bumi tektonik di dasar laut. Magnitudo Tsunami yang terjadi di Indonesia
berkisar antara 1,5-4,5 skala Imamura, dengan tinggi gelombang Tsunami maksimum
yang mencapai pantai berkisar antara 4 - 24 meter dan jangkauan gelombang ke
daratan berkisar antara 50 sampai 200 meter dari garis pantai.
Berdasarkan Katalog gempa (1629 -
2002) di Indonesia pernah terjadi Tsunami sebanyak 109 kali , yakni 1 kali
akibat longsoran (landslide), 9 kali akibat gunung berapi dan 98 kali akibat
gempa bumi tektonik. Dan yang terakhir terjadi adalah di Aceh dan kawasan
pantai selatan
Yang paling mungkin dapat
menimbulkan tsunami adalah : gempa yang terjadi di dasarkan laut, kedalaman
pusat gempa kurang dari 60 km, magnitudo gempa lebih besar dari 6,0 skala
Richter, serta jenis pensesaran gempa tergolong sesar naik atau sesar turun.
Hal diatas yang memicu terjadinya tsunami di daerah Kepulauan Seram, Ambon,
Kepulauan Banda dan Kepulauan Kai.
Gempa yang menimbulkan tsunami
sebagian besar berupa gempa yang mempunyai mekanisme fokus dengan komponen
dip-slip, yang terbanyak adalah tipe thrust (Flores 1992) dan sebagian kecil
tipe normal (Sumba 1977).Gempa dengan mekanisme fokus strike slip kecil sekali
kemungkinan untuk menimbulkan tsunami.
Tsunami dapat terjadi jika terjadi
gangguan yang menyebabkan perpindahan sejumlah besar air, seperti letusan
gunung api, gempa bumi, longsor maupun meteor yang jatuh ke bumi. Namun, 90%
tsunami adalah akibat gempa bumi bawah laut. Dalam rekaman sejarah beberapa
tsunami diakibatkan oleh gunung meletus, misalnya ketika meletusnya Gunung
Krakatau.
Gerakan vertikal pada kerak bumi,
dapat mengakibatkan dasar laut naik atau turun secara tiba-tiba, yang
mengakibatkan gangguan kesetimbangan air yang berada di atasnya. Hal ini
mengakibatkan terjadinya aliran energi air laut, yang ketika sampai di pantai
menjadi gelombang besar yang mengakibatkan terjadinya tsunami.
Gerakan vertikal ini dapat terjadi
pada patahan bumi atau sesar. Gempa bumi juga banyak terjadi di daerah
subduksi, dimana lempeng samudera menelusup ke bawah lempeng benua.
Kejadian gempa bumi yang menimbulkan
gelombang tsunami sehingga menyapu sejumlah negara dan menimbulkan korban jiwa
puluhan ribu jiwa, bermula dari pergeseran lempeng bumi pada lapisan litosfir
di bawah laut. Pergeseran lempeng tersebut terjadi akibat pertemuan lempeng
Australia di bagian Selatan dengan Lempeng Euroasia di bagian Utara. Pertemuan
antarkedua lempeng tersebut menimbulkan salah satu lempeng terdorong ke bawah.
Pergeseran lempeng menimbulkan
getaran yang disebut gelombang seismik. Gelombang tersebut bergerak ke segala
arah menjauhi sumber getaran di dalam bumi. Ketika gelombang tersebut mencapai
permukaan bumi, maka getarannya menimbulkan kerusakan, dan sangat dipengaruhi
kekuatan dan jarak dari sumber gempa.
Gerakan vertikal dari dasar laut
akan menaikkan atau menurunkan air yang berada di atasnya. Kejadian itu akan
mendorong gelombang bergerak keluar. Gerakan yang semula tidak terasa dari
dalam laut, tiba-tiba muncul sebagai tsunami yang menghantam pinggir pantai.
Tanah longsor yang terjadi di dasar
laut serta runtuhan gunung api juga dapat mengakibatkan gangguan air laut yang
dapat menghasilkan tsunami. Demikian pula halnya dengan benda kosmis atau
meteor yang jatuh dari atas. Jika ukuran meteor atau longsor ini cukup besar,
dapat terjadi mega tsunami yang tingginya mencapai ratusan meter.
BAB III
PENUTUP
3.1
Kesimpulan
Jadi, pada dasarnya terdapat dua
hukum yang berlaku dalam mekanika fluida, yaitu: statika dan dimanika. Contonya
air, patuh pada hukum Hidrostatika (misalnya hukum Archimedes) dan juga patuh
pada hukum Hidrodinamika. Dalam gas/udara berlaku hukum aerosatika dan hukum
aerodinamika.
Contoh pemanfaatan hukum:
a.
Hidro statika: transportasi dengan kapal laut.
b.
Aerstatika: balon udara, Zepellin.
c.
Aerodinamika: pesawat udara, peluru kendali.
d.
Hydrodinamika: turbin air dan baling-baling kapal laut, permainan selancar
diair.
Yang termasuk dalam Fluida adalah :
a.benda
cair: air,minyak,bensin,olie, dsb
b.
gas: udara, oksigin, hidrogin, nitrogin, dsb
e.
gas yang dijadikan cair: LPG, LNG,dsb
f.
gas yang mengembun atau zat cair berbentuk uap: uap air, uap spiritus, uap
bensin.dsb
Dari contoh kita dapat memperkirakan
apa manfaat fluida dan perannya bagi kehidupan sehari-hari. Tanpa ada fulida
(misalnya air) maka tak mungkin terjadi kehidupan (living organisme). tanpa
oksigen juga manusia akan segera punah.
3.2
Saran
Dari penulisan makalah ini tentunya masih
banyak terdapat kelemahan dan kekurangan, oleh karena itu penulis beserta
rekan-rekan sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun, agar
dikemudian hari kami dapat membuat makalah yang lebih sempurna lagi, akhir kata
penulis dan rekan-rekan mengucapkan terima kasih.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar