HIDRODINAMIKA

Hidrodinamika merupakan lanjutan dari dinamika fluida.

sifat-sifat kinematik fluida yaitu sebagai berikut :

1. Garis Arus

2. Garis Jejak

3. Garis Fluida

SIFAT-SIFAT FLUIDA 

sifat-sifat dapat dilihat dibawah ini :

1.  Kerapatan massa gas

• Untuk gas (fluida yang bersifat compressible / dapat dimampatkan), maka untuk hitungan kerapatan massa timbul pertanyaan hubungannya dengan perubahan volume:

–    jika v membesar, maka kerapatan massa bisa dihitung

–  jika v mengecil sehingga menjadi sangat kecil, maka kerapatan massa jadi sangat sulit dihitung

Sehingga diambil asumsi dalam hitungan kerapatan massa fluida adalah ditentukan volume terkecil yang membatasi fluida sehingga masih bisa dihitung dan didefinisikan kerapatan massa fluida pada titik tersebut

•   Kerapatan massa air murni pada tekanan 760 mm Hg, pada beberapa suhu:

                      Suhu (^oC)          Kerapatan massa (kg/m³)

                               0                           999,87

                               4                         1000

                              10                          999,73

                             100                         958,4

2. Viskositas

        Viskositas adalah suatu fluida yang merupakan ukuran dari besarnya tahanan atau hambatan yang dialami bila fluida mengalir. makin besar viskositas suatu fluida, maka makin besar hambatan yang dialami sehingga makin sulit fluida itu akan mengalir. Hal ini, dapat diterangkan secara sistematis, yaitu hubungan antara gaya gaya dan gradient kecepatan ditentukan oleh persamaan :              

          F/A = կ (dv/dy)

Dimana :

    F = Gaya yang diberikan pada pelat

   A = Luas permukaan pelat

 dv/dy = Gradient kecepatan dalam arah y

F/A = Tegangan geser

    Besarnya viskositas suatu fluida dipengaruhi oleh temperatur, tekanan (presure) dan tegangan geser yang dialami. Bila viskositas suatu fluida hanya tergantung pada temperatur dan tekanan maka fluida tersebutfluida newtonian. Bila temperatur dinaikkan, maka viskositas cairan akan berkurang sedangkan viskositas gas akan bertambah. Menaikkan tekanan akan memperbesar baik viskositas cairan maaupun viskositas gas. umumnya, viskositas gas lebih peka terhadap perubanhan tekanan dibandingkan dengan cairan, tetapi kurang peka terhadap perubahan temperatur.

3. Kompresibilitas Fluida

• Mencerminkan perilaku fluida terhadap perubahan tekanan.
• Fluida yang mudah mampet, volume dan rapat massa mudah berubah, terhadap perubahan tekanan dinamai fluida mampet (compressible), misal udara.
• Fluida yang volumenya tidak atau sulit berubah terhadap perubahan tekanan disebut fluida tak-mampat (incompressible fluida).
• Parameter yang dipakai untuk mendeskripsikan kompresibilitas fluida adalah bulk modulus (modulus elastisitas ), Ev

                Ev = - dp / dv/v = dp / dp/p

•  Kompresibilitas rata-rata = perubahan volume mula-mula per satuan perubahan tekanan. 
•  pertambahan tekanan membuat penurunan volume sehingga persamaan diberi tanda negatif, akan tetapi nilai b tetap positif.
•  pada saat pertambahan tekanan maka suhu dapat berubah atau tetap.

4. Tekanan Uap 

• Fluida cair misal air, akan menguap apabila air ditempelkan diwadah terbuka (contoh : penguapan atau evaporasi air diwaduk)
• Evaporasi terjadi karena molekul-molekul zat cair dipermukaan mengandung momentum yang dapat mengalahkan gaya kohesi antar molekul sehingga molekul zat cair lepas ke atmosver.

5. Tegangan Permukaan (survace tension)

• tegangan terbentuk dibidang kontak antara zat cair dan gas, atau antara dua fluida tak campur (immiscible fluida).
• Bidang kontak ini berperilaku seperti sebuah lapis 
• Tegagangan permukaan terjadi karena adanya ketidak seimbangan gaya-gaya kohesif yang bekerja pada permukaan kedu fluida.
• Simbol ժ
• Satuan N/m

6. Fluida Gas

• Pada fluida gas ideal, berlaku hubungan antara rapat massa, tekanan, dan temperatur sbb.
•  p = р RT atau р  = p /RT
• р tekanan absolut dan R konstanta gas
• tekanan absolut adalah tekanan yang diukur terhadap tekanan nol.
• tekanan nol adalah tekanan pada ruang hampa.

PERBEDAAN STREAMLINE, STREAKLINE DAN PATHLINE

1. Stereamline

        

        Definisi "stremline" adalah kurva yang selalu tangensial terhadap vektor kecepatan lokal". konsep streamline sangatlah penting untuk menganalisis arah aliran fluida sesaat       (pada waktu tertentu) pada ruang flied tertentu.

"gambar" pola streamline tidak dapat diperoleh secara langsung dari hasil eksperimen, kecuali pada aliran yang tidak berubah terhadap waktu (steady). secara sisitematis, berdasarkan definisinya kita dapat mendefinisikan streamline dengan hubungan berikut :

dx/u = dy/v= dz/w

dengan x,y,z adalah sumbu koordinat dan u,v,w adalah kecepatan ke arah x, y dan z secara berturut-turut.

2. Steakline

    

    Definisi "streakline adalah lokasi sekumpulan partikel fluida yang melalui lokasi tertentu pada suatu aliran fluida secara sekuensial"

    Streakline adalah tempat awal sebuah partikel yang bergerak pada lintasan dan membentuk sebuah garis lurus dari awal partikel hingga tempat yang dilalui menuju tempat akhir fluida yang terakhir.

3. Pathline

    Definisi "sebuah pathline adalah jalur aktual yang dilalui oleh partikel fluida pada periode waktu tertentu"

    konsep pathline sangatlah sederhana, bayangkan anda menjatuhkan daun kering kepermukaan sungai dan anda membuat track jalur (path) dari daun tersebut pada waktu tertentu, itulah yang kita definisikan sebagai pathline.

PERBEDAAN PENDEKATAAN EULER DAN LAGRANGIAN

            Pendekataaan Euler, mengggunakan konsepmedan yang fluida sebagai fungsi dari koordinat ruamg. dalam hal ini, gerakan fluida diberikan dengan menggambarkan secara lengkap sifat-sifat yang diperlukan (tekanan, kerapatan, kecepatan,dll) sebagai fungsi dari ruang dan waktu. dari metode ini kita memperleh informasi mengenai aliran terssebut tentang apa yang terjadi pada titik-titik yang tetap berada didalam ruang ketika fluida mengalir melewati titik- titik tersebut.

          Pendekatan lagrangian, menggunakan cara mengikuti masing-masing partikel fluida ketika mereka bergerak dan menentukan bagaimana sifat-sifat fluida yang berkaitan dengan perubahan kedudukan partikel ini sebagai fungsi dari waktu.  Artinya, partikel fluida "dipantau" atau diidentifikasikan dan sifat-sifatnya ditentukan selagi bergerak.