tugas 1 masalah properti fluida

Tugas 1 masalah properti Fluida1. Suatu tangki berisi zat cair dengan massa 1200 kg dan

volume 0,952 m3. Hitung berat, rapat massa, berat jenis dan rapat jenis zat cair. Penyelesaian

2. Satu liter minyak mempunyai berat 0,70 kgf. Hitung berat jenis, rapat massa dan rapat relatif. Penyelesaian

3. Satu liter minyak mempunyai berat 7,02 N. Hitung berat jenis, rapat massa, dan rapat relatif. Penyelesaian

4. Hitung viskositas kinetika zat cair yang mempunyai rapat relatif 0,95 dan viskositas dinamik 0,0011 d/m3. Penyelesaian

5. Dua buah plat horisontal ditempatkan sejajar dengan jarak 12,5 mm, Ruang diantaranya diisi oli dengan viskositas 14 poise. Hitung tegangan geser pada oli, apabila plat atas bergerak dengan kecepatan 2,5 m/d. Penyelesaian

6. Dua buah plat sejajar berjarak 0,02 cm. Plat bagian bawah tetap, sedangkan bagian atas bergerak dengan kecepatan 50 cm/d. Untuk menggerakan plat dengan kecepatan tersebut diperlukan gaya tiap satuan luas sebesar 2 N/m2. Tentukan viskositas fluida yang berada diantara kedua plat. Penyelesaian

7. Dua buah plat berbentuk bujursangkar dengan sisi 0,6 m, saling sejajar dan berjarak 12,5 mm.Di antara kedua plat terdapat oli. Plat bawah diam dan plat atas bergerak dengan kecepatan 2,5 m/d, dan diperlukan gaya 100 N untuk menjaga kecepatan tersebut. Hitung viskositas dinamik dan kinetik oli apabila rapat relatifnya adalah 0,95. Penyelesaian

8. Ruang antara dua plat paralel berjarak 21 mm diisi air dengan kekentalan dinamis 1,12 x 10-3 Nd/m2. Plat datar dengan ukuran 200x200 mm2 dan tebal 1 mm ditarik melalui ruang tersebut sedemikian sehingga satu permukaannya paralel pada jarak 5 mm dari dinding. Dianggap bahwa profil kecepatan antara plat dan dinding adalah linier. Tentukan gaya yang diperlukan oleh plat agar supaya kecepatan plat adalah 125 mm/d. Tahanan yang terjadi pada sisi depan plat diabaikan. Penyelesaian

9. Plat bujur sangkar dengan ukuran 1m x 1m dengan berat 392,4 N menggelincir pada bidang vertikal dengan kecepatan seragam sebesar 0,2 m.d seperti terlihat dalam gambar. Kemiringan bidang adalah 5 (vertikal) : 13 (horisontal) dan bagian atasnya terdapat lapis oli setebal 1 mm. Hitung viskositas dinamis minyak. Penyelesaian

10. Tabung gelas berdiameter 3 mm dimasukan secara vertikal ke dalam air. Hitung kenaikan kapiler apabila tegangan permukaan = 0,0736 N/m. Tabung adalah bersih. Penyelesaian

11. Tentukan tinggi kolom air yang terbentuk di dalam tabung vertikal berdiameter 1 mm karena gaya kapiler apabila tabung tersebut dimasukan ke dalam air. Tegangan permukaan =7,4 x 10-2 N/m dan sudut kontak 5o. Penyelesaian

12. Tabung berdiameter 2 mm berisi air raksa dimasukkan ke dalam bak berisi air raksa. Tegangan permukaan air raksa = 480 x10-3 N/m dan sudut kontak = 45o. Hitung penurunan permukaan air raksa dalam tabung. Rapat relatif air raksa 13,6. Penyelesaian

13. Tekanan statis adalah sedemikian rupa sehingga air naik di dalam tabung kaca sampai setinggi 7 cm. Apabila diameter tabung adalah 0,5 cm dan temperatur air adalah 20oC, hitung tinggi total pada air di dalam tabung akan bertahan. Penyelesaian

14. Suatu barometer terkontaminasi oleh air pada tabung yang berisi air raksa. Apabila tinggi kolom air raksa adalah 735 mm pada temperatur atmosfer 20oC, tentukan tekanan barometer. Apabila ruang di atas air raksa tersebut dianggap hampa, berapakah tekanan udara yang terjadi. Penyelesaian

15. Zat cair di dalam silinder berada di bawah tekanan. Pada tekanan 1 MN/m2 volumenya adalah 1 liter, sedang pada tekanan 2 MN/m2 volumenya adalah 0,995 liter. Hitung modulus elastisitas zat cair. Penyelesaian

16. Modulus elastisitas air adalah K=2,24 x 109 N/m2. Berapakah perubahan volume dari 1 m3 air bila terjadi pertambahan tekanan sebesar 20 bar (1 bar = 105 N/m2). Penyelesaian

17. Apabila modulus elastisitas air adalah 210.000 N/cm2, berapakah tekanan yang diperlukan untuk mereduksi volumenya sebesar 2 % ? Berapakah perubahan rapat massanya? Penyelesaian

18. Tangki baja tahan tekanan tinggi berisi zat cair, yang tekanan 10 atmosfer mempunyai volume 1,232 liter. Pada atmosfer volume zat cair adalah 1,231 liter. Berapakah modulus elastisitas zat cair? Penyelesaian

19. Tangki baja berisi minyak A dan air B. Di atas minyak terdapat udara yang bisa diubah tekanannya. Dimensi yang ada pada gambar adalah pada tekanan atmosfer. Apabila tekanan dinaikan 1 M Pa, berapakah penurunan permukaan air dan minyak. Modulus elastisitas zat cair adalah 2050 MN/m2 untuk minyak dan 2075 MN/m2 untuk air. Dianggap tangki tidak mengalami perubahan volume. Penyelesaian

Jawaban Soal No 01Jawaban Soal No 01

kNxMgW 77,11772,1181,91200 MaF

3/5,1260952,0

1200mkg

V

M

Soal ini menggunakan sistem satuan SI.Berat zat cair dihitung dengan hukum Newton

Atau

Rapat massa dihitung dengan Rumus :

Berat jenis dihitung dengan Rumus :3/36,12

952,0

77,11mkN

V

W

Rapat relatif dihitung dengan Rumus :

2605,11000

5,1260

_

_

air

zatcairS

Jawaban Soal No 02Jawaban Soal No 02

3/700001,0

70,0mkN

V

W

Volume

BeratBeratjenis

kgmxmakakgmm

dkgf70081,936,71:,81,9

/4

2

4

2/36,71

81,9

700

m

dkgf

gg

Soal ini menggunakan sistem satuan MKSVolume minyak, V = 1,0 liter =0,001 m3

Berat Minyak W=0,70 kgf

Rapat massa dihitung dengan Rumus :

Mengingat

700,01000

700

_

_

air

zatcairS

Rapat relatif :

Jawaban Soal No I.03Jawaban Soal No I.03

3/7020001,0

02,7. mN

V

WVW

3/6,71581,9

7020. mkg

gg

Soal ini menggunakan sistem satuan SI.Volume minyak: V=1,0 liter = 0,001 m3

Berat minyak : W = 7,02 N

7156,01000

6,715

_

_

a

mS


dmxV /1016,1950

0011,0 26

Gunakan Rumus berikut :

Penurunan satuan kekentalan kinematik :

dm

mkgdmkg

mkgmddkgm

mkg

mNd/.

.

/

/ 2

33

22

3

2

3/950100095,0_95,0_

_mkgxzc

air

zcS


2/1,01 mdpoise

dy

du

Tegangan geser dihitung dengan rumus :

Karena distribusi kecepatan adalah linier, maka :

ydy

du

Sehingga :2/280

0125,0

5,24,1 mNx

Y

v

2/4,114 mdpoise


mcmy 0002,002,0

2/2 mNGaya tiap satuan luas :

y

V

dy

du

Sehingga :24 /108

0002,05,05,2

mNdx

yV

dmdcmV /5,0/50


mmmy 0125,05,12

2/78,2776,06,0

100mN

xA

F

luas

gayaTegangan geser :

3/389,10125,0

5,278,277 mNd

y

V

dy

du

Kekentalan kinematik :

dmx /10462,1950

389,1 23

3/950_95,0_

_mkgoli

air

oliS


NxAy

UAF 4

2022 107333,3

Nxxxxx 43 107333,32,02,0015,0

125,01012,1

Gaya geser pada permukaan sisi atas plat:

Gaya total :

NxxxFFF 34321 10493,1107333,31012,1

NxxxxxAy

UAF 33

1011 1012,12,02,0

005,0

125,01012,1

Untuk aliran laminer tegangan geser pada setiap titik dalam fluida diberikan oleh :

Gaya geser pada permukaan sisi bawah plat:

dy

dU


1det200001,0

2,0

iky

V

dy

dU

Tegangan geser pada dasar plat:

Viskositas dinamis :

PmNd

yVdy

du546,7/7546,0

200

92,150 2

2/92,15011

92,150mN

x

Gaya geser pada permukaan dasar plat :

Gradien kecepatan:

NxT 92,15013

54,392 Luas permukaan plat =1m2


cmmxx

x

grh 0,1010,0

0015,081,91000

0736,022

Apabila tabung bersih dan untuk air, = 0

mrmmmd 0015,0003,03

Kenaikan kapiler h di dalam tabung dengan diameter kecil dihitung dengan rumus sebagai berikut :

grh

cos2


grh

cos2


mxx

xxxh

o

03,00005,081,91000

5cos104,72 2


grh

cos2

3/1360010006,13__ mkgxraksaair

6,13_

_

air

hgS

mmmxxx

xxxh

o

088,510088,5001,081,913600

45cos104802 33


cmmxx

xx

rh 60,0106

0025,09810

1036,72

.

2 32

grh

cos2

Untuk tabung bersih, = 0


Untuk air pada temperatur200C,=7,36x10-2N/m3;3/981081,91000 mNxg

Jadi tinggi total :H=7+0,60=7,60 cm


barmN 004,1/400.100 2

ygAPsAPa ....

2/340.2 mNPs Tekanan pada permukaan air raksa didalam bak adalah konstan dan = tekanan atmosfer Pa

Karena adanya air diatas air raksa dalam tabung,maka didalam ruangan tersebut akan jenuh oleh uap air dengan tekananuap ps. Tekanan uap jenuh air pada temperatur 200C adalah :

Dengan menyamakan gaya-gaya yang bekerja pada kolom silinder dengan tampang A

Apabila ruang diatas air raksa dalam tabung dianggap hampa udara Ps=0, maka

735,081,910006,132340.. xxxygPsPa

barmNxxxygPa 9806,0/98060735,081,910006,13.. 2


2/2000,1/)1995,0(

12

/mMN

VV

pK


VVp

VdVdp

K

Digunakan persamaan :

39

5

00089,01024,2

10201m

x

xx

K

pV

Atau persamaan :

Terlihat bahwa pertambahan tekanan yang sangat besar hanya memberikan perubahan volume yang sangat kecil.


2/420002,0000.210 mNxp 02,0

000.210p

VdVdp

K

tankonsxVMV

M

Volume

massa

Dari persamaan :

Nilai V adalah sangat kecil, sehingga persamaan diatas menjadi

Rapat massa :

Jadi massa sebelum perubahan = massa sesudah perubahan

))(( VVV VVVVV

V

VVVV %2%,2

V

VOleh karena :

Jadi kenaikan rapat massa juga 2%


2/52,874.1

232,1)232,1231,1()435.101)(1025(

mMN

VVp

K

1 atmosfer = 10,34 m air :

1 liter air = 10-3 m3 :

2/435.10134,1081,91000.. mNxxhgp


VVp

K

321

2 035343,05,0)3,0(44

mxVmhxDVm

322

2 056549,08,0)3,0(44

mxhxDVa

Volume minyak :

Volume air :

Apabila x adalah penurunan permukaan zat air,

3min

min

00001724,0035343,0

)01(2050 mV

xV yakyak

300002725,0056549,0

)01(2075 mV

xV airair

300004449,0)00002725,0(00001724,0 mVtotal

mmmxx 629,0000629,04

)3,0(00004449,0

2

tugas 1 masalah properti fluida

Documents