Tugas 1 masalah properti Fluida

1. Tugas 1 masalah properti Fluida • 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 • Satu liter minyak mempunyai berat 0,70 kgf. Hitung berat jenis, rapat massa dan rapat relatif. Penyelesaian • Satu liter minyak mempunyai berat 7,02 N. Hitung berat jenis, rapat massa, dan rapat relatif. Penyelesaian • Hitung viskositas kinetika zat cair yang mempunyai rapat relatif 0,95 dan viskositas dinamik 0,0011 d/m3. Penyelesaian • 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 • 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

2. 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 • 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 • 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 • 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 • 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 • 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 • 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

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

4. Jawaban Soal No 01 Soal ini menggunakan sistem satuan SI. Berat zat cair dihitung dengan hukum Newton Atau Rapat massa dihitung dengan Rumus : Berat jenis dihitung dengan Rumus : Rapat relatif dihitung dengan Rumus :

5. Jawaban Soal No 02 Soal ini menggunakan sistem satuan MKS Volume minyak, V = 1,0 liter =0,001 m3 Berat Minyak W=0,70 kgf Rapat massa dihitung dengan Rumus : Mengingat Rapat relatif :

6. Jawaban Soal No I.03 Soal ini menggunakan sistem satuan SI. Volume minyak: V=1,0 liter = 0,001 m3 Berat minyak : W = 7,02 N

7. Jawaban Soal No I.04 Gunakan Rumus berikut : Penurunan satuan kekentalan kinematik :

8. Jawaban Soal No I.05 Tegangan geser dihitung dengan rumus : Karena distribusi kecepatan adalah linier, maka : Sehingga :

9. Jawaban Soal No I.06 Gaya tiap satuan luas : Sehingga :

10. Jawaban Soal No I.07 Tegangan geser : Kekentalan kinematik :

11. Jawaban Soal No I.08 Untuk aliran laminer tegangan geser pada setiap titik dalam fluida diberikan oleh : Gaya geser pada permukaan sisi atas plat: Gaya geser pada permukaan sisi bawah plat: Gaya total :

12. Jawaban Soal No I.09 Gaya geser pada permukaan dasar plat : Luas permukaan plat =1m2 Tegangan geser pada dasar plat: Gradien kecepatan: Viskositas dinamis :

13. Jawaban Soal No I.10 Kenaikan kapiler h di dalam tabung dengan diameter kecil dihitung dengan rumus sebagai berikut : Apabila tabung bersih dan untuk air, = 0

14. Jawaban Soal No I.11 Kenaikan kapiler h di dalam tabung dengan diameter kecil dihitung dengan rumus sebagai berikut :

15. Jawaban Soal No I.12

16. Jawaban Soal No I.13 Kenaikan kapiler h di dalam tabung dengan diameter kecil dihitung dengan rumus sebagai berikut : Untuk tabung bersih, = 0 Untuk air pada temperatur200C,=7,36x10-2N/m3; Jadi tinggi total :H=7+0,60=7,60 cm

17. Jawaban Soal No I.14 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 : Tekanan pada permukaan air raksa didalam bak adalah konstan dan = tekanan atmosfer Pa 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

18. Jawaban Soal No I.15

19. Jawaban Soal No I.16 Digunakan persamaan : Atau persamaan : Terlihat bahwa pertambahan tekanan yang sangat besar hanya memberikan perubahan volume yang sangat kecil.

20. Jawaban Soal No I.17 Dari persamaan : Rapat massa : Jadi massa sebelum perubahan = massa sesudah perubahan Nilai V adalah sangat kecil, sehingga persamaan diatas menjadi Oleh karena : Jadi kenaikan rapat massa juga 2%

21. Jawaban Soal No I.18 1 atmosfer = 10,34 m air : 1 liter air = 10-3 m3 :

22. Jawaban Soal No I.19 Volume minyak : Volume air : Apabila x adalah penurunan permukaan zat air,