Muhammad Nabiel Ilham

Introduction

Muhammad Nabiel Ilham

2106727960

Teknik Mesin 2021

Metode Numerik - 01

Pressurized Hydrogen Storage Optimization (Pekan 1)

Tugas: Optimasi tangki hidrogen dengan kapasitas 1 liter, pressure 8 bar, dan biaya produksi maks. Rp. 500.000

There are several factors to consider. Here are some steps you can take to optimize the system:

1. Material Selection: Choose materials that are suitable for high-pressure hydrogen storage and cost-effective. Common materials used for hydrogen storage tanks include carbon fiber composite, aluminum, or steel. Consider their cost, weight, durability, and compatibility with hydrogen.

2. Tank Design: Optimize the tank design to maximize the storage capacity within the given 1-liter volume. Consider factors such as the shape of the tank (cylindrical or spherical) and wall thickness. Using advanced engineering techniques like finite element analysis can help ensure structural integrity and minimize material usage.

3. Safety Considerations: Ensure that the storage system meets safety requirements for pressurized hydrogen storage. This includes incorporating safety features like pressure relief valves, burst disks, and leak detection systems to prevent overpressure and minimize the risk of accidents.

4. Manufacturing Cost: Consider the manufacturing process and its associated costs. Look for cost-effective fabrication methods and materials that can be easily sourced and assembled. Optimizing the manufacturing process can help reduce production costs.

5. Production Scale: Consider the scale of production to achieve cost efficiency. Higher production volumes can lead to economies of scale, reducing the overall cost per unit. Determine the optimal production volume based on market demand and cost analysis.

6. Cost Analysis: Conduct a thorough cost analysis to identify cost drivers and areas where cost optimization is possible. Evaluate the cost of materials, manufacturing, labor, and any other factors involved in the production process. Identify areas where cost savings can be achieved without compromising safety and quality.

7. Research and Development: Explore ongoing research and development efforts in hydrogen storage technologies. New advancements, such as materials with higher hydrogen storage densities or novel tank designs, may provide opportunities to improve efficiency and reduce costs.

8. Regulatory Compliance: Ensure that the pressurized hydrogen storage system complies with relevant safety standards, codes, and regulations. Adhering to these requirements is crucial for commercial viability and market acceptance.

Pressurized Hydrogen Storage Optimization (Pekan 2)

Code yang digunakan Optimasi tangki hidrogen dengan kapasitas 1 liter, pressure 8 bar, dan biaya produksi maks. Rp. 500.000

import math

# Function to calculate the total cost
def calculate_cost(diameter, height):
    # Calculate the volume and surface area of the tank
    volume = math.pi * (diameter**2) * (height/4)
    surface_area = (2 * math.pi * (diameter/2) * height) + (math.pi * (diameter**2) / 4)
    
    # Calculate the material cost and manufacturing cost
    material_cost = surface_area * cost_per_square_meter
    manufacturing_cost = volume * cost_per_volume
    
    # Calculate the total cost
    total_cost = material_cost + manufacturing_cost
    
    return total_cost

# Constants
cost_per_square_meter = 100000  # Cost per square meter of material
cost_per_volume = 100000  # Cost per liter of volume
budget_limit = 500000  # Maximum budget

# Variables
best_cost = float('inf')
best_diameter = 0
best_height = 0

# Iterate over possible diameters and heights
for diameter in range(1, 100):
    for height in range(1, 100):
        # Calculate the total cost for the current diameter and height
        total_cost = calculate_cost(diameter, height)
        
        # Check if the total cost is within the budget and better than the previous best
        if total_cost <= budget_limit and total_cost < best_cost:
            best_cost = total_cost
            best_diameter = diameter
            best_height = height

# Print the optimal solution
print("Optimal Diameter (m):", best_diameter)
print("Optimal Height (m):", best_height)
print("Optimal Total Cost (Rupiah):", best_cost)

Pada kode di atas, kode melakukan iterasi untuk mencari diameter dan tinggi yang menghasilkan biaya produksi paling optimal. Kode ini menggunakan nested loop untuk menguji berbagai kombinasi diameter dan tinggi dari 1 hingga 99. Untuk setiap kombinasi, kode menghitung biaya produksi total menggunakan fungsi "calculate_cost" yang mengambil diameter dan tinggi sebagai parameter. Diperiksa apakah biaya produksi total berada dalam batas anggaran dan lebih baik daripada solusi terbaik sebelumnya. Jika ya, kita memperbarui solusi terbaik dengan nilai biaya, diameter, dan tinggi yang baru.

Pada akhirnya, kode ini mencetak solusi optimal berupa diameter, tinggi, dan biaya produksi total yang memenuhi batasan biaya maksimum. Anda dapat menyesuaikan batasan dan parameter biaya dengan kebutuhan spesifik.

1) Optimal Diameter (m): 1

2)Optimal Height (m): 1

3)Optimal Total Cost (Rupiah): 471238

Grafik Optimisasi Penyimpanan Hidrogen Antara Kapasitas dan Anggaran

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Constants
pressure = 8  # Pressure in bar
capacity = 1  # Capacity in liters
budget_limit = 500000  # Maximum budget in Rupiah

# Function to calculate the cost
def calculate_cost(diameter, height):
    surface_area = (2 * np.pi * (diameter/2) * height) + (np.pi * (diameter**2) / 4)
    cost_per_tank = surface_area * cost_per_surface_area
    return cost_per_tank

# Constants for cost calculation
cost_per_surface_area = 100000  # Cost per square meter of surface area

# Lists to store the results
diameters = []
heights = []
costs = []

# Iterate over possible diameters and heights
for diameter in np.arange(0.1, 10.1, 0.1):
    for height in np.arange(0.1, 10.1, 0.1):
        # Calculate the cost for the current diameter and height
        cost = calculate_cost(diameter, height)
        
        # Check if the cost is within the budget
        if cost <= budget_limit:
            diameters.append(diameter)
            heights.append(height)
            costs.append(cost)

# Plot the optimization results
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.scatter(diameters, heights, costs, c=costs, cmap='viridis')
ax.set_xlabel('Diameter')
ax.set_ylabel('Height')
ax.set_zlabel('Cost (Rupiah)')
ax.set_title('Hydrogen Storage Optimization')
plt.show()

In this code, we calculate the cost of the tank based on the diameter and height using the calculate_cost function. We iterate over possible values of diameter and height, calculate the cost for each combination, and store the valid results in lists.

Then, we plot the optimization results using a 3D scatter plot, where the x-axis represents the diameter, the y-axis represents the height, and the z-axis represents the cost. The color of the markers represents the cost as well.

Mekanika Fluida - 02

Komponen Nilai: 1. Value (adab) 2. Knowledge (faham: konsep dan teori) 3. Keterampilan (trampil dalam menerapkan konsep, hands on, dan analytical skill)

Minggu 2 (Pert. 2)

MANOMETER 1. Faktor apa saja yang mempengaruhi keakuratan pengukuran manometer? - Masa Jenis Fluida Masa jenis sangat mempengaruhi dalam pengukuran ini, seperti jika masa jenisnya terlalu rendah maka perbedaan tekanannya tidak mampu terbaca dengan akurat. - Suhu - Gravitasi Gaya gravitasi disini mampu mempengaruhi tinggi fluida jadi tekanan yg diukur akan berbeda. - Tekanan Udara Perubahan tekanan udara mampu mempengaruhi kolom fluida untuk naik atau turun, maka akan terjadi ketidakakuratan dalam pengukuran. - Desain Faktor-faktor seperti diameter tabung dan bentuk tabung dapat memengaruhi pengukuran. - Kalibrasi - Human Error

2. How can a manometer be used to measure the pressure drop across a pipe or valve?

A manometer can be used to measure the pressure drop across a pipe or valve by comparing the pressure of the fluid before and after the pipe or valve. Here are the steps:

First, connect the manometer to the pipe or valve in question. Make sure that the manometer is connected so that the fluid flows through it. Take a measurement of the pressure before the fluid passes through the pipe or valve. This can be done by reading the height of the fluid column in the manometer. Next, take a measurement of the pressure after the fluid has passed through the pipe or valve. This can also be done by reading the height of the fluid column in the manometer. The pressure drop across the pipe or valve can then be calculated by subtracting the second measurement from the first measurement. If the manometer measures pressure in units of length, such as inches or millimeters of mercury, then the pressure drop can be converted to pressure units, such as pounds per square inch or pascals, using the appropriate conversion factor. The pressure drop measurement can be used to evaluate the performance of the pipe or valve, such as determining if it is restricting flow too much or causing excessive pressure drop. It is important to note that the accuracy of the pressure drop measurement depends on several factors, such as the accuracy of the manometer calibration, the fluid density, and the temperature. Therefore, it is important to ensure that these factors are accounted for when taking the measurements.

MINGGU 3 (Pertemuan 1)

TUGAS 1

1. Jelaskan mekanisme kerja manometer analog!

Manometer analog adalah alat pengukur tekanan yang bekerja berdasarkan perbedaan tinggi kolom fluida pada sebuah pipa U atau tabung yang diisi dengan fluida. Mekanisme kerja manometer analog dapat dijelaskan sebagai berikut:

- Pada awal penggunaan, kedua ujung manometer harus dalam keadaan kosong dan bebas udara. Kemudian, salah satu ujung dimasukkan ke dalam sistem atau objek yang ingin diukur tekanannya.

- Tekanan fluida pada ujung yang dimasukkan akan mendorong fluida di dalam manometer untuk bergerak ke arah yang lebih rendah di bagian pipa U. Di sisi lain, fluida di sisi lain manometer yang terbuka ke atmosfer akan tetap berada pada tinggi yang sama dengan tinggi fluida atmosfer.

- Perbedaan tinggi kolom fluida antara kedua sisi manometer akan memberikan informasi tentang tekanan relatif pada kedua sisi. Semakin tinggi perbedaan tinggi kolom fluida, semakin besar tekanan pada ujung yang dimasukkan ke dalam sistem.

- Skala manometer akan menunjukkan tinggi kolom fluida dalam satuan tekanan yang diinginkan, seperti psi, kPa, atau mmHg. Untuk membaca hasil pengukuran, pembacaan diambil pada titik di mana tinggi kolom fluida terendah berada pada skala.

- Setelah penggunaan, manometer harus dihapus udaranya dengan memiringkan pipa U agar cairan di dalamnya bergerak ke bawah, lalu kedua ujung dibuka untuk memastikan tidak ada udara yang tertinggal di dalamnya.

2. Jelaskan mekanisme kerja manometer pipa u!

Manometer sederhana ini terdiri dari selang yang dirangkai seperti huruf u dan dipasang dgn penjepit agar menempel dengan kuat. Lalu ada penggaris untuk mengetahui ketinggian yang didapatkan dari tekanan yang diukur. Untuk mekanismenya selang tersebut diisi air sampai di titik batas nol nya (agar mengetahui bahwa tekanannya sama) serta masing ujung - ujungnya terhubung dengan udara luar. Lalu untuk memulai, selang diujung kanan dihubungkan dengan pemasok tekanannya. Kemudian nyalakan alaynya dan akan terlihat kenaikan tinggi air, serta untuk mengubah tekanannya bisa dengan memutar katup sehingga terlihat kenaikan air menjadi lebih tinggi.

3. Tuliskan hasil pengukuran P1, P2, dan P2 (ketika menggunakan manometer tipe U)

- P1 (awal) = 10 milibar, P1 (akhir) = 8,5 milibar - P2 = 1,5 milibar, P2 (akhir) = 1,2 milibar

4. Faktor apa yang mempengaruhi tinggi rendahnya tekanan

- Kecepatan aliran fluida: Semakin cepat aliran fluida, maka semakin tinggi tekanan pada manometer. Hal ini terjadi karena kecepatan aliran fluida meningkatkan gaya kinetik dan tekanan dinamis.

- Kepadatan fluida: Kepadatan fluida berpengaruh terhadap tekanan yang dihasilkan oleh fluida. Semakin padat fluida, semakin besar tekanannya.

- Tinggi fluida di dalam manometer: Tinggi fluida di dalam manometer juga mempengaruhi tekanan yang diukur. Semakin tinggi kolom fluida pada manometer, semakin besar tekanannya.

- Gravitasi: Gravitasi juga mempengaruhi tekanan pada manometer karena tekanan fluida dipengaruhi oleh berat fluida tersebut. Semakin kuat gravitasi, semakin besar tekanan yang dihasilkan.

- Luas penampang pipa U manometer: Semakin besar luas penampang pipa U, semakin besar tekanan yang dapat diukur oleh manometer.

- Jenis fluida: Jenis fluida juga mempengaruhi tekanan pada manometer karena setiap fluida memiliki kepadatan yang berbeda-beda. Sebagai contoh, tekanan pada manometer yang diisi dengan air akan berbeda dengan manometer yang diisi dengan minyak atau gas.

- Tekanan atmosfer: Tekanan atmosfer juga mempengaruhi tekanan pada manometer. Pada manometer yang terbuka ke atmosfer, tekanan atmosfer akan menyebabkan fluida di sisi terbuka pipa U manometer tetap pada tinggi yang sama dengan tinggi fluida atmosfer.

Hal ini sesuai dengan rumusnya juga, yaitu P = ρgh

5. Tuliskan satuan yang ada pada manometer tersebut dan konversi ke dalam satuan SI

Mengubah satuan tekanan milibar menjadi pascal (merupakan satuan SI).

- P1 (awal) = 10 milibar = 1000 pascal, P1 (akhir) = 8,5 milibar = 850 pascal

- P2 (awal) = 1,5 milibar = 150 pascal, P2 (akhir) = 1,2 milibar = 120 pascal

6. Buatlah skala tekanan pada manometer tersebut

Skala tekanan: 1 mmBar = 100 Pa

Skala tekanan perbandingan antara sebelum dan sesuad katup dua dibuka:

P1 = 10 milibar menjadi 1,5 milibar -> 10 : 1,5 = 20 : 3

P2 = 1,5 milibar menjadi 1,2 milibar -> 15 : 12 = 5 : 4

CONTOH SOAL: Nabiel Ilham manometer pipa u diisi dengan minyak yang massa jenisnha 0,8 g/cm3. Tinggi fluida di salah satu bagian tabung adalah 60cm sedangkan di bagian tabung lainnya 25 cm. Hitunglah tekanan gas tersebut dalam satuan Pa.

CHATGPT Langkah-langkah penyelesaian:

Tentukan perbedaan tinggi fluida antara kedua bagian tabung manometer. Δh = h1 - h2 = 60 cm - 25 cm = 35 cm Konversi perbedaan tinggi fluida dalam satuan cm menjadi satuan m. Δh = 35 cm × 0.01 m/cm = 0.35 m Hitung tekanan gas dengan menggunakan rumus: P = ρgh di mana: P = tekanan gas yang diukur ρ = massa jenis fluida (minyak) dalam kg/m3 g = percepatan gravitasi (9.81 m/s2) h = perbedaan tinggi fluida dalam m Pertama-tama, kita harus mengkonversi massa jenis minyak dari g/cm3 menjadi kg/m3. ρ = 0.8 g/cm3 × 1000 kg/m3/1 g/cm3 = 800 kg/m3 Selanjutnya, kita dapat menghitung tekanan gas. P = 800 kg/m3 × 9.81 m/s2 × 0.35 m = 2748 Pa

Tugas Praktek Pengukuran Tekanan

1.Prinsip Kerja Alat Pengukur Tekanan (Manometer Analog, Manometer U, Pressure Transducer)

Pada praktikum yang telah dilakukan pada tanggal 4 Maret 2023, saya mengetahui macam – macam contoh dari alat pengukur tekanan, seperti:

•Manometer Analog

•Manometer U

•Pressure Transducer

Untuk prinsip kerja dari manometer analog sendiri, manometer analog bekerja dengan prinsip pergerakan jarum yang sesuai dengan tekanan yang diberikan. Untuk mengukur tekanan tersebut, didalam manometer analog terdiri dari tabung yang berisikan air / fluida lainnya, sehingga fluida tersebut mampu mendorong jarum sejauh nilai tekanan yang diberikan.

Lalu, untuk manometer tipe U, memiliki prinsip kerja dengan perhitungan perbedaan ketinggian, yaitu:

P (gas) = P (atmosfer) + rho.g.delta h

Pengukuran ini tergantung dari masa jenis fluida yang akan digunakan saat pengukuran.

Pressure Transducer adalah perangkat yang digunakan untuk mengubah tekanan menjadi sinyal listrik. Prinsip kerjanya melibatkan penggunaan elemen penginderaan yang mengubah sifat listriknya, seperti resistansi atau kapasitansi, sebagai respon terhadap perubahan tekanan. Secara keseluruhan, pressure transducer banyak digunakan dalam aplikasi industri, otomotif, kedirgantaraan, dan medis, di mana pengukuran dan kontrol tekanan yang akurat sangat penting untuk keselamatan, kualitas, dan efisiensi.

Di laboratorium CCIT juga kami mempelajari sistem saluran udara, dimana bila kita meletakkan alat pengukur tekanan di dekat alat peniup udara maka tekanannya akan semakin tinggi begitu juga sebaliknya. Lalu jika dalam manometer U tidak didapatkan perbedaan ketinggian maka hal itu diakibatkan oleh tidak masuknya tekanan, hal ini disebabkan di ujung pipanya tersambung dengan udara luar jadi memiliki tekanan atmosfer (tekanan yang diberikan jadi tidak berpengaruh).

Dalam melakukan pengukuran ini juga bisa terjadi eror, yang bisa disebabkan oleh human error saat melakukan pengamatan perbedaan ketinggian maupun kerusakan alat yang bisa diperbaiki dengan melakukan pengkalibrasian ulang.

2.Soal Hitungan

Pada percobaan pengukuran tekanan menggunakan manometer analog, didapatkan nilai tekanan sebesar 3 mbar. Jika percobaan dilakukan pada manometer tabung U dengan percepatan gravitasi dimisalkan 10m/s^2, hitunglah perbedaan ketinggian yang dihasilkan:

a.Jika fluida yang digunakan adalah minyak dan raksa.

•Jika fluidanya minyak

3mbar = 800 kg/m^3 . 10 m/s^2 . Δh

300 Pascal = 800 kg/m^3 . 10 m/s^2 . Δh

Δh = 0.0375 m

•Jika fluidanya raksa

3mbar = 13600 kg/m^3 . 10 m/s^2 . Δh

300 Pascal = 13600 kg/m^3 . 10 m/s^2 . Δh

Δh = 0.0022 m

b.Menggunakan fluida yang disebutkan pada poin (a), tetapi dengan tekanan 30 mbar (sesuai perhitungan maksimum perbedaan tekanan menggunakan penggaris/apabila fluidanya naik 30 cm).

•Jika fluidanya minyak

30mbar = 800 kg/m^3 . 10 m/s^2 . Δh

3000 Pascal = 800 kg/m^3 . 10 m/s^2 . Δh

Δh = 0.375 m

•Jika fluidanya raksa

30mbar = 13600 kg/m^3 . 10 m/s^2 . Δh

3000 Pascal = 13600 kg/m^3 . 10 m/s^2 . Δh

Δh = 0.022 m

3.Chat GPT Seputar Praktikum

Nabiel Ilham: can you tell me some of the tools to measure pressure

ChatGPT: Yes, here are some of the commonly used tools to measure pressure:

1.Pressure gauges: These are devices that use mechanical or electrical principles to indicate the pressure of a fluid or gas. Mechanical pressure gauges typically use a Bourdon tube or diaphragm to convert pressure into mechanical motion that is displayed on a dial, while electrical pressure gauges use a sensing element and electronic circuitry to convert pressure into an electrical signal that is displayed on a screen or indicator.

2.Pressure transducers: As mentioned in my previous answer, these are devices that convert pressure into an electrical signal. They can be used to measure both static and dynamic pressures, and they are often used in industrial and laboratory applications where high accuracy and precision are required.

3.Manometers: These are devices that use a column of liquid, such as water or mercury, to indicate the pressure of a gas or liquid. There are different types of manometers, including U-tube manometers, inclined-tube manometers, and well-type manometers, each of which is suited for different types of pressure measurements.

4.Barometers: These are instruments used to measure atmospheric pressure. A mercury barometer consists of a glass tube filled with mercury that is inverted into a dish of mercury, with the pressure of the atmosphere pushing down on the surface of the mercury in the dish and causing it to rise up the tube. An aneroid barometer uses a sealed metal chamber that expands or contracts in response to changes in atmospheric pressure, with the movement of the chamber being displayed on a dial.

5.Vacuum gauges: These are devices used to measure the pressure in a vacuum, which is typically lower than atmospheric pressure. There are different types of vacuum gauges, including thermal conductivity gauges, ionization gauges, and Pirani gauges, each of which is suited for different types of vacuum pressure measurements.

These are just some of the common tools used to measure pressure. The choice of tool depends on the type of pressure to be measured, the accuracy and precision required, and the environmental conditions in which the measurement will be taken.

Nabiel Ilham: is there any diffrent accuracy from tools to measure pressure

ChatGPT: Yes, there can be differences in accuracy between different tools used to measure pressure. The accuracy of a pressure measurement tool is typically expressed as a percentage of the full scale range (FSR) of the device. For example, a pressure gauge with a FSR of 0-100 psi and an accuracy of +/- 1% would have an accuracy of +/- 1 psi across the entire range. The accuracy of a pressure measurement tool depends on various factors, including the type of sensing element used, the calibration of the device, the range of pressures to be measured, and the environmental conditions in which the measurement will be taken. Here are some factors that can affect the accuracy of different pressure measurement tools:

1.Mechanical pressure gauges: The accuracy of mechanical pressure gauges can be affected by factors such as friction in the mechanism, temperature variations, and wear and tear over time. Proper calibration and maintenance can help to ensure accurate readings.

2.Electronic pressure gauges: Electronic pressure gauges are typically more accurate than mechanical gauges because they are less affected by environmental factors and have a higher resolution. However, they may still be affected by factors such as temperature variations and electrical noise.

3.Pressure transducers: The accuracy of pressure transducers depends on the type of sensing element used, as well as the calibration and temperature compensation of the device. Some pressure transducers can achieve accuracies of +/- 0.1% or better, making them suitable for high-precision applications.

4.Manometers: The accuracy of manometers can be affected by factors such as temperature variations, changes in the density of the liquid used, and errors in reading the height of the liquid column. Careful setup and calibration can help to minimize these errors.

Overall, the accuracy of a pressure measurement tool depends on various factors and can vary between different types of tools. It's important to choose the right tool for the job and to ensure that it is properly calibrated and maintained to ensure accurate readings.

Nabiel Ilham: is there any solution to fix some errors in measuring pressure

ChatGP: Yes, there are several solutions to fix errors in measuring pressure. Here are some common solutions: 1.Calibration: Calibration is the process of adjusting a pressure measurement tool to ensure that it provides accurate readings. Regular calibration can help to correct for errors caused by factors such as temperature variations, wear and tear, and changes in the environment.

2.Temperature compensation: Changes in temperature can affect the accuracy of pressure measurements, especially for devices that rely on mechanical or electrical principles. Temperature compensation involves adjusting the measurement based on the temperature of the system being measured.

3.Zeroing: Some pressure measurement tools, such as mechanical gauges and transducers, can drift over time, resulting in errors in the zero point. Zeroing involves resetting the measurement tool to ensure that it starts at the correct point.

4.Filtering: In some cases, pressure measurements can be affected by noise or fluctuations in the system being measured. Filtering involves using digital signal processing techniques to remove or reduce these unwanted signals.

5.Adjusting measurement range: If a pressure measurement tool is not suited for the range of pressures being measured, it can lead to errors in the readings. Using a tool with a more appropriate range can help to improve accuracy.

6.Improving measurement technique: Sometimes, errors in pressure measurements can be caused by human error or poor measurement technique. Ensuring that the measurement tool is properly installed and aligned, and that the measurement is taken at the correct location and time, can help to reduce errors.

Overall, there are various solutions to fix errors in measuring pressure. Choosing the right solution depends on the type of error and the measurement tool being used. Regular calibration, temperature compensation, and proper measurement technique can help to ensure accurate and reliable pressure measurements.

RANGKUMAN KULIAH 3 MARET

Tekanan Hidrostatik merupakan tekanan yang diakibatkan oleh fluida terhadap bidang yang ditekannya dalam kedalaman tertentu (semakin dalam semakin tinggi tekanannya).

Secara umum rumusnya adalah:

P=rho x g x h

TUGAS 2 STATIKA FLUIDA

TUGAS 3 MEKANIKA FLUIDA (CCIT)

1. Apa itu aliran steady state? Berikan contohnya dalam fenomena nyata?

Aliran steady state merujuk pada keadaan di mana suatu sistem telah mencapai keseimbangan dan tidak ada perubahan signifikan dalam waktu. Dalam konteks aliran fluida, steady state berarti bahwa aliran fluida melalui suatu sistem atau perangkat tetap dan stabil, sehingga kecepatan dan tekanan fluida tidak berubah seiring waktu.

Salah satu contoh fenomena nyata dari aliran steady state adalah aliran air dalam pipa yang terhubung ke keran air. Ketika keran dibuka, air mengalir keluar dari pipa dengan kecepatan dan tekanan yang konstan selama keran terbuka. Ketika keran ditutup, aliran air akan berhenti, dan sistem kembali ke kondisi awal, di mana tidak ada aliran atau perubahan signifikan dalam waktu. Contoh lain adalah aliran udara stabil melalui pipa udara di dalam sistem ventilasi bangunan, yang menghasilkan suhu dan kelembaban yang stabil dan terkendali.

2. Apa itu Lagrange Method dan Euleriang Method?

Metode Lagrange dan metode Euler adalah dua metode yang digunakan dalam mekanika klasik untuk menganalisis gerakan sistem fisika. Kedua metode ini dinamakan berdasarkan matematikawan besar mereka, yaitu Joseph-Louis Lagrange dan Leonhard Euler.

Metode Lagrange adalah suatu cara untuk menentukan persamaan gerak suatu sistem fisika dengan mempertimbangkan energi kinetik dan potensial yang ada pada sistem tersebut. Metode ini mempergunakan prinsip dasar mekanika klasik, yaitu prinsip tindakan-reaksi Newton, untuk mendapatkan persamaan gerak. Dengan mempertimbangkan energi kinetik dan potensial suatu sistem, maka persamaan gerak yang diperoleh dapat lebih sederhana dan mudah untuk dipecahkan.

Metode Euler, di sisi lain, adalah metode numerik yang digunakan untuk menyelesaikan persamaan diferensial biasa. Metode ini melibatkan perhitungan iteratif untuk memperkirakan nilai fungsi pada titik yang berbeda dalam interval waktu tertentu. Metode ini sangat berguna dalam simulasi komputer, karena dapat digunakan untuk memodelkan sistem fisika yang kompleks.

3. Apa perbedaan antara aliran uniform dan aliran non-uniform? Berikan contohnya dalam fenomena nyata

Aliran fluida dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu aliran uniform dan aliran non-uniform, tergantung pada kecepatan fluida di setiap titik dalam aliran.

Aliran uniform merujuk pada aliran di mana kecepatan fluida di setiap titik dalam aliran sama. Ini berarti bahwa arus fluida mengalir dengan cara yang konsisten dan stabil, tanpa ada perubahan signifikan dalam kecepatan atau arah. Contoh fenomena nyata dari aliran fluida yang seragam adalah aliran air dari keran atau pipa dengan diameter yang sama.

Di sisi lain, aliran non-uniform merujuk pada aliran di mana kecepatan fluida di setiap titik dalam aliran berbeda-beda. Ini berarti bahwa arus fluida mengalir dengan cara yang tidak konsisten dan tidak stabil, dengan perubahan signifikan dalam kecepatan atau arah. Contoh fenomena nyata dari aliran fluida yang tidak seragam adalah aliran sungai atau aliran udara dalam cuaca yang berubah-ubah.

Dalam aliran non-uniform, kecepatan fluida biasanya paling cepat di tengah dan paling lambat di tepi. Aliran non-uniform juga dapat menyebabkan turbulensi dan perubahan dalam tekanan fluida, yang dapat mempengaruhi gaya dan energi yang terkait dengan aliran tersebut.

4. Apa itu aliran laminar dan aliran turbulen? Apa perbedaan keduanya?

Aliran laminar adalah aliran fluida yang bergerak dalam lapisan yang teratur dan paralel. Partikel fluida dalam aliran laminar mengalir dalam arah yang sama dan tidak saling memengaruhi. Aliran laminar biasanya terjadi pada kecepatan rendah dan viskositas tinggi, seperti pada aliran minyak atau air yang mengalir di dalam pipa kecil atau saluran yang halus. Aliran laminar ini dapat diprediksi dengan tepat menggunakan persamaan Navier-Stokes.

Sedangkan aliran turbulen adalah aliran fluida yang tidak memiliki pola yang teratur dan seringkali terlihat acak. Partikel fluida dalam aliran turbulen bergerak dengan arah yang berbeda-beda dan saling memengaruhi satu sama lain. Aliran turbulen terjadi pada kecepatan tinggi dan viskositas rendah, seperti pada aliran udara di sekitar sayap pesawat atau pada air yang mengalir di dalam sungai. Aliran turbulen sulit diprediksi dan sering memerlukan model matematika khusus untuk menggambarkannya.

5. Apa itu streamline, streakline, dan pathline?

- Streamline adalah garis imajiner yang digambar dalam aliran fluida, sehingga arah vektor kecepatan fluida selalu sejajar dengan garis tersebut. Dengan kata lain, jika kita meletakkan partikel kecil di dalam aliran fluida, partikel tersebut akan mengikuti jalur yang sama dengan streamline. Streamline biasanya digunakan untuk memvisualisasikan aliran fluida pada suatu titik atau wilayah tertentu.

- Streakline adalah garis imajiner yang digambar dalam aliran fluida, sehingga mengikuti pergerakan sekelompok partikel yang dilepaskan secara simultan dari titik tertentu dalam aliran fluida. Dengan kata lain, streakline adalah jalur yang diikuti oleh semua partikel yang dilepaskan dari suatu titik tertentu dalam aliran fluida pada saat yang sama. Streakline biasanya digunakan untuk memvisualisasikan aliran fluida pada suatu waktu tertentu.

- Pathline (garis jejak) adalah garis imajiner yang menggambarkan jalur yang dilalui oleh suatu partikel dalam fluida dari waktu awal hingga waktu akhir. Pathline berbeda dengan streamline karena pathline dapat berubah arah karena dipengaruhi oleh gaya-gaya yang bekerja pada partikel.

TUGAS 4 CCIT (TUGAS 2 KINEMATIKA FLUIDA)