Jesaya Marcel Gloryus
Biodata Diri
Jesaya Marcel Gloryus
2106727853
Mekanika Fluida-02
Komponen Nilai
1. Value (adab)
2. Knowledge (Faham: konsep & teori)
3. Ketrampilan (trampil menerapkan konsep, hands-on, analytical skill)
Contents
Kinematika
Kinematika adalah cabang mekanika klasik yang mempelajari gerak benda tanpa mempertimbangkan gaya yang menyebabkan gerak tersebut. Ini berkaitan dengan deskripsi matematis gerak, termasuk posisi, kecepatan, percepatan, dan waktu. Kinematika berurusan dengan konsep dan prinsip dasar yang mengatur gerak benda, dan sering digunakan sebagai landasan untuk studi lebih lanjut dalam fisika dan teknik.
Konsep kunci kinematika meliputi:
Posisi: Ini mengacu pada lokasi suatu objek dalam ruang relatif terhadap titik referensi.
Kecepatan: Ini adalah tingkat di mana posisi objek berubah dari waktu ke waktu. Itu sering diukur dalam meter per detik (m/s) atau kilometer per jam (km/jam).
Akselerasi: Ini adalah tingkat di mana kecepatan objek berubah dari waktu ke waktu. Itu sering diukur dalam meter per detik kuadrat (m/dtk^2) atau kilometer per jam per detik (km/jam/dtk).
Waktu: Ini adalah durasi antara dua peristiwa atau durasi suatu peristiwa.
Kinematika digunakan dalam berbagai bidang, termasuk fisika, teknik, robotika, dan animasi. Ini digunakan untuk mempelajari gerak benda dalam skenario yang berbeda, seperti gerak proyektil, gerak melingkar, dan gerak harmonik. Kinematika juga digunakan untuk merancang dan menganalisis mekanisme seperti roda gigi, hubungan, dan kamera.
Secara keseluruhan, kinematika memberikan pemahaman mendasar tentang gerak yang penting dalam banyak bidang studi dan merupakan komponen kunci dari mekanika klasik.
ChatGPT Kelas 24 Februari 2023
Petanyaan yang saya ajukan ke ChatGPT
Tell me the formula to calculate different pressure of fluids in U pipe that has different height
The pressure difference between two points in a fluid can be calculated using the following formula:
ΔP = ρgh
where ΔP is the pressure difference between the two points, ρ is the density of the fluid, g is the acceleration due to gravity, and h is the height difference between the two points.
In a U-tube manometer, two different fluids of different densities are used to measure the pressure difference between two points. Let's assume that the left arm of the U-tube contains fluid 1 of density ρ1 and height h1, and the right arm contains fluid 2 of density ρ2 and height h2.
The pressure difference between the two points is given by:
ΔP = (P1 - P2) = ρ1gh1 - ρ2gh2
where P1 is the pressure at the left point and P2 is the pressure at the right point.
Since the two arms of the U-tube are open to the atmosphere, the pressure at the top of the fluids in the two arms is the same and can be taken as atmospheric pressure. Therefore, P1 = Patm + ρ1gh1 and P2 = Patm + ρ2gh2, where Patm is the atmospheric pressure.
Substituting these values in the above equation, we get:
ΔP = (P1 - P2) = (ρ1 - ρ2)gh
where h = h1 - h2 is the height difference between the two fluids.
So, the pressure difference between two points in a U-tube manometer with different height fluids can be calculated using the above formula, provided the densities of the fluids and the height difference between them are known.
ChatGPT Kelas 28 Februari 2023
Kelas Tanggal 28 Februari 2023
Sebuah pipa U diberi tekanan yang berbeda pada dua sisi nya dengan 1 jenis fluida pada pipa tersebut. Diketahui terdapat perbedaan ketinggian antara fluida pada pipa kanan dan kiri sebesar 10 cm. Berapakah beda tekanan antara ujung kedua pipa tersebut
Jawaban
Untuk menentukan beda tekanan antara ujung kedua pipa, kita dapat menggunakan persamaan hidrostatis, yaitu:
ΔP = ρgh
di mana:
ΔP adalah beda tekanan antara kedua sisi pipa U (dalam satuan Pa atau N/m²)
ρ adalah massa jenis fluida (dalam satuan kg/m³)
g adalah percepatan gravitasi (sekitar 9,81 m/s²)
h adalah perbedaan ketinggian antara kedua sisi pipa U (dalam satuan meter)
Untuk menghitung ΔP, kita perlu menentukan nilai ρ dan h terlebih dahulu. Karena pipa U diisi dengan satu jenis fluida, maka massa jenisnya akan sama di kedua sisi pipa.
Berikut adalah langkah-langkah untuk menghitung ΔP:
Tentukan massa jenis fluida
Misalkan massa jenis fluida yang digunakan adalah 1000 kg/m³ (pembulatan densitas air).
Tentukan perbedaan ketinggian antara kedua sisi pipa
Diketahui perbedaan ketinggian antara kedua sisi pipa adalah 10 cm atau 0,1 meter.
Hitung ΔP menggunakan persamaan hidrostatis
ΔP = ρgh
ΔP = 1000 kg/m³ × 9,81 m/s² × 0,1 m
ΔP = 981 Pa atau 0,981 kPa
Dengan demikian, beda tekanan antara ujung kedua pipa tersebut adalah sekitar 981 Pa atau 0,981 kPa. Tekanan pada sisi yang lebih tinggi akan lebih besar daripada tekanan pada sisi yang lebih rendah sebesar ΔP ini.
Tugas-01
1. Jelaskan mekanisme kerja manometer analog
Manometer analog adalah perangkat yang mengukur tekanan fluida, seperti air, menggunakan prinsip mekanis. Pengukur terdiri dari beberapa komponen kunci yang bekerja sama untuk menampilkan pembacaan tekanan.
a. Bourdon Tube
Bourdon tube adalah tabung logam elastis dalam bentuk melengkung/lengkungan. Saat tekanan fluida meningkat, tabung menjadi sedikit lurus karena ujung tabung bergerak. Gerakan ini diterjemahkan ke dalam pengukuran tekanan pada permukaan pengukur (pointer dan dial).
b. Pointer
Bourdon tube terhubung ke Pointer dan bergerak sepanjang dial yang dikalibrasi untuk menunjukkan pembacaan tekanan. Dial ditandai dengan range nilai tekanan, biasanya dalam PSI (pounds per square inch) atau kPa (kilopascal), dan pointer dirancang untuk bergerak sebagai respons terhadap deformasi tabung Bourdon.
c. Connection
Pengukur/gauge terhubung ke sistem fluida dengan Threaded Connection (sambungan berulir) atau alat kelengkapan lain yang sesuai. Saat fluida mengalir melalui Connection, ia memberikan tekanan pada tabung Bourdon, yang menyebabkan penunjuk bergerak.
d. Casing
Gauge (pengukur) ditutup dengan Casing yang melindunginya dari kerusakan. Casing biasanya terbuat dari logam atau plastik dan memiliki bagian transparan untuk menampilkan tombol dan penunjuk.
Untuk membaca tekanan dari alat pengukur tekanan air analog, Anda cukup melihat posisi pointer pada dial. Tekanan ditunjukkan oleh nilai pada dial tempat Pointer menunjuk. Keakuratan pengukuran tergantung pada kualitas tabung Bourdon dan ketepatan proses kalibrasi.
Manometer analog memiliki prinsip kerja, yaitu mengukur beda tekanan antara dua fluida yang dimasukkan ke dalam tabung pipa U. Manometer analog dihubungkan ke salah satu ujung pipa U yang berisi fluida yang ingin diukur tekanannya.
2. Jelaskan mekanisme kerja manometer tipe U (fluida air)
Terdapat pipa U dimana salah satu ujungnya terbuka ke udara bebas dan satunya terhubung ke selang blower. Selang yang menghubungkan blower ke salah satu ujung pipa juga terdapat ujung yang terbuka ke udara bebas agar tidak semua udara dari blower mendorong fluida pipa U yang dapat mengakibatkan semua fluida cair pipa U terdorong keluar. Sebagian udara dari blower mendorong fluida cair pada pipa U sehingga terjadi perbedaan ketinggian antara dua ujung pipa. Perbedaan ketinggian tersebut diukur sehingga dapat diketahui perbedaaan tekanan antara dua pipa dan tekanan yang dihasilkan blower.
3. Tuliskan hasil pengukuran P1, P2, dan P2 (ketika menggunakan manometer tipe U)
Salah satu katup terbuka
P1: 10 mbar
P2 (analog): 1,5 mbar
P2 (tipe U): 9 mmH2O
Kedua katup terbuka
P1: 8,5 mbar
P2 (analog): 1,2 mbar
P2 (tipe U): 12 mmH2O
4. Faktor apa yang mempengaruhi tinggi rendahnya tekanan
Ada beberapa faktor yang dapat memengaruhi tekanan fluida, yaitu:
Kedalaman: Tekanan fluida meningkat dengan kedalaman karena berat fluida di atasnya, disebut sebagai tekanan hidrostatik.
Density/Massa Jenis: Massa jenis fluida juga dapat mempengaruhi tekanan. Fluida yang lebih padat akan memberikan lebih banyak tekanan pada kedalaman tertentu dibandingkan dengan fluida yang kurang padat.
Temperatur: Suhu dapat mempengaruhi tekanan gas, seperti udara. Ketika suhu gas meningkat, tekanan yang diberikannya juga meningkat.
Laju aliran: Kecepatan fluida dapat memengaruhi tekanan, terutama dalam situasi di mana fluida mengalir melalui saluran sempit atau terbatas. Ini dikenal sebagai prinsip Bernoulli. Semakin tinggi laju aliran maka tekanan fluida semakin kecil.
Gravitasi: Gravitasi dapat memengaruhi tekanan, terutama dalam situasi di mana fluida diangkat atau dipompa ke ketinggian yang lebih tinggi. Dalam fluida yang bergerak, gravitasi dapat menyebabkan perubahan tekanan akibat perubahan ketinggian atau kecepatan. Sebagai contoh, dalam fluida yang mengalir melalui pipa, tekanan pada suatu titik tertentu akan berkurang ketika fluida bertambah cepat dan/atau elevasi berkurang. Ini dikenal sebagai prinsip Bernoulli.
Bentuk container: Bentuk wadah dapat memiliki pengaruh yang signifikan terhadap tekanan fluida, khususnya dalam situasi di mana fluida tidak diam. Dalam fluida diam, tekanan pada setiap titik dalam fluida ditentukan oleh kedalaman fluida dan densitas fluida. Namun, bentuk wadah dapat memengaruhi cara fluida mendistribusikan berat dan tekanannya.
Misalnya, dalam wadah dengan bagian bawah yang sempit dan bagian atas yang lebar, tekanan di bagian bawah akan lebih tinggi daripada di bagian atas. Ini karena berat fluida didistribusikan ke area yang lebih besar di bagian atas wadah, dan terkonsentrasi di area yang lebih kecil di bagian bawah. Sebaliknya, dalam wadah dengan bagian bawah yang lebar dan bagian atas yang sempit, tekanan di bagian bawah akan lebih rendah daripada di bagian atas.
5. Tuliskan satuan yang ada pada manometer tersebut dan konversi ke dalam satuan SI
satuan pada manometer adalah mbar (milibar)
satuan SI untuk tekanan adalah Pascal [Pa]
1 mbar = 100 Pa
6. Buatlah skala tekanan pada manometer tersebut
P1 sebelum katup dibuka : P1 sesudah katup dibuka = 10 : 8.5 = 20 : 17
P2 manometer analog sebelum katup dibuka : P2 manometer analog sesudah katup dibuka = 1.5 : 1.2 = 5 : 4
P2 manometer tipe U sebelum katup dibuka : P2 manometer tipe U sesudah katup dibuka = 12 : 9 = 4 : 3
Resume & ChatGPT Kelas 3 Maret 2023
Apakah fluida bergerak dengan kecepatan konstan termasuk fluida statis?
Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut. Bisa juga dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam. Tidak menimbulkan yang namanya gaya geser. Contohnya seperti air pada gelas yang tidak diberikan gaya akan diam atau air sungai yang mengalir dengan kecepatan konstan.
Tell me about hidrostatic pressure on a flat surface and bouyant force
Hydrostatic pressure on a flat surface and buoyant force are two important concepts in fluid mechanics that relate to the behavior of fluids.
Hydrostatic pressure on a flat surface refers to the pressure exerted by a fluid on a flat surface due to the weight of the fluid above it. This pressure is known as hydrostatic pressure or fluid pressure, and it is dependent on the depth of the fluid and the density of the fluid.
The hydrostatic pressure on a flat surface is given by the formula:
P = ρgh
Where P is the pressure, ρ is the density of the fluid, g is the acceleration due to gravity, and h is the depth of the fluid.
The buoyant force, on the other hand, is the upward force exerted by a fluid on an object immersed in it, which is equal to the weight of the displaced fluid. This force is known as Archimedes' principle, and it applies to all objects submerged in a fluid, whether they are partially or fully submerged.
The buoyant force can be calculated using the formula:
Fb = ρVg
Where Fb is the buoyant force, ρ is the density of the fluid, V is the volume of the displaced fluid, and g is the acceleration due to gravity.
In summary, hydrostatic pressure on a flat surface is the pressure exerted by a fluid on a flat surface due to the weight of the fluid above it, while the buoyant force is the upward force exerted by a fluid on an object immersed in it, which is equal to the weight of the displaced fluid.
Tugas Praktek Pengukuran Tekanan
Tugas:
1. Prinsip kerja alat pengukur tekanan (manometer analog, manometer U, pressure tranducer)
Prinsip kerja manometer analog sudah saya tuliskan pada Tugas-01 No. 1
Berikut gambar manometer analog
Prinsip kerja manometer U
Manometer tabung-U adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan, biasanya dalam sistem fluida seperti saluran pipa atau tangki. Manometer terdiri dari tabung berbentuk U yang diisi dengan cairan, seperti air atau merkuri, dan dua lengan vertikal yang terbuka ke atmosfer.
Untuk menggunakan manometer tabung-U, salah satu ujung tabung dihubungkan ke sistem yang diukur, dan ujung lainnya dibiarkan terbuka ke atmosfer. Saat tekanan dalam sistem meningkat atau menurun, hal itu menyebabkan cairan dalam tabung-U bergerak ke atas atau ke bawah di satu lengan dan dengan demikian bergerak ke bawah atau ke atas di lengan lainnya.
Perbedaan ketinggian dua kolom cairan dalam tabung U menunjukkan perbedaan tekanan antara sistem yang diukur dan atmosfer. Perbedaan ketinggian dapat diukur dengan menggunakan penggaris atau skala yang diletakkan di sebelah tabung-U. Perbedaan tekanan dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
P = ρgh
di mana P adalah perbedaan tekanan, ρ adalah densitas cairan, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah perbedaan ketinggian antara dua kolom cairan.
Manometer tabung-U adalah perangkat sederhana dan murah yang dapat digunakan untuk mengukur berbagai tekanan. Namun, mereka memiliki keterbatasan dalam hal akurasi dan jenis cairan yang dapat digunakan, serta rentan terhadap kesalahan yang disebabkan oleh perubahan suhu dan faktor lainnya.
Prinsip kerja Pressure Transducer
Pressure Transducer adalah perangkat yang mengubah pengukuran tekanan fisik menjadi sinyal listrik yang dapat diukur atau direkam oleh peralatan elektronik. Transduser terdiri dari elemen penginderaan, yang biasanya berupa diafragma logam tipis, dan sirkuit yang mengubah defleksi diafragma menjadi sinyal listrik.
Ketika tekanan diterapkan ke elemen penginderaan, terjadi defleksi, menyebabkan perubahan resistansi atau kapasitansi elemen. Perubahan ini dideteksi oleh sirkuit transduser, yang menghasilkan sinyal listrik yang sesuai dengan tekanan yang diukur.
Ada beberapa jenis transduser tekanan, masing-masing dengan elemen penginderaan dan desain sirkuitnya sendiri. Jenis yang paling umum meliputi:
Transduser pengukur regangan: Ini menggunakan diafragma logam dengan pengukur regangan yang terpasang padanya. Saat diafragma membelok di bawah tekanan, pengukur regangan mengubah resistansinya, yang diukur oleh sirkuit transduser.
Transduser kapasitif: Ini menggunakan diafragma logam dengan dua pelat logam yang terpasang padanya. Saat diafragma membelok, jarak antara pelat berubah, menyebabkan perubahan kapasitansi, yang diukur dengan sirkuit transduser.
Transduser piezoelektrik: Ini menggunakan bahan kristal atau keramik yang menghasilkan muatan listrik saat mengalami tekanan. Muatan dideteksi oleh sirkuit transduser dan diubah menjadi sinyal listrik.
Transduser tekanan banyak digunakan di banyak industri, termasuk otomotif, dirgantara, dan manufaktur. Mereka sangat akurat dan andal, dan dapat dirancang untuk mengukur berbagai tekanan dan suhu.
2. Studi kasus manometer U dengan tekanan 300 Pa maka akan menyebabkan peningkatan tekanan h ...untuk masing2 fluida air, raksa, minyak.
Manometer U -> maka gunakan persamaan tekanan hidrostatis untuk menghitung beda ketinggian
Persamaan tekanan hidrostatis :
P = ρgh
Keterangan:
P adalah beda tekanan [Pa] -> P= 300 Pa
ρ adalah massa jenis fluida [kg/m^3]
g adalah percepatan gravitasi [m/s^2] -> g= 9,8 m/s^2
h adalah perbedaan ketinggian fluida pada kedua ujung tabung manometer [m], maka ketinggian fluida dapat dihitung sebagai berikut:
h = P / (ρ * g)
Fluida Air (ρ= 1000 kg/m^3)
h = 300/(1000*9,8) = 0,0306 m = 3,06 cm
Fluida Raksa (ρ= 13.600 kg/m^3)
h = 300/(13600*9,8) = 0,0022 m = 0,2 cm
Fluida Minyak (ρ= 800 kg/m^3)
h = 300/(800*9,8) = 0,0382 m = 3,82 cm
3. Chat GPT seputar eksperimen hari ini.
What fluid can be measured by U manometer?
Manometer tabung-U dapat digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan antara dua cairan, biasanya gas dan cairan. Manometer bekerja dengan membandingkan ketinggian dua kolom cairan dalam tabung berbentuk U. Cairan yang digunakan dalam manometer akan tergantung pada aplikasi dan kisaran tekanan yang diukur. Cairan umum yang digunakan dalam manometer tabung-U termasuk merkuri, air, dan minyak. Untuk aplikasi tekanan rendah, air atau minyak dapat digunakan, sedangkan untuk aplikasi tekanan tinggi, merkuri sering digunakan karena densitasnya yang tinggi.
Tell me the advantages and disadvantages of U manometer, Gauge pressure, and pressure transducer
U manometer:
Advantages:
Simple and inexpensive to construct.
Provides direct and accurate measurements of pressure differences.
Can be used to measure both high and low pressures.
Can be used to measure a wide range of fluids.
Disadvantages:
Requires manual reading and interpretation of the fluid levels in the manometer, which can introduce errors.
May be affected by changes in temperature or atmospheric pressure, which can impact the accuracy of the measurement.
May require frequent maintenance to ensure accuracy.
Gauge Pressure:
Advantages:
Provides a simple and easy-to-read measurement of pressure.
Can be used for a wide range of applications.
Generally inexpensive and widely available.
Disadvantages:
Provides only relative pressure measurements, which are not useful for determining absolute pressure.
May be affected by changes in temperature or atmospheric pressure, which can impact the accuracy of the measurement.
Can be subject to errors due to mechanical issues, such as clogging or calibration issues.
Pressure Transducer:
Advantages:
Provides direct, accurate, and continuous measurements of pressure.
Can be used for a wide range of applications and pressure ranges.
Can provide data logging and digital output, making it easy to integrate with data collection and analysis systems.
Disadvantages:
Can be relatively expensive compared to other pressure measurement methods.
May require calibration and periodic maintenance to ensure accuracy.
Can be sensitive to changes in temperature or atmospheric pressure, which may require additional compensation or correction factors to be applied.
List the types of pressure gauges
There are several types of pressure gauges available, including:
Bourdon Tube Gauge: This is the most common type of pressure gauge and works by using a curved tube that deflects as pressure is applied. The tube is connected to a pointer that moves along a calibrated scale to indicate the pressure.
Diaphragm Gauge: This gauge uses a thin, flexible diaphragm that deforms as pressure is applied. The diaphragm movement is transferred to a mechanical linkage that moves a pointer on a calibrated scale to indicate the pressure.
Bellows Gauge: This gauge uses a metallic bellows that expands and contracts as pressure is applied. The movement of the bellows is transferred to a mechanical linkage that moves a pointer on a calibrated scale to indicate the pressure.
Capsule Gauge: This gauge uses two diaphragms that are welded together to form a capsule. As pressure is applied, the capsule deforms and moves a pointer on a calibrated scale to indicate the pressure.
Manometer Gauge: This gauge uses a U-shaped tube filled with a liquid to measure pressure. The height difference between the two sides of the U-tube indicates the pressure.
Digital Gauge: This gauge uses electronic sensors to measure pressure and displays the reading on a digital screen. These gauges can also provide data logging and other advanced features.
Tugas -Fluid Statics- Tekanan Pada Permukaan Datar dan Gaya Apung
1. A homogeneous, 4-ft-wide, 8-ft-long rectangular gate weighing 800 lb is held in place by a horizontal flexible cable as shown in Fig. P2.87. Water acts against the gate, which is hinged at point A. Friction in the hinge is negligible. Determine the tension in the cable.
Jawaban
2. A rectangular gate 6 ft tall and 5 ft wide in the side of an open tank is held in place by the force F as indicated in Fig. P.2.88. The weight of the gate is negligible, and the hinge at O is frictionless. (a) Determine the water depth, h, if the resultant hydrostatic force of the water acts 2.5 ft above the bottom of the gate, i.e., it is collinear with the applied force F. (b) For the depth of part (a), determine the magnitude of the resultant hydrostatic force. (c) Determine the force that the hinge puts on the gate under the above conditions.
3. Sebuah pelampung (buoy) berbentuk bola dengan diameter 2,5 m dijangkarkan pada dasar laut dengan seutas kabel. Ketika air laut pasang (berat jenis air laut = γ = 10,1 kN/m3), pelampung akan terendam setinggi 11 m sehingga kabel mengalami gaya tarik sebesar 15 kN. Gambarkan FBD dan hitunglah berat dari pelampung.
