Dokumen tersebut membahas tentang dinamika fluida dan debit fluida. Dinamika fluida adalah pergerakan zat cair dan gas, yang melibatkan konsep seperti viskositas, debit, dan persamaan Navier-Stokes. Debit fluida dapat diukur dengan mengalikan luas penampang dan kecepatan aliran. Dokumen ini juga menjelaskan berbagai alat dan metode yang digunakan dalam percobaan dinamika fluida.

1. II. DINAMIKA FLUIDA
A. Pendahuluan
1. Latar Belakang
Fluida adalah zat-zat yang mampu mengalir dan yang
menyesuaikan diri dengan bentuk wadah tempatnya. Bila berada dalam
keseimbangan, fluida tidak dapat menahan gaya tangensial atau gaya
geser. Dalam pengertian ini kita dapat menganggap cairan dan gas sebagai
fluida.
Secara umum, makin besar laju deformasi fluida, semakin besar
pula tegangan geser untuk fluida tersebut. Tegangan geser hanya ada bila
sebuah fluida sedang menjalani deformasi. Air dalam sebuah wadah yang
digerakkan atau dirotasikan dengan percepatan dan kecepatan konstan
tidak akan menunjukkan deformasi sehingga tidak mengalami tegangan
geser. Untuk memunculkan tegangan geser itu ada, fluida harus viscous,
sebagaimana karakteristik yang ditunjukkan oleh semua fluida sejati.
Fluida yang ideal boleh didefinisikan sebagai fluida yang tidak viskous;
jadi tegangan geser dalam fluida ideal tidak ada, bahkan meskipun fluida
itu mengalami deformasi.
Dinamika fluida adalah pergerakan/perpindaham zat yang dapat
mengalir. Dinamika fluida sering dikatakan sebagai persoalan fisika klasik
terbesar yang belum terpecahkan. Upaya untuk mengungkapkan fenomena
dinamika fluida tercatat sejak Da Vinci melakukan observasi aliran pada
abad ke-16, diikuti Newton pada akhir abad ke-17 dengan konsep
viskositis Newtonian, lalu beberapa ilmuan besar seperti Bernoulli, Euler,
Navier, Cauchy, Poisson, Saint Venant, dan Stokes. Dua kostribusi

2. penting diberikan secara terpisah oleh Navier pada tahun 1823 dan Stokes
pada tahun 1845 yang menurunkan persamaan diferensial parsial fluida
viskos, persamaan ini membahas tentang persamaan gerak fluida viskos,
membahas tentang persamaan gerak ini dengan persamaan Navier-Stokes,
dan persamaan inilah yang menjadi dasar kajian dinamika fluida saat ini.
Aliran fluida dapat berupa aliran garis arus (streamline) atau aliran
turbulen. Garis arus ialah aliran fluida yang mengikuti suatu garis (lurus
melengkung) yang jelas ujung dan pangkalnya. Aliran turbulen ditandai
oleh adanya aliran berputar. Ada partikel-partikel yang memiliki arah
gerak berbeda bahkan berlawanan dengan arah gerak keseluruhan fluida.
Dalam percobaan kali ini, fluida yang digunakan adalah air,
karena dalam dunia petanian air memegang peranan yang cukup penting.
Air digunakan untuk irigasi dan merupakan bahan utama dalam proses
fotosintesis. Untuk memperkirakan jumlah air yang harus dialirkan untuk
memenuhi kebutuhan tanaman dapat dilakukan pengukuran debit air.
Debit ini dapat diukur dengan mengalikan kecepatan aliran suatu saluran
dengan luas penampang saluran. Air merupakan komponen penting dalam
kehidupan manusia. Banyak aktivitas manusia yang melibatkan air di
dalamnya, misalnya mencuci pakaian, memasak, mandi, dan mengepel
lantai. Air dalam pipa/saluran air memiliki kecepatan yang berbeda-beda.
Semakin sempit saluran air maka semakin cepat pula laju alirannya. Aliran
fluida ada dua tipe, yaitu aliran tunak dan aliran tak tunak. Contoh aliran
tunak adalah arus air yang mengalir dengan tenang (kelajuan air rendah).
Contoh aliran tak tunak ialah gelombang pasang air laut.
Salah satu alat yang menggunakan prinsip dinamika fluida
adalah kincir air . Daya maksimum kincir terletak pada harga tinggi sudu
tertentu, sedangkan efisiensi kincir akan semakin tinggi jika sudu semakin

3. kecil. Untuk kincir air yang hanya memanfaatkan aliran air datar atau
kecepatan arus sungai, energi air yang tersedia merupakan energi kinetik :
E = ½ m Vs2
dimana : Vs = kecepatan aliran arus sungai (m/s). Debit
aliran air melalui kincir Q = Vs. A m3
/s . Dimana A= luas penampang
sudu/aliran air (m2
) (Kadir, 2010).
2. Tujuan Praktikum
Tujuan dari praktikum acara II Dinamika Fluida adalah:
a. Menghitung besar debit saluran dengan pendekatan laju aliran dan luas
penampang.
b. Mengetahui besarnya faktor koreksi / correction factor (Cf) dari
pengukuran sistem yang digunakan.
3. Waktu dan tempat praktikum
Praktikum acara II Dinamika Fluida dilaksanakan pada hari Rabu,
tanggal 26 September 2012 pada pukul 12.30 – 14.30 WIB bertempat di
Laboratorium Rekayasa Proses Pengolahan Pangan Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
B. Tinjauan Pustaka
Aliran atau debit fluida (J): ketika suatu fluida yang mengisi sebuah
pipa mengalir di dalam pipa rata-rata v, aliran atau debit J adalah
J = A v
Di mana A adalah luas penampang melintang pipa. Satuan J adalah m3
/det
dalam SI dan ft3
/det dalam satuan umumAmerika. Kadang-kadang J disebut
sebagai laju aliran atau laju debit (Bueche, 2006).

4. Satuan dari gaya dalam sistem ini, yaitu newton, di turunkan dari
satuan massa dan satuan percepatan. Dari hukum kedua Newton,
gaya dalam newton = massa dalam kilogram x percepatan dalam m/det2
atau
gaya 1 newton mempercepat massa 1 kilogram pada laju 1 m/det2
Kekentalan (viskositas) suatu fluida adalah sifat yang menentukan
besar daya tahannya terhadap gaya geser. Kekentalan terutama diakibatkan
oleh saling pengaruh antara molekul-molekul fluida. Aliran viskos dapat
digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisi fluida tipis
diantara kedua bidang tersebut.
Gambar 2.1 Dua Lempengan Besar Sejajar
Jika jarak y dan kecepatan U tidak terlalu besar, variasi kecepatan (gradien)
akan merupakan suatu garis lurus. Percobaan-perobaan telah menunjukkan
bahwa F berubah-ubah bersama dengan luas lempengan,dengan kecepatan U,
dan berlawanan dengan jarak y. Akibat segitiga yang sebangun, U/y = dV/ dy,
kita mempunyai
F ∞ AU = A d V
y d y

5. Dimana F/A = tegangan geser (Soemitro, 1990).
Setiap hari kita semua selalu berhubungan dengan fluida hampir tanpa
tidak sadar. Hampir semua prinsip yang dicakup dalam buku ini telah
diterapkan dalam fenomena-fenomena fisika yang sering kita jumpai. Pipa air,
sama sekali bukan barang yang aneh. Boleh jadi kita sadar bahwa pipa air
minum, misalnya, harus mempunyai diameter yang lebih besar dari suatu
harga minimum agar aliran air dari keran-keran dapat mencukupi kebutuhan.
Kincir angin di ladang pertanian mempunyai prinsip kerja yang sama dengan
baling baling di kapal, di pesawat terbang, dalam pompa, pada kipas angin,
pada turbin, bahkan pada pengaduk makanan yang digunakam didapur. Di
dalam mesin-mesin itu, ada sebuah momen gaya (torque) atau gaya dorong
(thrust) bekerja terhadap fluida atau sebaliknya (Olson,1993).
Pompa sebagai salah satu mesin aliran fluida hidrolik pada dasarnya
digunakan untuk memindahkan fluida tak mampat (incompressible fluids) dari
suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan fluida yang
dipindahkan tersebut. Pompa akan memberikan energy mekanis pada fluida
kerjanya, dan energy yang diterima fluida digunakan untuk menaikkan
tekanan dan melawan tahanan – tahanan yang terdapat pada saluran – saluran
instalasi pompa (Hanandoko, 2000).
Pompa sentrifugal sebagai salah satu jenis pompa yang banyak
dijumpai dalam industry bekerja dengan prinsip putaran impeller sebagai
elemen pemindah fluida yang digerakkan oleh suatu penggerak mula. Zat cair
yag berada didalam akan berputar akibat dorongan sudu-sudu dan
menimbulkan gaya sentrifugal yang menyebabkan cairan cairan mengalir dari
tengah impeller dan keluar melalui saluran di antar sudu – sudu dan
meninggalkan impeller dengan kecepatan tinggi (Hanandoko, 2000).

6. Pada beberapa industri seperti industri kimia, pemindahan fluida
umumnya dilakukan melalui sistem pipa, misalnya pembesaran saluran,
pengecilan saluran, dan kombinasi saluran. Kontraksi saluran ini diperlukan
karena pada saat bekerja sistem pipa tidak jarang dihadapkan pada keharusan
untuk menurunkan luas penampang saluran (Mahmuddin, 2008).
Viskositas (kekentalan) berasal dari perkataan Viscous (Soedojo,
1986). Suatu bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dahulu
menjadi viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan – pelan. Jika
sebuah benda dijatuhkan ke dalam fluida kental, misalnya kelereng dijatuhkan
ke dalam kolam renang yang airnya cukup dalam, nampak mula-mula
kelereng bergerak dipercepat. Tetapi bebrapa saat setelah menempuh jarak
cukup jauh, Nampak kelereng bergerak dengan kecepatan konstan (bergerak
lurus beraturan). Ini berarti disamping gaya berat dan gaya apung zat cair
masih ada gaya lain yang bekerja pada kelereng tersebut. Khusus untuk benda
berbentuk bola, gaya gesekan fluida secara empiris dirumuskan sebagai,
Fs = 6πηrv
Dengan η menyatakan koefisien kekentalan, r adalah jari-jari bola kelereng
dan v kecepatan relative (Budianto, 2008).
C. Alat, Bahan dan Cara Kerja
1. Alat
a. Set pompa beserta selangnya
b. Model saluran (yang telah dimodifikasi)
c. Alat ukur panjang, volume dan waktu
d. Penampung air
e. Pelampung

7. f. beban
2. Bahan
a. Air
3. Cara Kerja
a. Menyusun peralatan dan bahan sesuai dengan susunan percobaan.
(pastikan bahwa unit percobaan siap dan dapat dioperasikan)
Gambar 2.2 Set Pompa dan Selang
Keterangan : PA = pompa air
S = saluran model
P = penampung
b. Mengukur besarnya debit di output saluran dilakukan dengan
menampung air pada volume yang sudah ditentukan dan waktu yang
diperlukan selama penampungan tersebut.
c. Mengukur debit aluran dilakukan dengan mengukur luas penampang
aliran dan kecepatan aliran. Menentukan kecepatan aliran dengan
membagi jarak tempuh pelampung dengan waktu tempuh.
d. Mengulang percobaan untuk mendapatkan data yang valid.
Pengulangan dengan memvariasi debit, kedalaman dan jenis
pelampung.

8. DAFTAR PUSTAKA
Budianto, Anwar. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair Dengan
Menggunakan Regresi Linear Hukum Stokes. Sekolah Tinggi Ilmu
Teknologi Nuklir. DIY
Bueche, Frederick J. 2006. Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta
Hanandoko, Theodorus Bayu. 2000. Deteksi Instalasi Pompa Sentrifugal Terhadap
Gejala Kavitasi. Jurnal Teknologi Industri Vol. IV No 1
Mahmuddin. 2008. Karakteristik Penurunan Tekanan Aliran Dua Fase Dalam Pipa
Dengan Pembesaran Penampang Tiba-Tiba. Fakultas Teknik Universitas
Muslim Indonesia Makassar. Makassar

9. Oslon, Ruben M. 1993. Dasar-Dasar Mekanika Fluida Teknik. Gramedia Pustaka
Utama. Jakarta
Poole, R. J. 2009. The Effect of Expansion Ratio For Creeping Expansion Flows of
UCM Fluids. Departmen of Engineering, University of Liverpool. Portugal
Schaum. 1990. Mekanisasi Fluida dan Hidrolika. Erlangga. Jakarta
Tekana, S.S. 2011. Impact Analysis of Taung Irrigation Scheme on Household
Welfare among Farmers in North-west Province, Soth Africa. Department
of Agricutural Economics, North-west University. South Africa

10. Oslon, Ruben M. 1993. Dasar-Dasar Mekanika Fluida Teknik. Gramedia Pustaka
Utama. Jakarta
Poole, R. J. 2009. The Effect of Expansion Ratio For Creeping Expansion Flows of
UCM Fluids. Departmen of Engineering, University of Liverpool. Portugal
Schaum. 1990. Mekanisasi Fluida dan Hidrolika. Erlangga. Jakarta
Tekana, S.S. 2011. Impact Analysis of Taung Irrigation Scheme on Household
Welfare among Farmers in North-west Province, Soth Africa. Department
of Agricutural Economics, North-west University. South Africa