Mekanika Fluida Bagi Teknik Sipil

Mekanika Fluida adalah cabang dari ilmu fisika yang mempelajari mengenai zat fluida (cair, gas dan plasma) dan gaya yang bekerja padanya. Mekanika fluida dapat dibagi menjadi :

1. Statika fluida, ilmu yang mempelajari keadaan fluida saat diam;

2. Kinematika fluida, ilmu yang mempelajari fluida yang bergerak;

3. Dinamika fluida, ilmu yang mempelajari efek gaya pada fluida yang bergerak.

Mekanika fluida adalah ilmu yang wajib dipelajari oleh orang - orang sipil, mengapa? Karena ilmu mekanika fluida akan berkaitan dengan bidang pekerjaan dalam dunia teknik sipil. Apa saja bidang pekerjaan teknik sipil yang berkaitan dengan mekanika fluida?

1. Pekerjaan Bendungan

2. Pekerjaan Irigasi

3. Pekerjaan Turbin dan Pompa

4. Pekerjaan Desain Hidrolik maupun Pengolahan Air Limbah

5. Pekerjaan Perhitungan Debit Air pada DPT, Fondasi Jembatan Sungai/laut, Bendungan

Berikut adalah beberapa contoh soal ilmu mekanika fluida.

Contoh 1

Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air.

Google.com

Jika massa jenis air 1000 kg/m³ , percepatan gravitasi bumi 10 m/s² dan tekanan udara luar 10⁵ N/m, tentukan:

a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan

b) tekanan total yang dialami ikan

Diketahui :

Massa Jenis Air (p)         : 1000 kg/m3

Kecepatan gravitasi (g)   : 10 m/s

kedalaman (h)                 : 15 m

Tekanan Udara luar (Po) : 10⁵ N/m = 100000 N/m

Ditanya :

a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan (Ph)

b) tekanan total yang dialami ikan (P)

Pembahasan

a) Tekanan hidrostatis yang dialami ikan.

Ph = p.g.h

Ph = 1000*10*15

Ph = 150000 N/m2 = 1,5x10⁵ N/m2

b) tekanan total yang dialami ikan.

P = Ph + Po

P = 1,5x10⁵+  10⁵= 2,5x10⁵ N/m2

Contoh 2

Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang memiliki massa jenis 0,75 gr/cm3 seperti ditunjukkan oleh gambar berikut!

Jika volume benda yang tercelup adalah 0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda tersebut!

Diketahui :

Massa Jenis Air (pf)                     : 0.75 gr/cm3

Volume benda yg tercelup (Vf)   : 10 m/s

Ditanya :

Masa Jenis Benda (ρb)

Pembahasan

Gaya-gaya yang bekerja pada benda diatas adalah gaya berat yang berarah ke bawah dan gaya apung / gaya Archimides dengan arah ke atas. Kedua gaya dalam kondisi seimbang.

Wb                  = F_A

m.b.g               = ρ.f.g.Vf

ρb.g.Vb           = ρf.g.Vf

ρb.Vb              = ρf.Vf

ρb.Vb              = 0,75 x 0,8.Vb

ρb                    = 0,6 gr/cm3

Contoh 3

Pipa saluran air bawah tanah memiliki bentuk seperti gambar berikut!

Google.com

Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m2 , luas penampang pipa kecil adalah 2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil!

Diketahui :

Luas Penampang Pipa Besar (A1)    : 5 m2

Luas Penampang Pipa Kecil (A2)    : 2 m2

Kecepatan Aliran Pipa Besar (V1)   : 15 m/s

Ditanya :

Kecepatan Aliran Pipa Kecil (V2)

Pembahasan

Menggunakan Persamaan kontinuitas ;

A1.v1    = A2.v2

5 x 15    = 2 x v2

75          = 2.v2

v2          = 75/2

v2          = 37,5 m/s