|
|
Browse » Home »
Posts filed under PT Teknik Mesin
1. Gambar di atas melukiskan suatu kawat berbentuk U yang ditutup dengan kawat AB yang dapat bergerak bebas yang kemudian dimasukkan ke dalam larutan sabun. Setelah kawat diangkat dari larutan sabun ternyata kawat dapat setimbang setelah pada kawat digantungkan beban seberat 10^-3 N, jika panjang kawat AB = 10 cm dan berat kawat AB = 5.10^-4 N, berapakah besar tegangan permukaan selaput sabut tersebut? 2. Sebuah pipa kapiler dimasukkan ke dalam bak berisi minyak tanah. Tegangan permukaan minyak tanah = 10^-4 N/m. Jari-jari pipa kapiler = 1 mm. Jika massa jenis minyak tanah = 0,8 gr/m^3 dan g = 10 m/s^2, serta sudut kontaknya 20 derajat, maka hitunglah kenaikan permukaan minyak tanah dalam pipa kapiler! Penyelesaian 
Baca Selengkapnya ...
Pada dasarnya fluida dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu fluida ideal dan fluida sejati. Fluida ideal akan dibicarakan tersendiri dalam mekanika fluida. Fluida sejati adalah fluida yang kompressibel, mempunyai kekentalan atau viskositas tertentu sehingga terjadi gesekan apabila bersinggungan dengan zat lain. Dengan memperhatikan sifat-sifat dari fluida sejati akan kita pelajari gejala-gejala yang terjadi. Percobaan Stokes: Stokes malakukan percobaan dengan cara melepaskan sebuah bola ke dalam fluida. Dari hasil percobaan, Stokes memberikan suatu hukum tentang besarnya gaya penahan/gaya penghambat fluida terhadap gerak bola akibat adanya gesekan antara permukaan bola dengan fluida. Besar gaya gesek fluida/gaya Stokes itu adalah: F = gaya stokes (newton) r = jari-jari bola (m) η = koefisien kekentalan/kekentalan fluida (N.det/m^2) v = kecepatan relatif bola terhadap fluida (m/s) Gambar 7.12 di samping melukiskan, sebuah bola baja dengan jari-jari r dilepaskan tanpa kecepatan awal ke dalam suatu fluida sejati. Gaya-gaya yang bekerja pada bola selama bergerak dalam fluida tersebut, antara lain: Gerak bola mula-mula gerak lurus dipercepat. Karena nilai gaya stokes bertambah besar, maka pada suatu saat terjadi kesetimbangan gaya sehingga bola bergerak lurus beraturan dengan suatu kecepatan tertentu. Dalam keadaan kesetimbangan gaya tersebut didapat: 
Baca Selengkapnya ...
Fluida dikatakan bergerak (mengalir) jika fluida itu bergerak secara terusmenerus (kontinu) terhadap posisi sekitarnya. Ada dua macam aliran pada fluida mengalir, yaitu aliran streamline dan turbulent. a. Aliran garis arus (streamline), yaitu aliran yang mengikuti suatu garis lurus atau melengkung yang jelas ujung dan pangkalnya. Jadi, aliran tiap partikel yang melalui suatu titik dengan mengikuti garis yang sama seperti partikel-partikel yang lain yang melalui titik itu. Arah gerak partikelpartikel pada aliran garis arus disebut garis arus. b. Aliran turbulent, yaitu aliran berputar atau aliran yang arah gerak partikelpartikelnya berbeda bahkan berlawanan dengan arah gerak fluida secara keseluruhan. Pada pembahasan tentang fluida yang bergerak, kita batasi pada fluida ideal. Pengertian fluida ideal adalah fluida yang tidak kompresible, bergerak dengan tanpa gesekan dan aliran arusnya streamline (stasioner). - Tidak kompresible : volum tidak berubah karena pengaruh tekanan - Tanpa mengalami gesekan : pada saat fluida itu mengalir gesekan antara fluida dan dinding diabaikan - Aliran stasioner : tiap-tiap partikel mempunyai garis alir tertentu dan untuk luas penampang yang sama akan mempunyai kecepatan yang sama.
Baca Selengkapnya ...
1. Sebuah bejana berbentuk kubus dengan panjang rusuk 10 cm diisi dengan air sebanyak 0,8 liter. Jika massa jenis air 1 gr/cm^3, hitunglah: a. tekanan hidrostatis pada titik kedalaman 6 cm dari permukaan air b. tekanan hidrostatis pada dasar bejana c. gaya hidrostatis pada dasar bejana! 2. Sebuah dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat salah satu sisi bagian mobil seberat 200 N pada bagian penampang yang besar. Untuk mengangkat bagian mobil tersebut diberikan gaya sebesar 4 N pada pengisap kecil. Berapakah perbandingan jari-jari pengisap kecil dan pengisap besar? 3. Sebuah benda bila berada di udara beratnya 10 N, bila dimasukkan ke dalam air beratnya seolah-olah menjadi 4 N dan bila dimasukkan ke dalam zat cair lainnya beratnya seolah-olah menjadi 2 N. Jika massa jenis air = 1 gr/cm^3, berapakah massa jenis zat tersebut? 4. Sebuah benda dengan massa 200 gram terapung di air yang massa jenisnya 1 gr/cm^3. Jika 0,6 bagian benda tersebut terbenam dalam air, hitunglah: a. volum benda b. volum seluruh benda c. gaya ke atas yang dialami benda! 5. Sebuah balon udara dengan menggunakan gas helium dirancang untuk mampu membawa beban 1000 kg, termasuk massa balon beserta alat-alatnya. Berapakah seharusnya volum minimum balon jika massa jenis udara 1,3 kg/m^3 dan massa jenis helium 0,2 kg/m^3?
Baca Selengkapnya ...
Aliran fluida dalam tabung Gambar 7.14 menggambarkan aliran fluida secara stasioner, sehingga tiap partikel fluida dalam tabung yang melewati titik A akan menempuh lintasan dari partikel yang mendahuluinya yang juga melewati titik A tersebut. Lintasan itu dinamakan garis alir atau garis arus.
Misalnya pada gambar 7.14 di atas terdapat 3 gambaran garis alir atau garis arus. Jika luas penampang lintang tabung tidak sama, kecepatan partikel fluida itu juga berubah sepanjang garis arusnya. Akan tetapi pada satu titik tertentu dalam tabung, kecepatan setiap partikel fluida itu senantiasa sama.
Partikel yang pada suatu saat ada di A kemudian pada saat berikutnya ada di B, bergerak dengan arah dan kecepatan yang berlainan dan akhirnya sampai di C dengan arah dan kecepatan yang lain lagi. Fluida yang mengalir melalui kolom dengan luas penampang A1 dalam pembuluh sepanjang L1, sampai ke kolom dengan luas penampang A2 berkecepatan V2 dalam pembuluh sepanjang L2 maka berlaku persamaan kontinuitas. "Cepat alir (debit aliran) pada setiap detik (kedudukan) dalam suatu pembuluh dari fluida yang mengalir adalah konstan". Cepat aliran atau debit aliran adalah banyaknya fluida yang mengalir per satuan waktu. Untuk memahami hal tersebut, perhatikan gambar 7.15 di bawah ini!
Gambar 7.15 di atas melukiskan suatu fluida yang mengalir melalui suatu pembuluh yang luas penampangnya sama yaitu sebesar A, dengan kecepatan sebesar v. Jika pada suatu saat fluida berada pada penampang K dan setelah t detik kemudian berada di penampang L, maka dalam waktu t tersebut banyaknya fluida yang telah mengalir adalah v . t . A, sehingga persamaan kontinuitas dapat dinyatakan secara matematis: v . A = konstan atau 
Baca Selengkapnya ...
Asas Bernoulli merupakaan asas dalam pembahasan fluida bergerak. Asas Bernoulli melukiskan hubungan antara tekanan, kecepatan dan tinggi dalam suatu garis lurus. Gambar 7.16 di atas menggambarkan suatu arus stasioner yang mengalir dari tempat I ke tempat II. Kita tinjau dua sampel fluida dari fluida yang mengalir pada tempat I ke tempat II yang volumnya sama dan bergerak dalam selang waktu yang sama. Volum masing-masing sampel adalah V dengan selang waktu t. Persamaan tersebut di atas disebut persamaan Bernoulli. Persamaan Bernoulli dapat juga dinyatakan dengan: P = tekanan (N/m^2) ρ = massa jenis fluida (kg/m^3) v = kecepatan aliran (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s^2) h = ketinggian pipa diukur dari bidang acuan (m) Pada persamaan Bernoulli terdapat beberapa hal yang istimewa antara lain sebagai berikut. 1. Pada fluida tak bergerak Dalam hal ini v1 = v2 = 0 sehingga diperoleh persamaan: P1 – P2 = ρ . g (h2 – h1) Persamaan ini adalah bentuk lain dari persamaan yang menyatakan tekanan hidrostatis dalam zat cair. 2. Untuk fluida yang bergerak dengan ketinggian yang sama, dalam hal ini h2 = h1, diperoleh persamaan:  Hal ini berarti bahwa di tempat yang lajunya besar tekanannya kecil dan sebaliknya.
Baca Selengkapnya ...
1. Pipa mendatar berisi penuh air yang mengalir. Titik K dan L berada dalam pipa. Di titik K luas penampangnya 2 kali luas penampang di titik L. Jika kecepatan aliran di titik K = 2 m/s, hitunglah kecepatan aliran di titik L! Penyelesaian Diketahui: A1 = 2A2 ; v1 = 2 m/s Ditanya: v2 Jawab:
2. Pada pipa mendatar mengalir air penuh. Titik P dan Q di dalam pipa tersebut. Penampang di titik P berjari-jari 1 cm dan penampang di titik Q berjari- jari 4 cm. Jika kecepatan aliran di titik Q = 1 m/s, berapakah kecepatan aliran di titik P? Penyelesaian Diketahui: r1 = 1 cm ; r2 = 4 cm ; v2 = 1 m/s Ditanya: v1 Jawab:
Baca Selengkapnya ...
Berikut adalah kumpulan contoh soal latihan / ujian / final / kuis mengenai materi Fluida Diam dan Bergerak, dengan adanya soal ini diharapkan agar anda lebih menguasi materi terkait. Selamat menjawab … :)
B. Kerjakan soal-soal di bawah ini! 1. Sebuah drum silinder yang berjari-jari penampang 50 cm dengan penampang atas terbuka berisi minyak tanah setinggi 80 cm. Jika massa jenis minyak = 0,8 gr/cm^3 dan tekanan udara di luar sebesar 1 atmosfer, hitunglah: a. tekanan yang dialami oleh dasar drum b. tekanan hidrostatis pada titik yang berada 10 cm dari dasar drum! 2. Sebuah kompa hidrolik mempunyai pengisap kecil dengan diameter 20 cm dan pengisap besar dengan diameter 0,5 m. Jika kita akan mengangkat benda pada pengisap besar sebesar 0,5 kuintal, berapakah gaya minimum yang harus kita berikan pada pengisap kecil agar benda dapat terangkat? 3. Sebuah pipa kapiler kaca dimasukkan ke dalam bak berisi air. Ternyata permukaan air dalam pipa kapiler naik setinggi 4 cm. Jika jari-jari pipa kapiler 2 mm, sudut kontak yang terjadi dalam pipa kapiler 60 derajat dan massa jenis air 1 gr/cm^3, berapakah tegangan permukaan air tersebut? 4. Sebutir telur dengan massa 62,5 gram dimasukkan ke dalam suatu larutan yang massa jenisnya 1 gr/cm^3 dan ternyata telur dalam keadaan melayang. Hitunglah: a. volum telur b. gaya Archimides yang dialami oleh telur! 5. Sebuah perahu dengan massa 100 ton. Berapa m3 sekurang-kurangnya volum bagian perahu yang ada di bawah air jika perahu berlayar di dalam: a. air tawar yang massa jenisnya 1000 kg/m^3 b. air laut yang massa jenisnya 1030 kg/m^3! 6. Sebuah pipa mendatar di dalamnya penuh minyak yang mengalir. Kecepatan aliran minyak di titik K dan L dalam pipa tersebut berturut-turut 0,25 m/s dan 4 m/s. Berapakah perbandingan diameter penampang pada titik K dan L? 7. Debit air yang melalui sebuah lubang yang terletak 8 m di bawah permukaan air pada sebuah bak yang luasnya adalah 50 cm^3/s. Hitunglah debit air melalui lubang tersebut, jika di atas permukaan air diberi tambahan tekanan 2 . 10^4 N/m^2! 8. Gambar di samping adalah sebuah pipa pilot dan melalui pilot tersebut dialirkan suatu fluida sehingga menyebabkan perbedaan tinggi raksa pada monometer 2 cm. Massa jenis raksa adalah 13,6 gr/cm3. Hitunglah kecepatan fluida tersebut jika: a. fluida yang mengalir gas karbondioksida (ρ = 1,98 gr/cm3) b. fluida yang mengalir gas oksigen (ρ = 1,43 gr/cm^3)! 9. Sebuah bak air setinggi 20 m, di sisi bak dibuat 2 buah lubang yang masing - masing berjarak 2 m dari permukaandan dasar bak. Buktikanvbahwa air yang dipancarkan dari A dan B akan jatuh di tanah pada tempat yang sama? Berapakah jarak tempat air jatuh ke bak? (g = 9,8 m/s^2) 10. Sebuah pipa seperti gambar di samping terdapat air yang mengalir. Luas penampang di A = 0,4 cm^2 dan luas penampang di B = 0,1 cm^2. Dari pipa keluar air 20 cm^3 tiap detik. a. Tentukan kecepatan air pada tiap-tiap penampang A dan B! b. Tentukan selisih tinggi permukaan raksa di pipa U tersebut! c. Tentukan selisih tekanan di penampang A dan B!
Baca Selengkapnya ...
Sebelumnya telah dijelaskan bahwa tekanan gas di dalam ruang tertutup disebabkan oleh benturan-benturan partikel gas pada dinding tempat gas berada. Karena terkait dengan gerak partikel gas, faktor-faktor apa saja yang dapat mempengaruhi besar tekanan gas tersebut? Perhatikan gambar di bawah ini. Gambar 8.1 (a): sebuah balon sebelum ditiup Gambar 8.1 (b): sebuah balon setelah ditiup. Ternyata setelah balon ditiup menjadi besar dan mengeras. Semakin balon ditiup, keadaan balon semakin mengeras, yang berarti semakin banyak partikel gas (udara) yang berada di ruang tertutup semakin besar tekanan yang diberikan. Jika balon yang sudah mengeras itu kita panaskan ternyata balon dapat meletus. Hal tersebut ada keterkaitannya antara tekanan gas dalam ruang tertutup dengan suhu. Secara matematik bagaimanakah tekanan gas dalam ruang tertutup dapat diturunkan? Perhatikan ulasan di bawah ini.  Gambar 8.2 melukiskan sebuah kubus dengan sisi L yang berisi N partikel gas. Karena tiap partikel gas bergerak dengan arah sembarang dengan kecepatan yang tidak sama, maka dalam pembahasan kita ambil satu partikel gas dahulu yang bergerak dengan kecepatan v. Kecepatan ini kita uraikan menjadi tiga komponen masing-masing vx, vy dan vz. Dalam hal ini kita bahas gerak partikel gas dalam arah sumbu x. Partikel tersebut akan menumbuk dinding kanan kedua kalinya dengan selang waktu: Sebuah partikel yang massanya Mo, setiap kali menumbuk dinding kanan berubah momentumnya sebesar 2Mo.Vx. Dengan demikian dalam tiap satuan waktu momentum partikel gas berubah sebesar: Gaya yang diberikan partikel gas tiap satuan waktu pada saat menumbuk dinding sebesar perubahan momentum. Dengan penalaran yang sama, diperoleh persamaan tekanan pada dinding yang tegak lurus sumbu y dan sumbu z sebagai berikut: Jika di dalam kubus terdapat N partikel gas, maka tekanan gas dalam ruang tertutup dinyatakan dengan:
Baca Selengkapnya ...
1. Sebuah pipa mendatar di dalamnya penuh dengan air yang mengalir. Perbandingan penampang pada titik A dan B dalam pipa adalah 2 : 9. Jika kecepatan aliran air di titik B = 3 m/s. Berapakah kecepatan aliran air di titik A? 2. Sebuah pipa yang mendatar di dalamnya penuh dengan air yang mengalir. Luas penampang, kecepatan, dan tekanan di titik Amasing-masing 4 . 10^-5 m^2, 1,5 m/s, dan 2 . 10^-5 Pa. Luas penampang di titik B adalah 12.10^-5 m^2. Hitunglah tekanan air di titik B? 3. Sebuah bejana yang lebar berisi air. Pada jarak 1,25 m dari permukaan air terdapat lubang kebocoran kecil pada dinding bejana. Bila kecepatan turunnya air dapat diabaikan, hitunglah: a. kecepatan air yang keluar dari lubang kebocoran pertama kali b. volum air yang keluar per detik, jika luas penampang lubang 2.10^-4 m^2,ketika permukaan air masih 1,25 m di atas lubang (g = 10 m/s^2) c. jarak terjauh yang dicapai air ketika jatuh pertama kali di lantai jika jarak lubang ke dasar bejana (lantai) = 1,25 m! 4. Sebuah pesawat mendapat tekanan ke atas 20 N/m2 dan kecepatan aliran udara di bagian atas pesawat 40 m/s. Berapakah kecepatan aliran udara di bawah pesawat? 5.  Pada pipa tergambar di samping, di bagian penampang I berdiameter 12 cm dan tekanan 4 . 10^5 N/m^2. Penampang II mempunyai berdiameter 8 cm dengan ketinggian 8 cm lebih tinggi dari penampang I. Jika fluida yang mengalir adalah minyak (ρ = 800 kg/m^3) dengan debit 60 liter/sekon maka hitunglah tekanan di penampang II!
Baca Selengkapnya ...
Berikut adalah peta konsep untuk materi fisika bab teori kinetik gas yang dapat kamu gunakan untuk lebih memahami pemetaan atau pengkategorian setiap materi fisika yang disajikan pada bab Teori Kinetik Gas. Selamat Belajar…. :) 
Baca Selengkapnya ...
Berdasar teori partikel zat, dinyatakan bahwa zat terdiri atas partikel-partikel yang bergetar pada kedudukan setimbangnya. Partikel-partikel tersebut dapat berupa atom atau molekul. Pada zat gas, partikel-partikelnya bergerak bebas karena hampir tidak ada gaya tarik-menarik antarpartikel. Jadi, kadang terjadi benturan antarpartikel dan sering berbenturan dengan tempatnya. Menurut teori partikel, adanya tekanan gas di dalam ruangan tertutup disebabkan oleh benturan-benturan partikel gas pada dinding atau dengan kata lain tekanan gas pada ruang tertutup ditimbulkan oleh gerak partikel gas tersebut. Untuk menyederhanakan perhitungan matematika, maka yang dimaksud dengan gas dalam teori kinetik adalah gas ideal dengan beberapa anggapananggapan dasar. Melalui sifat-sifat yang dimiliki oleh gas ideal diharapkan orang dapat menaksir sifa-sifat gas yang ada sebenarnya (gas sejati) dalam batas-batas tertentu. Dari segi pandangan mikroskopi didefinisikan suatu gas ideal dengan membuat anggapan-anggapan sebagai berikut: a) gas ideal terdiri atas partikel-partikel yang jumlahnya banyak sekali; b) partikel-partikel tersebut tersebar merata ke seluruh ruangan; c) partikel-partikel tersebut senantiasa bergerak yang arahnya sembarang; d) jarak antara partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel sehingga ukuran partikel diabaikan; e) tidak ada gaya antara partikel satu dengan yang lain kecuali bila tumbukan f) tumbukan partikel dengan dinding tempat atau dengan partikel lain dianggap lenting sempurna; serta g) mengikuti hukum newton tentang gerak.
Baca Selengkapnya ...
Dari persamaan maka jika terdapat N partikel gas, energi kinetik totalnya adalah:  Karena hampir tidak ada gaya tarik-menarik antara partikel gas, maka energi dalam gas tersebut (u) sama dengan energi kinetik total gas tersebut. Persamaan tersebut berlaku untuk gas monoatomik (He, Ar, Ne) 
Baca Selengkapnya ...
1. Suatu gas dalam ruang tertutup dengan volum V dan suhu 27oC mempunyai tekanan 1,5 . 105 Pa. Jika kemudian gas ditekan perlahan-lahan hingga volumnya menjadi 1⁄4V, berapakah tekanan gas sekarang? Diketahui : T1 = (27 + 273)K = 300 K V1 = V V2 = 1⁄4V P1 = 1,5 . 105 Pa (proses isotermik ditekan perlahan-lahan)
2. Suatu gas dalam ruang tertutup dengan suhu 57oC. Berapakah energi kinetik rata-rata gas tersebut? Diketahui: T = (57 + 273)K = 330 K Ditanya: Ek Jawab:
Baca Selengkapnya ...
Dari hasil kegiatan dengan tabung model kinetik gas ternyata tekanan gas dipengaruhi oleh suhu gas dan volum gas juga dipengaruhi oleh suhu gas. Berdasarkan hukum Gay-Lussac diperoleh: 1. Pemanasan gas pada tekanan tetap (Isobarik) Volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlak gas:
2. Pemanasan gas pada volum tetap (isokhorik) tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlak gas Berdasarkan hukum Boyle pada proses gas dengan suhu tetap diperoleh tekanan gas berbanding terbalik dengan volum gas Dari persamaan hukum Boyle dan Gay Lussac diperoleh:
Pada dasarnya persamaan (P.V/T=Konstan) merupakan persamaan dari gas ideal yaitu: Dari persamaan tersebut ternyata energi kinetik rata-rata partikel sebanding dengan suhu mutlak gas. Kecepatan rata-rata partikel gas sebanding dengan akar dari suhu mutlak gas. Akar dari kuadrat persamaan rata-rata disebut laju akar perata kuadrat Dari persamaan gas ideal dan persamaan tekanan gas maka diperoleh: 
Baca Selengkapnya ...
1. Suatu gas H2 volumnya 0,6 m3, tekanan 105 Pa dan bermassa 20 gr. Berapakah kecepatan efektif partikel gas tersebut? 2. Dalam suatu kotak 0,8 m3 terdapat 1018 partikel gas. Jika tekanan 104 Pa berapakah energi kinetik rata-rata partikelnya?
Baca Selengkapnya ...
Dibawah ini adalah kumpulan soal kuis. final dan latihan yang terkait dengan bab Teori Kinetik gas, meliputi materi : Suhu dan energi rata-raa partikel gas, derajat kebebasan suatu partikel, tekanan gas dan gas ideal. Dengan adanya soal-soal ini diharapkan kamu dapat menguji kemampuanmu dalam menyelesaikan soal pada bab Teori Kinetik Gas. Selamat Latihan …. :)
B. Kerjakan soal-soal di bawah ini! 1. Berapakah kecepatan V dalam molekul oksigen yang tekanannya 3.105 Pa dan suhunya 0oC bila massa jenis oksigen 0,001 gr/cm3? 2. Dalam sebuah tangki yang volumnya 4 m3 terdapat 0,01 mol gas amoniak dengan tekanan 1 atm. Berapakah energi kinetik rata-rata sebuah molekul gas amoniak itu? 3. Hitunglah kecepatan rata-rata molekul H2 pada suhu 27oC jika massa 1 mol H2 = 0,0020 kg! 4. Hitung energi dalam gas helium sebanyak 2 mol pada suhu 27oC! 5. Suatu silinder berisi 1 liter gas dengan tekanan 2 atm dan suhu 27oC. Bila suhu gas menjadi 77oC sedangkan volumnya dijadikan separuh dari volum semula. Berapakah tekanan gas sekarang?
Baca Selengkapnya ...
|
|