Fluida adalah zat alir adalah zat dalam keadaan bisa mengalir dan
memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan.
Ada dua macam fluida yaitu cairan dan gas. Salah satu ciri fluida adalah
kenyataan bahwa jarak antara dua molekulnya tidak tetap, bergantung
pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara molekul yang
disebut kohesi.
Gaya kohesi antara molekul gas sangat kecil jika
dibandingkan gaya kohesi antar molekul zat cair. Ini mnyebabkan
molekul-molekul gas menjadi relatif bebas sehingga gas selalu memenuhi
ruang. Sebaliknya molekul-molekul zat cair terikat satu sama lainnya
sehingga membentuk suatu kesatuan yang jelas meskipun bentuknya sebagian
ditentukan oleh wadahnya.
Akibat yang lainnya adalah sifat
kemampuannya untuk dimampatkan.Gas bersifat mudah dimampatkan sedangkan
zat cair sulit. Gas jika dimampatkan dengan tekanan yang cukup besar
akan berubah manjadi zat cair. Mekanika gas dan zat cair yang bergerak
mempunyai perbedaan dalam beberapa hal, tetapi dalam keadaan diam
keduanya mempunyai perilaku yang sama dan ini dipelajari dalam statika
fluida.
Fluida terbagi atas dua jenis, yakni fluida tak mengalir
(hidrostatika) dan flida mengalir (hidrodinamika). Penerapannya dalam
peralatan teknik di kehidupan sehari-hari saat ini banyaklah sekali
contohnya dari mulai yang sangat sederhana seperti pompa angin hingga
sistem pengeboran minyak lepas pantai.
Dongkrak Hidrolik
Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah
penerapan dari hukum Paskal yang berbunyi ”tekanan yang diberikan pada
zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah”.
Gambar model sederhana dongkrak hirolik
Tekanan yang kita berikan
pada pengisap yang penampangnya kecil diteruskan oleh minyak (zat cair)
melalui pipa menuju ke pengisap yang penampangnya besar. Pada pengisap
besar dihasilkan gaya angkat yang mampu menggangkat beban.
Pompa Hidrolik Ban Sepeda
Gambar pompa hidrolik ban sepeda
Prinsip dari pompa ini juga
menerapkan hukum Paskal, pada pompa hidrolik ini kita memberi gaya yang
kecil pada pengisap kecil sehingga pada pengisap besar akan dihasilkan
gaya yang cukup besar, dengan demikian pekerjaan memompa akan menjadi
lebih ringan, bahkan dapat dilakukan oleh seorang anak kecil sekalipun.
Mesin Hidrolik
Gambar Mesin Hidrolik
Hydraulic machinery adalah mesin dan alat-alat yang menggunakan daya
fluida untuk melakukan kerja. Alat berat adalah contoh umum. Dalam jenis
mesin, cairan tekanan tinggi – disebut hidrolik fluida – ditransmisikan
seluruh mesin ke berbagai hidrolik motor dan silinder hidrolik. Fluida
dikontrol secara langsung atau secara otomatis oleh katup kontrol dan
didistribusikan melalui slang dan tabung. Popularitas mesin hidrolik
adalah karena jumlah yang sangat besar kekuasaan yang dapat ditransfer
melalui tabung kecil dan selang fleksibel, dan kekuatan tinggi kepadatan
dan berbagai macam aktuator yang dapat memanfaatkan kekuatan ini.
Mesin
hidrolik dioperasikan dengan menggunakan hidrolik, di mana cairan
adalah media powering. Pneumatics, di sisi lain, didasarkan pada
penggunaan gas sebagai medium untuk transmisi listrik, generasi dan
kontrol.
Filters Filter adalah bagian penting dari sistem
hidrolik. Partikel logam terus-menerus dihasilkan oleh komponen mekanis
dan perlu dihapus bersama dengan kontaminan lain.
Tubes, Pipes
and Hoses Tabung hidrolik presisi seamless pipa baja, khusus dibuat
untuk hidrolika. Tabung memiliki ukuran standar untuk rentang tekanan
yang berbeda, dengan diameter standar hingga 100 mm. Tabung disediakan
oleh produsen dalam panjang 6 m, dibersihkan, diminyaki dan dipasang.
Tabung yang saling berhubungan oleh berbagai jenis flensa (terutama
untuk ukuran yang lebih besar dan tekanan), pengelasan kerucut / puting
(dengan o-cincin meterai), beberapa jenis koneksi dan flare cut-cincin.
Ukuran yang lebih besar, hidrolik pipa yang digunakan. Langsung
bergabung dengan mengelas tabung tidak dapat diterima karena interior
tidak dapat diperiksa.
Seals, fittings and connections Secara umum, katup, silinder dan pompa memiliki bos threaded perempuan untuk sambungan fluida
Basic
calculations Daya Mesin hidrolik didefinisikan sebagai Arus x Tekanan.
Kekuatan hidrolik yang diberikan oleh sebuah pompa: P dalam [bar] dan Q
dalam [menyalakan / min] => (P x Q) ÷ 600 [kW]. Ex. Pompa memberikan
180 [menyalakan / menit] dan P sama dengan 250 [bar] => Pompa daya
output = (180 x 250) ÷ 600 = 75 [kW].
Rem Piringan Hidrolik
Ide
tekanan zat cair diteruskan melalui zat cair juga digunakan pada mobil
untuk sistem pengereman. Setiap rem mobil dihubungkan oleh pipa-pipa
menuju ke master silinder. Pipa-pipa penghubung dan master silinder
diisi penuh dengan minyak rem.
Gambar Rem Piringan Hidrolik
Ketika kita menekan pedal rem, master
silinder tertekan. Tekanannya diteruskan oleh minyak rem ke setiap
silinder rem. Gaya tekan pada silinder rem menekan sepasang sepatu rem
sehingga menjepit piringan logam. Akibat jepitan ini, timbul gesekan
pada piringan yang melawan arah gerak piringan hingga akhirnya dapat
menghentikan putan roda.
Sepasang sepatu dapat menjepit piringan
dengan gaya yang besar karena sepasang sepatu tersebut dihubungkan ke
pedal rem melalui sistem hidrolik. Disini kita menekan silinder yang
luas pengisapnya lebih kecil daripada luas pengisap rem, sehingga pada
rem dihasilkan gaya yang lebih besar. Jika luas pengisap rem dua kali
luas pengisap master, maka dihasilkan gaya rem yang dua kali lebih besar
dari gaya tekan kaki pada pedal rem.
Gesekan sepasang sepatu
terhadap piringan menimbulkan panas. Oleh karena permukaan piringan
sangat luas jika dibandingkan terhadap luas sepasang sepatu, maka panas
yang timbul pada piringan segera dipindahkan ke udara sekitarnya. Ini
mengakibatkan suhu sepasang sepatu rem hampir tetap (tidak panas).
Hidrometer
Hidrometer
adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat cair. Nilai
massa jenis zat dapat diketahui dengan membaca skala pada hidrometer
yang ditempatkan mengapung pada zat cair. Hidrometer terbuat dari tabung
kaca dan desainnya memiliki tiga bagian. Pada alat ini diterapkan hukum
Archimedes.
Gambar Hidrometer
Agar tabung kaca terapung tegak didalam zat cair,
bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal. Diameter bagian
bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume zat cair yang
dipindahkan ke hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair
Tangkai
tabung kaca didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang
dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam massa jenis zat
cair) menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangkai yang tercelup
di dalam zat cair. Ini berarti perbedaan bacaan pada skala untuk
berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas.
Gambar Karburator
Penampang bagian atas menyempit sehingga udara yang mengalir pada bagian
ini bergerak dengan kelajuan yang tinggi. Sesuai asas Bernoulli,
tekanan pada bagian ini rendah. Tekanan didalam tangki bensin sama
dengan tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer memaksa bahan bakar tersembur
keluar melalui jet sehingga bahan bakar bercampur dengan udara sebelum
memasuki silinder mesin.
Sayap Pesawat Terbang
Penerapan
lain dari asas Bernoulli adalah pada gaya angkat sayap pesawat terbang.
Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang
melalui sayap pesawat. Jika tidak ada udara maka pesawat terbang tidak
akan terangkat.
Gaya angkat terbangkitkan karena ada perbedaan
tekanan di permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Bentuk airfoil
sayap diciptakan sedemikian rupa agar tercipta karakteristik aliran yang
sesuai dengan keinginan. Singkatnya, gaya angkat akan ada jika tekanan
dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan
sayap. Perbedaan tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan kecepatan
aliran udara diatas dan dibawah permukaan sayap. Sesuai hukum Bernoulli
semakin cepat kecepatan aliran maka tekanannya makin rendah. Besarnya
gaya angkat yang dibangkitkan berbanding lurus dengan Luas permukaan
sayap, kerapatan udara, kuadrat kecepatan, dan koefisien gaya angkat.
Jadi,
untuk pesawat udara, engine berfungsi memberikan gaya dorong agar
pesawat dapat bergerak maju. Akibat gerak maju pesawat maka terjadi
gerakan relatif udara di permukaan sayap. Dengan bentuk geometri airfoil
tertentu dan sudut serang sayap (angel of attack) tertentu maka akan
menghasilkan suatu karakteristik aliran udara dipermukaan sayap yang
kemudian akan menciptakan beda tekanan dipermukaan atas dan permukaan
bawah sayap yang kemudian membangkitkan gaya angkat yang dibutuhkan
untuk terbang.
Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian
belakang yang lebih tajam dan sisi bagian atas yang lebih melengkung
daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk ini menyebabkan garis arus seperti
gambar di bawah.
Agar Pesawat Terbang
Fungsi bagian "sirip hiu" tersebut untuk mengatur aliran udara di atas sayap.
Coba perhatikan, bila pesawat sedang take off atau mau mendarat, sirip tadi biasanya diangkat ke atas.
Diangkatnya
sirip tadi akan memperkecil tekanan udara di sisi atas pesawat.
Sehingga tekanan udara bagian bawah lebih besar dan pesawat akan
terangkat ke atas.
Ketika pesawat mau mendarat, sirip juga di
naikkan karena untuk mengangkat bagian depan (moncong) pesawat sehingga
yang menyentuh tanah duluan adalah ban belakang (bukan ban depan).
Fenomena Angin
Angin adalah udara yang bergerak yang
diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan
udara (tekanan tinggi ke tekanan rendah) di sekitarnya.
Apabila
dipanaskan, maka udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih
ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun
kerena udaranya berkurang. Udara dingin disekitarnya mengalir ke tempat
yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan
turun ke tanah. Diatas tanah udara menjadi pAnas lagi dan naik kembali.
Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamakan
konveksi.
Kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat dari lainnya. Semakin
tinggi tempat, semakin kencang pula angin yang bertiup. Di siang hari,
angin bergerak lebih cepat bila diandingkan dengan malam hari.
Sedang
angin darat dan angin laut terjadi karena perbedaan tekanan udara
antara permukaan laut dan daerah daratan di sekitar pantai. Sebagai
akibat adanya sinar matahari yang meninari kawasan tersebut.
Terjadinya Tsunami
Tsunami
adalah istilah dalam bahasa Jepang yang pada dasarnya menyatakan suatu
gelombang laut yang terjadi akibat gempa bumi tektonik di dasar laut.
Magnitudo Tsunami yang terjadi di Indonesia berkisar antara 1,5-4,5
skala Imamura, dengan tinggi gelombang Tsunami maksimum yang mencapai
pantai berkisar antara 4 - 24 meter dan jangkauan gelombang ke daratan
berkisar antara 50 sampai 200 meter dari garis pantai.
Berdasarkan
Katalog gempa (1629 - 2002) di Indonesia pernah terjadi Tsunami sebanyak
109 kali , yakni 1 kali akibat longsoran (landslide), 9 kali akibat
gunung berapi dan 98 kali akibat gempa bumi tektonik. Dan yang terakhir
terjadi adalah di Aceh dan kawasan pantai selatan
Yang paling
mungkin dapat menimbulkan tsunami adalah : gempa yang terjadi di
dasarkan laut, kedalaman pusat gempa kurang dari 60 km, magnitudo gempa
lebih besar dari 6,0 skala Richter, serta jenis pensesaran gempa
tergolong sesar naik atau sesar turun. Hal diatas yang memicu terjadinya
tsunami di daerah Kepulauan Seram, Ambon, Kepulauan Banda dan Kepulauan
Kai.
Gempa yang menimbulkan tsunami sebagian besar berupa gempa
yang mempunyai mekanisme fokus dengan komponen dip-slip, yang terbanyak
adalah tipe thrust (Flores 1992) dan sebagian kecil tipe normal (Sumba
1977).Gempa dengan mekanisme fokus strike slip kecil sekali kemungkinan
untuk menimbulkan tsunami.
Tsunami dapat terjadi jika terjadi gangguan yang menyebabkan perpindahan
sejumlah besar air, seperti letusan gunung api, gempa bumi, longsor
maupun meteor yang jatuh ke bumi. Namun, 90% tsunami adalah akibat gempa
bumi bawah laut. Dalam rekaman sejarah beberapa tsunami diakibatkan
oleh gunung meletus, misalnya ketika meletusnya Gunung Krakatau.
Gerakan
vertikal pada kerak bumi, dapat mengakibatkan dasar laut naik atau
turun secara tiba-tiba, yang mengakibatkan gangguan kesetimbangan air
yang berada di atasnya. Hal ini mengakibatkan terjadinya aliran energi
air laut, yang ketika sampai di pantai menjadi gelombang besar yang
mengakibatkan terjadinya tsunami.
Gerakan vertikal ini dapat terjadi
pada patahan bumi atau sesar. Gempa bumi juga banyak terjadi di daerah
subduksi, dimana lempeng samudera menelusup ke bawah lempeng benua.
Kejadian
gempa bumi yang menimbulkan gelombang tsunami sehingga menyapu sejumlah
negara dan menimbulkan korban jiwa puluhan ribu jiwa, bermula dari
pergeseran lempeng bumi pada lapisan litosfir di bawah laut. Pergeseran
lempeng tersebut terjadi akibat pertemuan lempeng Australia di bagian
Selatan dengan Lempeng Euroasia di bagian Utara. Pertemuan antarkedua
lempeng tersebut menimbulkan salah satu lempeng terdorong ke bawah.
Pergeseran
lempeng menimbulkan getaran yang disebut gelombang seismik. Gelombang
tersebut bergerak ke segala arah menjauhi sumber getaran di dalam bumi.
Ketika gelombang tersebut mencapai permukaan bumi, maka getarannya
menimbulkan kerusakan, dan sangat dipengaruhi kekuatan dan jarak dari
sumber gempa.
Gerakan vertikal dari dasar laut akan menaikkan
atau menurunkan air yang berada di atasnya. Kejadian itu akan mendorong
gelombang bergerak keluar. Gerakan yang semula tidak terasa dari dalam
laut, tiba-tiba muncul sebagai tsunami yang menghantam pinggir pantai.
Tanah
longsor yang terjadi di dasar laut serta runtuhan gunung api juga dapat
mengakibatkan gangguan air laut yang dapat menghasilkan tsunami.
Demikian pula halnya dengan benda kosmis atau meteor yang jatuh dari
atas. Jika ukuran meteor atau longsor ini cukup besar, dapat terjadi
mega tsunami yang tingginya mencapai ratusan meter.
Kesimpulan Bang Bro tentang terapan fluida dalam kehidupan sehari-hari
Jadi, pada dasarnya terdapat dua hukum yang berlaku dalam mekanika
fluida, yaitu: statika dan dimanika. Contonya air, patuh pada hukum
Hidrostatika (misalnya hukum Archimedes) dan juga patuh pada hukum
Hidrodinamika. Dalam gas/udara berlaku hukum aerosatika dan hukum
aerodinamika.
Contoh pemanfaatan hukum:
a. Hidro statika: transportasi dengan kapal laut.
b. Aerstatika: balon udara, Zepellin.
c. Aerodinamika: pesawat udara, peluru kendali.
d. Hydrodinamika: turbin air dan baling-baling kapal laut, permainan selancar diair.
Yang termasuk dalam Fluida adalah :
a.benda cair: air,minyak,bensin,olie, dsb
b. gas: udara, oksigin, hidrogin, nitrogin, dsb
e. gas yang dijadikan cair: LPG, LNG,dsb
f. gas yang mengembun atau zat cair berbentuk uap: uap air, uap spiritus, uap bensin.dsb
Dari
contoh kita dapat memperkirakan apa manfaat fluida dan perannya bagi
kehidupan sehari-hari. Tanpa ada fulida (misalnya air) maka tak mungkin
terjadi kehidupan (living organisme). tanpa oksigen juga manusia akan
segera punah.