GERAK ELEMEN FUIDA

Assalammu'alaikum Teman-teman☺

kali ini Tugas Kuliah akan membahas sedikit tentang Gerak Elemen Fluida.

       Fluida dapat bergerak. Gerak elemen fluida ditentukan oleh gerak partikel- partikelnya. Ada tiga macam gerak utama elemen fluida, translasi, deformasi, dan rotasi. Deformasi terdiri dari dua perubahan, yaitu deformasi linier atau biasa disebut dilatasi, dan deformasi sudut. 

Gambar Analisa dasar gerakan partikel fluida yang berbeda.

        Sesuai elemen bujur sangkar ABCD yang sangat kecil sekali dari area dx dy pada saat waktu t dan elemen yang sama ketika waktu t+dt : A₁B₁C₁D₁.  Kecepatan dari A dan D adalah u, dan kecepatan dari B dan C adalah du=u+(u/y)dy karena AB=dy dan u dalam kasus ini adalah hanya berfungsi sebagai y saja. Dalam hal ini sangat mungkin jika ABCD ke A₁B₁C₁D₁.dengan mengikuti langkah-langkah berikut:

a. Sebuah gerak translasi yang diberi tanda ; kecepatan transisinya adalah u,

b. sebuah gerak rotasional yang berbelok diagonal berturut-turut,

c. sebuah deformasi yang di pindah dari C3 ke C₁ dan B3 ke B_1.

1. Translasi

        Gerak translasi terjadi pada gerak partikel fluida yang homogen atau pergerakan yang tidak disertai perubahan kecepatan. Sehingga partikel fluida hanya berpindah tempat dan tidak berubah bentuk. Umumnya penentuan jarak perpindahan suatu titik pada translasi adalah dengan mengalikan kecepatannya dengan waktu tempuh lalu ditambah dengan posisi awal titik. Jika magnitudo kecepatan tidak seragam di semua titik, maka secara sederhana jika diketahui bahwa kecepatan di titik satu adalah u, maka kecepatan di titik dua sejauh dx dari titik satu adalah u ditambah dengan turunan u terhadap sumbu   x   (perubahan   komponen   kecepatan   u   terhadap   sumbu   x).   Untuk menghitung jarak perpindahan titik dua menggunakan konsep yang sama, yaitu kecepatannya, u ditambah perubahan u terhadap waktu dikalikan dengan waktu tempuh lalu ditambah dengan posisi awal titik dua tersebut.

Ketika sebuah partikel berpindah-pindah kemudian sisi dari elemen segi empat berjejer paralel pada sebuah sumbu, dan membentuk sebuah bentangan konstan, ini hanya gerak perpindahan. Hal ini berarti tidak ada jarak yang bergantung dari komponen kecepatan. Perpindahan dapat terjadi sepanjang garis lurus atau garis bengkok (kurva). 

Gambar Gerak Perpindahan

        Ketika Jika x, y dan z adalah koordinar dari A saat waktu t. Kemudian x+x, y+y dan z+z adalah koordinat pada waktu t+t. Perpindahan gerak yang digambarkan oleh persamaan sebagai berikut:

Dx=u Dt                       dx=u dt

Dy=v Dt           or         dy=v dt

Dz=w Dt                      dz=w dt

2. Deformasi

        Deformasi terbagi menjadi dua yaitu:

a. Dilatasional (linear deformation)

1)2)

Gambar 1) Deformasi dilatasional partikel fluida dalam aliran konvergen, 2) Komponen dari deformasi dilatasional

        Deformasi yang terjadi dimana bidang elemen yang semula tegak lurus dalam deformasinya, gerakan elemen ini tidak merubah sudut tetapi membuat elemen menjadi tambah panjang maupun pendek tanpa merubah bentuk. Dalam aliran yang memusat, kecepatan mempuyai sebuah kecenderungan untuk menambah alur sepanjang partikel. Oleh karena itu, kecepatan dari tepi garis tegak lurus terhadap vektor V (atau terhadap garis arus) yang tidak sama. Partikel menjadi lebih panjang dan lebih kecil. Dalam hal ini dilatasional atau deformasi linear telah terlapisi pada sebuah perpindahan yang telah di sediakan oleh sudut diantara sisinya dan tidak boleh diubah.

b. Deformasi Anguler (Tegangan Geser)

Gambar Deformasi Anguler

        Deformasi bersudut ( anguler ) mungkin digambarkan oleh sifat dari sebuah partikel fluida berikut tanpa fungsi friksi sekitar sebuah tekukan. Dalam masalah yang sama arus fluida di sekitar tekukan, melalaikan efek dari friksi, velotisitas punya sebuah kesempatan untuk menjadi besar di dalam dari pada dari luar dari tekukan. Hukum V x R = konstan kira-kira mungkin akan bekerja ketika V adalah velositas dan R adalah radius dari kurva dari alur. Karenanya jika partikel A adalah sudut dari segitiga ABCD, pada sisi AB dari segitiga berpindah lebih besar velositasnya dari pada sisi CD dan inilah deformasi sudut. Deformasi angular ini cukup untuk bisa perbedaan dari velositas antara AB dan CD.

3. Rotasi

        Gerak rotasi hanya berputar merubah koordinat saja tanpa merubah bentuk atau tanpa distorsi. Syarat terjadinya rotasi adalah jika kecepatan suatu sumbu adalah fungsi dari sumbu-sumbu yang lain. Sebagai contoh, kecepatan pada arah sumbu-x merupakan fungsi dari sumbu-y dan sumbu-z. Salah satu contoh gerak rotasi adalah fluida yang menuruni jeram yang curam. Pada bagian atas, tepat sebelum fluida meluncur turun, fluida tidak mengalami gerak rotasi karena aliran fluida perbedaan kecepatannya tidak terlalu besar. Setelah fluida berada di posisi yang lebih curam, gerak rotasi terjadi. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan kecepatan akibat gesekan dengan dinding. Secara ringkas perubahan posisi elemen fluida dapat dilihat dari faktor-faktor dilatasi, deformasi sudut dan rotasi.

Gambar persamaan deformasi dan deformasi

Gerakan fluida di alam biasanya akan melakukan gerakan ketiga jenis fluida secara langsung, sehingga dapat digambarkan dalam persamaan :

Dimana 2x, 2h, dan 2z adalah komponen dari sebuah vektor yang mempresentasikan viskositas partikel fluida.

Nah teman-teman itulah tadi sedikit pembahasan tentang gerak elemen fluida, semoga pembahasan ini dan pembahasan lainnya yang Tugas Kuliah tulis pada blog ini bisa mudah dipahami dan juga semoga bermanfaat. 

Nantikan postingan selanjutnya dari TUGAS KULIAH, Terimakasih, wassalam☺