Perbedaan Hukum Kekekalan Massa & Hukum Kekekalan Momentum Dalam Aliran Fluida

Assalammu'alaikum Teman-teman☺

kali ini Tugas Kuliah akan membahas sedikit tentang Perbedaan Hukum Kekekalan Massa & Hukum Kekekalan Momentum Dalam Aliran Fluida.

1. Persamaan Continuitas (Continuity Equation) = Kekekalan Massa

Hukum Kekekalan Massa menyatakan bahwa tidak ada massa yang diciptakan maupun dimusnahkan meskipun terkena reaksi (Potter & Wiggert, 2008). Jika dinyatakan secara matematis, Hukum Kekekalan Massa dapat dinyatakan sebagai perubahan massa terhadap waktu sama dengan nol.

Hukum Kekekalan Massa digunakan untuk memperoleh persamaan kontinuitas fluida. Massa aliran fluida yang mengalir pada pipa konstan, karena tidak ada massa yang timbul maupun hilang meskipun luas penampang pipa berubah-ubah. Hal ini berarti bahwa massa aliran fluida kekal, sehingga Hukum Kekekalan Massa digunakan untuk memperoleh persamaan kontinuitas fluida.

Persamaan continuitas berbicara tentang hukum kekekalan massa fluida sepanjang aliran. Untuk dapat memahami lebih mudah tentang ini, kita ambil contoh sehari-hari. Pernahkah kalian mainan selang waktu kecil?. Adakalanya dulu kita sering iseng  menutupi sebagian ujung selang agar airnya ngalirnya “kenceng”. Nah, sederhananya seperti itu. Alam akan “memaksa” agar massa yang mengalir sepanjang pipa konstan. Supaya massa alirannya konstan, maka kecepatan aliran pada penampang pipa kecil harus lebih cepat, dan kecepatan aliran pada penampang besar harus lebih lambat. Biar lebih paham, kalian bisa lihat gambar dibawah ini:

Persamaan kontinuitas berlaku untuk:

    a. Untuk semua fluida (gas atau cairan),

    b. Untuk semua jenis aliran (laminer atau turbulen),

    c. Untuk semua keadaan (steady dan unsteady),

    d. Dengan atau tanpa adanya reaksi kimia di dalam aliran tersebut.

2. Persamaan Momentum (Momentum Equation) = Kekekalan Momentum

        Hukum kekekalan momentum diturunkan dari Hukum Newton II (Persamaan Momentum Linear).

Momentum:

- Linear: Hasil kali massa dan kecepatan

- Angular (sudut), untuk benda yang bergerak melingkar.

        Prinsip kekekalan momentum, momentum suatu sistem konstan bila tidak ada gaya yang berkerja pada sistem. Prinsip ini berguna untuk menganalisis tumbukan atau ledakan.

         Wah, panjang bener persamaanya, keliatannya rumit. Ya, memang rumit teman. Beginilah gambaran alam semesta bekerja, padahal ini baru persamaan untuk aliran doang, belum yang lainnya Subhanallah, betapa besarnya Sang Pencipta. Oke, kembali ke topik. Hukum kekekalan momentum berbicara tentang kekalnya momentum di sepanjang aliran dan dapat berubah ke dalam bentuk lain, yakni gaya (force) begitu pula sebaliknya. Persamaan momentum ini dicetuskan oleh 2 ilmuan bernama Navier dan Stokes. Jadi, nama resminya adalah persamaan navier-stokes. Sebenernya hukum navier-stokes ini turunan dari hukum newton ke-2 ∑F=ma seperti yang dikatakan sebelumnya. Bedanya adalah hukum ini diimplementasikan pada fluida. Alhasil, jadi lebih rumit. Ringkasnya begini, persamaan navier-stokes adalah hukum newton yang terjadi pada aliran fluida. Biar lebih jelas, bisa lihat gambar dibawah:

        Dari persamaan diatas dapat kita ketahui bahwa ada 3 gaya yang memengaruhi gerakan fluida yaitu:

1. Gaya akibat perbedaan tekanan,

2. Gaya akibat gravitasi,

3. Gaya akibat gesekan fluida.

        Walaupun gambar dan rumusnya rumit, pada kenyataanya beberapa parameter akan diabaikan sehingga perhitungan akan menjadi lebih sederhana.

Nah teman-teman itulah tadi sedikit pembahasan tentang Perbedaan Hukum Kekekalan Massa & Hukum Kekekalan Momentum Dalam Aliran Fluida, semoga pembahasan ini dan pembahasan lainnya yang Tugas Kuliah tulis pada blog ini bisa mudah dipahami dan juga semoga bermanfaat.

Nantikan postingan berikutnya dari TUGAS KULIAH, Terimakasih, wassalam☺