Penerapan Fluida a. Penerapan Fluida dalam Teknik Sipil 1. Saluran air
Selain memberikan banyak manfaat, air juga dapat memberikan dampak
yang
negatif
jika
pengolahannya tidak lakukan secara baik. Hal ini lebih terfokus pada sistem instalasi pengairan atau lebih dikenal
dengan
Pengairan
istilah
yang
drainase.
kurang
baik
membuat air terbuang percuma, misalnya kerusakan bahan bangunan
Gambar : Saluran
oleh tetesan air yang merembes di pipa. Oleh sebab itu, pemasangan instalasi harus menggunakan perhitungan yang baik. Dalam ilmu fisika, cabang ilmu yang cocok adalah mekanika fluida. Hal ini dikarenakan mekanika fluida merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari keseimbangan dan gerakan gas maupun zat cair serta gaya tarik dengan benda sekitarnya di sekitarnya yang dilalui saat mengalir serta membahas hukum keseimbangandan gerakan fluida dan fluida dan aplikasinya untuk hal-hal yang praktis. Adapun sasaran pokok dari cabang ilmu ini adalah aliran fluida yang dikelilingi oleh selubung, seperti s eperti aliran di dalam saluran terbuka dan tertutup.
2. Bendungan Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi waduk, danau, atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air. Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air untuk membuang air yang tidak diinginkan
secara
bertahap
Bendungan berfungsi sebagai: Gambar : Bendungan
atau
berkelanjutan.
Bendungan untuk persediaan air dan irigasi, menampung air dalam waduk. Air ini kemudian dialirkan ke kota – kota atau pertanian dengan menggunakan pipa atau saluran besar.
Bendungan Hydropower, menggunakan air
untuk
menggerakkan
turbin
untuk
membangkitkan listrik. Setelah melewati turbin air kemudian dilepaskan kembali ke sungai yang terletak di bawah bendungan.
Bendungan pembagi aliran air, membagi air ke saluran – saluran lain.
3. Pompa hidram
Pompa hidram merupakan salah satu pompa air yang hemat energi dan ramah lingkungan. teknologi
Pompa tepat
guna
pemompaan dengan momentum
air
hidram
merupakan
dalam
bidang
menggunakan tenaga
(water
hammer)
untuk
menaikkan air, sehingga pompa hidram salah satu pompa air yang tidak menggunakan BBM dan listik. Gambar : Pompa hidram 4. Terusan Panama
Gambar : Terusan Panama
Terusan Panama adalah terusan yang dibuat untuk mempersingkat perjalanan kapal kapal dagang maupun komersil di negara bagian Amerika. Prinsip kerja hukum pascal berlaku pada terusan panama ini, dikarenakan proses pengangkatan kapal dengan menaikkan volume air sehingga kapal terangkat.
5. Dermaga Apung Dermaga
apung
merupakan
konsep Archimedes karena massa jenis kubus yang lebih kecil daripada massa jenis air,
sehingga kubus-kubus yang
digunakan untuk dermaga apung itu mengapung.
Atau
gaya
apung
yang
dimliki kubus-kubus tersebut lebih besar daripada gaya beratnya Gambar : Dermaga Apung b. Penerapan Fluida dalam Kehidupan Sehari-hari 1. 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. Tekanan yang kita berikan pada pengisap yang penampangnya kecil diteruskan oleh minyak Gambar : Dongkrak Hidrolik
(zat cair) melalui pipa menuju ke pengisap yang penampangnya
besar.
Pada
pengisap
besar
dihasilkan gaya angkat yang mampu menggangkat beban.
2. 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
Gambar : Mesin Hidrolik
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]. 3. Kapal Laut
Gambar : Kapal Laut
Badan kapal yang terbuat dari besi dibuat berongga. Hal ini menyebabkan volum air laut yang dipindahkan oleh badan kapal menjadi sangat besar. Gaya keatas sebanding dengan volum air yang dipindahkan, sehingga gaya keatas menjadi sangat besar. Gaya keatas ini mampu mengatasi berat total kapal, sehingga kapal laut mengapung di permukaan laut. Kapal laut di desain di pabrik dengan kapasitas muatan maksimum tertentu sedemikian rupa sehingga kapal laut tetap mengapung dengan permukaan air masih jauh dari bagian geladak. Gambar diatas menunjukan bagian kapal laut yang terbenam dalam air laut untuk kapal yang sama tetapi berbeda muatan. Gambar kiri untuk berat kapal kosong (tidak bermuatan) dan kapal kanan untuk yang bermuatan. Tampak bahwa untuk berat kapal yang bertambah karena muatan harus diimbangi oleh gaya keatas yang harus bertambah besar oleh karena itu, kapal lebih terbenam di dalam air laut agar volum air yang digantikan oleh kapal itu bertambah.
4. Kapal Selam Penerapan hukum Archimedes juga dilakukan pada prinsip kapal selam. Dimana sebuah kapal selam memiliki tangki pemberat, yang terletak diantara lambung sebelah dalam dan lambung sebelah luar. Tangki ini dapat diisi dengan udara atau air. Untuk dapat membuat kapal selam terbenam kedalam air laut, beratnya harus ditambah sehingga lebih besar daripada gaya keatas . Hal ini dilakukan dengan membuka katup- katup yang memungkinkan air laut masuk kedalam tangki pemberat. Sewaktu air laut masuk melalui katup-katup yang terletak di bagian bawah tangki pemberat, air laut tersebut mendorong udara dalam tangki keluar melalui katup-katup yang terletak di bagian atas. Air laut jauh lebih berat daripada udara, sehingga berat total kapalselam menjadi lebih besar dan membuat kapal selam terbenam. Jika kapal selam dikehendaki menyelam pada kedalaman tertentu, maka awak kapal harus mengatur volum air laut dalam tangki pemberat sedemikian sehingga berat total sama dengan gaya keatas. Pada saat tersebut kapal selam melayang pada kedalaman tertentu dibawah permukaan laut. Untuk membuat kapal selam mengapung kembali, udara dipompakan ke dalam tangki pemberat. Udara ini menekan air laut sehingga air laut keluar melalui katup-katup bagian bawah. Udara jauh lebih ringan daripada air laut sehingga berat total kapal selam menjadi lebih ringan dan kapal selam mengapung kembali.
Gambar : Kapal Selam
5. 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.
Gambar : Pesawat terbang
Gambar : Asas Bernouli
