Teori Mekanika Fluida

 

 Mekanika fluida merupakan disiplin ilmu bagian dari bidang mekanika terapan yang mengkaji perilaku dari zat - zat cair dan gas dalam keadaan diam ataupun bergerak. Bidang mekanika ini jelas mencakup berbagai persoalan yang sangat bervariasi, mulai dari kajian mengenai aliran darah di saluran - saluran kapiler sampai pada kjian aliran minyak mentah yang melewati sebuah negara melalui pipa berdiameter 4 feet sepanjang 800 mil. Pada dasarnya, prinsip teori mekanika fluida diperlukan untuk menjelaskan mengapa pesawat terbang dibuat berbentuk streamline dengan permukaan mulus demi efisiensi penerbangan yang terbaik, sedangkan bola golf dibuat dengan permukaan berlubang-lubang untuk meningkatkan efisiensinya. Dari situ bisa dilihat bahwa sangat banyak hal - hal menari yang bisa dijawab dengan menggunakan teori mekanika fluida yang sebenarnya relatif sederhana.

Teori mekanika fluida berhubungan erat dengan fluida. Sebenarnya, apakah fluida itu? Secara sederhana fluida bisa diartikan sebagai zat cair. Namun pada kenyataannya tidak semua zat cair bisa dikategorikan sebagai fluida. Secara khusus, fluida diartikan sebagai zat yang berdeformasi terus - menerus selama dipengaruhi suatu tegangan geser. Sebuah tegangan (gaya per satuan luas) geser terbentuk bila sebuah gaya tangensial bekerja pada sebuah permukaan. Dari definisi tersebut bisa dilihat bahwa perbedaan antara benda padat dan fluida dapat dijelaskan secara kualitatif berdasarkan struktur molekulnya, pembedaan yang lebih spesifik didasarkan pada bagaimana zat tersebut berdeformasi dibawah suatu beban luar yang bekerja. 

Fluida sendiri dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu fluida bergerak / dinamika fluida dan fluida tak bergerak/statika fluida. Ditinjau dari jenis zatnya, fluida bisa dibedakan menjadi zat cair dan gas. Gas dan cairan dibedakan karena gaya kohesinya yang berlainan. Cairan mempunyai molekul - molekul yang saling terikat dengan gaya kohesi yang relatif kuat, sedangkan molekul gas tersusun secara jarang antara yang satu dengan yang lainnya serta terikat dengan gaya kohesi yang dapat diabaikan. Cairan cenderung mempertahankan bentuk sesuai dengan bentuk wadahnya, sedangkan gas bebas berekspansi sampai terdapat dinding padat yang membendungnya. Perbedaan yang lain, cairan jika dimasukkan ke dalam bejana yang terbuka dan dibawah pengaruh gaya gravitasi cairan akan membentuk permukaan bebas. Berbeda dengan gas yang tidak akan bisa membentuk permukaan bebas namun bisa membentuk suatu atmosfer.
http://carapedia.com/teori_mekanika_fluida_info2341.html

HUKUM ARCHIMEDES

Eksperimen Fisika Dasar I









oleh


Tia Miftahul Khoiriyah 1201912

Muhammad Miftah W 1200000

Tania Rahmatul Hasanah 1200000




PROGRAM STUDI FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

BANDUNG

2013

I. Tujuan menentukan massa jenis zat padat dan zat cair berdasarkan hukum Archimedes.


II. Dasar Teori


Massa Jenis (Kerapatan), sebuah sifat penting dari zat yang merupakan rasio massa terhadap volumenya, yang dinamakan dengan kerapatan :

Dalam hal ini, adalah massa jenis benda (kg.m-3), m adalah massa benda (kg), dan V adalah volume (m-3). Bila kerapatan suatu benda lebih besar dari pada kerapatan air, maka benda akan tenggelam dalam air. Bila kerapatannya lebih kecil benda akan mengapung. Massa jenis suatu benda bersifat tetap artinya jika ukuran benda diubah massa jenis benda tidak berubah. Ketika ukuran massa dan volume diperbesar, massa jenis benda tersebut akan tetap. Hal ini disebabkan oleh kenaikan massa benda atau sebaliknya kenaikan volume benda diikuti secara linier dengan kenaikan volume bendaataumassabenda. Sedangkan harga massa jenisnya sendiri berbanding terbalik dengan volume benda.
Dalam eksperimen ini, kita akan menentukan massa jenis suatu benda melalui penerapan Hukum Archimmides: setiap benda yang tenggelam sebagian atau seluruhnya dalam suatu fluida, akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda itu. Melalui pemahaman ini kita akan membandingkan harga massa jenis yang dihitung secara konfensional (hitung massa dan volume) dan yang menggunakan menerapkan hukum Archimides.


Besarnya gaya keatas suatu benda yang dicelupkan dalam zat cair dapat dinyatakan dengan :


Fa = W-W’ dan gaya keatas itu memenuhi hubungan Fa = ρ v g. dengan V adalah volume zat cair yang dipindahkan oleh benda itu dan nilainya sama dengan volume benda yang tercelup dalam zat cair, ρ adalah massa jenis zat cair dan g adalah percepatan gravitasi.


Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke atas (Fa) dari zat cair itu. Dalam hal ini ada tiga peristiwa daya apung (bouyancy) yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya tersebut yaitu seperti berikut:


1. Daya apung positif (positive bouyancy) yaitu bila suatu benda mengapung. Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan mengapung jika berat benda (w) lebih kecil dari gaya ke atas (Fa)


w < Fa, ρb < ρa


2. Daya apung negatif (negative bouyancy) : bila suatu benda tenggelam. Benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (w) lebih besar dari gaya ke atas (Fa).


w > Fa, ρb > ρa


3. Daya apung netral (neutral bouyancy) : bila benda dapat melayang. Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (w) sama dengan gaya ke atas (Fa) atu benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbang.

w = Fa, ρb = ρa

III. Alat dan Bahan :

1. Jangka sorong 1 buah.

2. Neraca pegas 1 buah

3. Neraca Ohaus Cent O Gram 1 buah

4. Aerometer [untuk massa jenis < 1gr/cm3] 1 buah

5. Aerometer [untuk massa jenis > 1gr/cm3] 1 buah

6. Gelas ukur 3 buah

8. Benda padat homogen dan beraturan 1 buah

9. Loop 1 buah

10. Air, minyak goreng, dan gliserin secukupnya

Geothermal Energy

Benefits of Geothermal Heating and Cooling

Fungsi Gelombang Dapat Diukur Secara Langsung

Fungsi gelombang pertama kali diciptakan oleh fisikawan Austria Erwin Schrodinger, untuk menangani salah satu fenomena dunia kuantum dualisme gelombang partikel. Namun, fungsi gelombang itu sendiri tidak memberikan gambaran fisik apa pun sampai Max Born mengusulkan untuk mengkuadratkan nilai mutlaknya. Selanjutnya, amplitudo fungsi gelombang yang telah dikuadratkan itu ditafsirkan sebagai kemungkinan menemukan partikel berada pada tempat dan saat tertentu. Bersamaan dengan itu, Born juga memperkenalkan metode pengukuran di bawah aturan-aturan yang ditetapkannya.

Dalam perkembangan selanjutnya para ahli menggunakan metode pengukuran tak langsung yang dikenal dengan tomografi kuantum. Dengan estimasi bahwa fungsi gelombang konsisten terhadap berbagai kumpulan hasil pengukuran, mereka melakukan banyak pengukuran, mencatat hasilnya dalam tabel yang nantinya digunakan untuk memprediksikan nilai-nilai pada kolom yang kosong. Jeff Lunden, seorang peneliti dalam bidang terkait mengibaratkan metode ini seperti meneliti sebuah gelombang air dengan cara menyinarinya dengan cahaya yang digerak-gerakkan lalu mengukur bayangannya di dasar kolam. Namun metode pengukuran tak langsung ini hanya melipat-gandakan masalah dalam menentukan fungsi gelombang. Lagipula fungsi gelombang terlalu rapuh, seperti gelembung sabun yang mudah pecah ketika disentuh untuk diteliti. Fisikawan Sanford, Onur Hosten bahkan menyatakan bahwa mengukur fungsi gelombang itu saja nyaris tidak mungkin dilakukan.

Tetapi kini tim fisika Kanada yang dikepalai oleh Jeff Lundeen berhasil menemukan cara baru untuk mengukur fungsi gelombang, bahkan secara langsung. Mereka menggabungkan sistem pengukuran kuat yang memberikan kepastian yang mantap tetapi menghancurkan fungsi gelombang, dan pengukuran lemah yang memberikan informasi yang kurang pasti namun hanya merusak sebagian kecil darinya.

Lundeen dkk. mendemonstrasikan hasil kerja mereka dengan bantuan banyak foton-tuggal sebagai partikel uji. Foton-foton itu ditransmisikan melalui serat optik dengan tujuan agar mereka mempunyai fungsi gelombang yang sama. Setelah ditembakkan, lalu foton itu dipolarisasikan sehingga mereka mendapat dua variabel dari satu keadaan foton untuk diukur. Pertama mereka mengukur lokasinya secara kasar, hal ini mengakibatkan fungsi gelombang itu tetap stabil. Kemudian sisa foton digunakan untuk mengukur momentumnya secara akurat dan akhirnya memetakan fungsi gelombangnya. Intinya, pengukuran pertama dikerjakan dengan cara halus sehingga tidak membatalkan hasil dari pengukuran kedua. Sayangnya, metode ini hanya berlaku jika telah diketahui secara pasti bahwa foton-foton uji itu memiliki keadaan kuantum yang sama.

Dengan demikian, tim tersebut tidak hendak menggugurkan mekanika kuantum. Nyatanya, prinsip ketidakpastian Heinsenberg masih berlaku. Mereka tidak memperkenalkan metode yang lebih baik untuk menjelaskan fenomena kuantum, mereka hanya memperkenalkan “metode lain” semata. Selain itu, untuk sementara partikel tunggal yang diuji baru foton. Meskipun begitu ini bukan berarti sebuah kegagalan, justru temuan tim Lundeen ini merupakan kemajuan. Ia memprediksikan, dalam waktu dekat metodenya juga dapat disesuaikan untuk mengukur fungsi gelombang partikel-partikel lain seperti ion, molekul dan elektron.

Sumber :
http://www.nature.com/nature/journal/v474/n7350/full/nature10120.html
http://www.sciencenews.org/view/generic/id/330958/title/Wave_function_directly_measured_

 www.forumsains.com/artikel/fungsi-gelombang-dapat-diukur-secara-langsung/