6-Kesetimbangan Benda Terapung

Click here to load reader

  • date post

    17-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    52
  • download

    1

Embed Size (px)

description

Mekanika Fluida

Transcript of 6-Kesetimbangan Benda Terapung

  • KESEIMBANGAN BENDA TERAPUNGKESEIMBANGAN BENDA TERAPUNG

    h

    W = berat benda

    Ga a horisontalh1. h1.

    h1

    h

    Gaya horisontalsama (saling) meniadakan

    Gaya vertikaltidak sama

    W h2tidak sama

    Resultan gaya vertikalgaya apung

    h2. h2.

    JikaJikaW > gaya apung benda tenggelamW = gaya apung benda melayangW < gaya apung benda terapung

    Dijelaskan dg HK. ARCHIMEDES

  • Hk. Archimedes :

    Benda yang terapung atau terendam dalam zat cair akan

    mengalami gaya apung yang besarnya sama dg berat z.c. yang

    dipindahkan benda tersebut.

    B C

    d G

    FG

    Fd

    d GB

    FB

    D

    EFxFx

    G B

    DA

    G

    xFx

    G = B (Pusat berat berimpit pusat apung)

    Fu

    G B (Pusat berat berimpit pusat apung)

  • Gaya gaya yang bekerja:

    - Gaya tekanan hidrostatis (pada seluruh permukaan)

    - Gaya berat benda, FG

    Proyeksi vertikal dari gaya horisontal:

    - sama dan berlawanan arah benda diam

    Gaya tekanan ke bawah (Fd) gaya tekanan ke atas (FU)

    kedalaman rata2 tidak sama

    perbedaannya = gaya apung

    Fd = berat zat cair dg volume ABCDEA

    FU = berat zat cair dg volume ABCDGA

    FB = gaya apung berat zat cair yg dipindahkan benda

    FB > FG benda terapung

    FU = FG benda melayang (terendam)

    FB < FG benda tenggelam

  • Tekanan pada benda terendamTekanan pada benda terendam

  • STABILITAS BENDA TERENDAM & TERAPUNGSTABILITAS BENDA TERENDAM & TERAPUNG

    Benda terendam/terapung dlm keseimbangan stabil bila benda

    tidak dipengaruhi oleh gangguan kecil yg mencoba utk

    membuatnya tidak stabil

    >< keseimbangan tidak stabil>< keseimbangan tidak stabil

    G=B

    Jika benda homogen pusat berat (G) berimpit pusat apung (B)

    Jika benda tidak homogen pusat berat tidak berimpit pusat

    apung

  • BENDA TERENDAMBENDA TERENDAM

    Stabil bila pusat berat G di bawah pusat apung B

    FB FB G G

    B

    FGFGB B B

    FG

    G

    G

    FB

    FBGB

    G

    FG

    FB

    FG

    FB

    G

    Stabil Labil Netral

  • BENDA TERAPUNGBENDA TERAPUNG

    Benda terapung dg pusat berat G di bawah

    pusat apung B keseimbangan stabil

    Benda terapung dg G di atas B dapat stabil ataug g

    tidak stabil

    tergantung letak Meta sentrum

    FGP

    G

    B

    A E

    FBO

  • M

    FG

    A EP

    G

    dF E

    P

    M

    G

    B

    A E G E

    B

    FG F

    B

    P DFBO

    G FBOP.D

    FB

    dAx FG

    M

    P.A

    M

  • Benda dengan pusat apung, B, di bawah pusat berat, G

    Benda digoyangkan terhadap sumbu (melalui P) B B

    (pusat apung berpindah)

    Titik Metasentrum : titik potong antara grs vertikal

    Bila :Bila :

    M berada di atas G stabil

    M berada di bawah G labil

    M = G Netral

    Tinggi Metasentrum ?

    akibat goyangan perubahan gaya apung (penambahanakibat goyangan perubahan gaya apung (penambahan

    penguranagan)

    Ditinjau suatu elemen, luas : dA

    Perubahan gaya apung

    Momen Kopel

    ..dA tgxdFB =Momen Kopel

    ( ) .dA.tg.x.xdAx.tgd 2M ==

  • (1)Itg

    dAxtg2

    =

    = M Momen Inersia = I

    Momen yang ditimbulkan gaya apung thd sumbu simetri

    (1)Itg

    i

    (2)sinBM

    sinBMFM B=

    =

    = Volume z.c.yang dipindahkan

    = sinBM Itg

    =

    =

    BMI

    tgsinkeciluntuk

    sin.BM.Itg

    =

    =

    IBM

    .BMI

    Tinggi Metasentrum

    BGBMGM =

    BGI

    GM =

  • Apabila G di bawah B

    BGI

    GM += Benda selalu stabil

    GM + StabilGM + Stabil

    GM - labil

    I = Momen Inersia bidang yang terpotong air

    = Volume yang dipindahkan

  • HidrometerHidrometerHidrometer adalah sebuah alat untuk mengukur berat jenisg j(specific gravity) suatu zat cair. Hidrometer sering juga disebutaerometer.Alat ini terdiri dari sebuah batang siliner kaca berskala yangAlat ini terdiri dari sebuah batang siliner kaca berskala yangbagian bawahnya membesar dan pada bagian ujungnya diberibeban air raksa, sedemikian sehingga dapat mengapung dengani i k di d l i k di k b j iposisi tegak di dalam zat cair yang akan diukur berat jenisnya.

    Pada hidrometer yang beredar di pasaran, pada batang silinderkaca bagian atas ditandai dengan skala, dan berat jenis dari zatg g , jcair dapat ditentukan oleh kedalaman dimana hidrometermengapung dan bersinggungan dengan muka zat cair.

  • Prinsip kerja hidrometer didasarkan pada konsepgaya apung.g y p g

    Dalam zat cair yang berat (zat cair dengan beratjenis, , tinggi), hidrometer akan terendam lebihdangkal dibandingkan dalam zat cair yang lebihdangkal dibandingkan dalam zat cair yang lebihringan, karena lebih sedikit volume zat cair yangharus dipindahkan untuk menyeimbangkan berathidrometer tersebut; dan demikian sebaliknyahidrometer tersebut; dan demikian sebaliknya.

    Hidrometer dapat dikalibrasi untuk berbagaikegunaan yang berbeda, seperti misalnyab i l t t t k k k dsebagai lactometer untuk mengukur kandungan

    susu (creaminess), sebagai saccharometer untukmengukur kadar gula dalam zat cair, ataub i l h l k k k dsebagai alcoholometer untuk mengukur kadar

    alkohol dalam minuman keras.