Fluida merupakan zat yang bisa mengalir, yang mencakup zat cair, air dan juga gas. Susu, minyak pelumas, dan air dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lainya. Zat gas juga termasuk dalam fluida karena dapat berpindah /mengalir ke suatu tempat, contohnya udara.
Fluida merupakan factor penting bagi kehidupan karena setiap hari membutuhkannya. Pesawat udara terbang melaluinya, kapal laut terapung dan tenggelam didalamnya, Air diminum setiap hari. Fluida dapat dibagi menjadi dua, yaitu :
A. Fluida Statis
Fluida statis merupakan jenis fluida yang diam atau dalam fase tidak bergerak. Atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tidak ada perbedaan kecepatan antara partikel fluida dan tidak memiliki gaya geser. Contoh fenomena fluida statis terbagi menjadi statis sederhana dan tidak sederhana. Contoh fluida statis sederhana yaitu air di dalam bak yang tidak dikenai gaya apapun, seperti angin, panas dll. Contoh fluida statis tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan seragam tiap partikel di berbagai lapisan.
1. Sifat-sifat Fluida
Sifat fluida bisa ditentukan dan dapat dipahami dengan jelas saat fluida berada di keadaan diam.
a. Massa Jenis
Perbandingan antara besi dan kayu, lebih berat besi daripada kayu. Pernyaat itu ternyata kurang tepat karena segelontong kayu besar lebih berat daripada sebuah bola besi. Tepapi pernyataan yang tepat yaitu besi lebih padat daripada kayu, setiap benda memiliki kerapatan yang berbeda-beda. Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg/m-3). Massa jenis berfungsi sebagai penentu zat, setiap zat memiliki massa berbeda. Dalam satu zat berapapun massanya dan volumenya akan memiliki massa jenis sama.
b. Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan disebabkan karena interaksi molekul zat cair di permukaan itu. Bagian dalam cairan molekul dikelilingi molekul lain disekitarnya, tapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain diatas molekul cairan itu. Hal tersebut membuat timbul gaya pemulih yang menarik molekul jika molekul dinaikan menjauhi permukaan, oleh molekul di bawah permukaan cairan. Jadi Tegangan permukaan adalah kecenderungan permukaan zat cair yang menegang hingga permukaan seperti ditutupi lapisan elastis
c. Kapilaritas
Tegangan permukaan juga berperan pada fenomena menarik yaitu kapilaritas. Contohnya adalah minyak tanah yang dapat naik ke sumbu kompor. Sementara pada dinding rumah saat musim hujan akan basah juga karena terjadi gejala kapilaritas. Jadi gejala kapilaritas adalah gejala naik turunya zat cair di dalam pipa kapiler, permukaan zar cair cekung atau cembung disebut meniscus. Ada dua penyebab gejala kapiler yaitu adhesi dan kohesi. Kohesi merupakan gaya tarik menarik antar molekul yang sama jenis. Adhesi adalah gaya tarik menarik molekul dengan berbeda jenis.
d. Viskositas
Viskositas adalah pengukur dari ketahanan fluida yang diubah dengan tekanan maupun dengan tegangan. Ketahanan internal fluida mengalir dan mungkin bisa difikirkan sebagai pengukur pergeseran fluida.
2. Mekanika Fluida
a. Fluida Newtonian vs non Newtonian
Fluida Newtonian yaitu fluida yang tegangann gesernya berbanding lurus dengan linier gradient pada arah tegak lurus dengan bisang geser. Fluida ini akan mengalir terus tanpa dipengaruhi gaya yang bekerja. Contohnya air merupakan fluida newtonial yang memiliki property fluida meskipun diaduk. Tepi jika fluida non newtonial diaduk maka akan tersisa suaitu lubang.
b. Aliran Fluida
- Aliran Laminar, merupakan aliran yang bergerak dalam lapisan dengan satu lapisan meluncur secara lancar
- Aliran Turbulen, merupakan aliran pergerakan dari partikel fluida yang sangat tidak menentu.
- Aliran Transisi, merupakan aliran peralihan dari lamina ke turbulen.
B. Fluida Dinamis
Fluida Dinamis ini adalah fluida berupa zat cair/ gas yang bergerak.
1. Besaran Dalam Fluida Dinamis
a. Debit aliran (Q)
Jumlah volume fluida yang megalir persatuan waktu :
Dimana
Q = debit aliran (m3/s)
A = luas penampang (m2)
V = laju aliran fluida (m/s)
b. Hokum Bernoulli
Hokum bernouli merupakan hokum dengan landasan terhadap hokum kekekalan energy yang dialami aliran fluida. Pernyataan dari hokum ini adalah jumlah tekanan (p), energy kinetic per satuan volume dan energy potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama setiap titik sepanjang arus.
Dimana :
p = tekanan air (Pa)
v = kecepatan air (m/s)
g = percepatan gravitasi
h = ketinggian air
Penerpan Dalam Teknologi
Pesawat Terbang
Gaya angkat dari pesawat terbang yang kita lihat selama ini bukan dari mesin, tetapi pesawat terbang memanfaatkan hokum Bernoulli. Hokum itu membuat laju aliran udara tepat dibawah sayap, karena laju aliran diatas lebih besar. Maka akan mengakibatkan tekanan di atas pesawat lebih kecil dari tekanan dari bawah. Terjadi gaya angkat pesawat dari selisih antara tekanan diatas dan dibawah kali luas efektif pesawat.
Keterangan :
p = masa jenis udara (kg/m3)
va = kecepatan aliran udara pada bagian atas pesawat (m/s)
vb = kecepatan aliran udara di bagian bawah pesawat (m/s)
F = gaya angkat pesawat (N)
