SISTEM PENILAIAN KULIAH :

1
(No Transcript)
2

• SISTEM PENILAIAN KULIAH
• Kehadiran 15 ...... Min 75 hadir
• Pek. Rumah1-HECRAS/Tugas1 20 1
• Ujian Tengah Semester 20
• Pek. Rumah2-SoftwarePipa/Tugas2 20 1
• Ujian Akhir Semester 20
• TOTAL 100 .... A
• Buku
• 1. Fundamentals of Fluid Mechanics, BRUCE R.
  MUNSON,
• DONALD F. YOUNG,THEODORE H. OKIISHI
  1 1
• 2. Open_Channel_Flow_2nd_ed.Chaudhry.M.H.
  1
• 3. Peraturan Perencanaan Irigasi Departemen
  Pekerjaan Umum
• 4. Pengaliran Dalam Pipa Dr. Ir. Bambang
  Triatmodjo 2
• 5. Hidrolika Saluran Terbuka Ir. Djoko
  Luknanto PhD 2 1
• 6. http//www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras
  /hecras-download.html

MATA KULIAH HIDROLIKA ( 3 sks )
3
MK HIDROLIKA OPEN CHANNELS (Semester-1)

1. Open Channel vs Close Conduit
2. Sifat-sifat Fluida
3. Properti Saluran Terbuka
4. Tipe-tipe Aliran dalam Saluran Terbuka
5. Persamaan Dasar dalam Hidrolika
6. Distribusi Kecepatan Aliran vertikal/horisontal
7. Aliran Seragam Kehilangan Tenaga/Friksi
8. Komputasi Hidrolika dalam Aliran Seragam
9. Pers. Bernoulli dalam Aliran Berubah Cepat
10. Aliran Kritis, Sub-kritis, Super kritis

4
MK HIDROLIKA COLSED CONDUIT(Semester-2)

1. Bilangan Froude / Fr
2. Aplikasi Persamaan Momentum
3. Aliran Berubah Lambat Laun dan Aplikasinya
4. Klasifikasi Profil Aliran
5. Solusi untuk Persamaan Aliran Berubah Lambat
6. Metode Numerik
7. Bangunan Air
8. Alat Ukur Aliran
9. Pengantar Aliran Fluida Compressible dan
   Persamaan yang Digunakan

5
10 Universitas Terbaik di Indonesia Survai
tahun 2009 Universitas Indonesia
14,54 Institut Teknologi Bandung
13,27 Universitas Gajahmada 11,59 Institut
Pertanian Bogor 11,37 Institut Teknologi
Sepuluh Nov 9,46 Universitas Airlangga
7,61 Universitas Trisakti 7,55 Universitas
Padjajaran 6,51 Universitas Atmajaya
5,37 Universitas Diponegoro 4,41
6
Karakter Juara Mengapa karakter juara penting di
dunia kerja? Jawabnya sederhana dunia kerja
butuh pekerja super. Yang cirinya (hasil survai
pada beberapa BOSS) Mau bekerja keras
9,03 Kepercayaan diri tinggi
8,75 Mempunyai visi ke depan 8,37 Bisa
bekerja dalam tim 8,07 Memiliki perencanaan
yang matang 7,91 Mampu berpikir analitis
7,82 Mudah beradaptasi 7,12 Mampu
bekerja dalam tekanan 5,91 Cakap berbahasa
Inggris 5,27 Mampu mengorganisasi pekerjaan
5,26
7
Tekun belajar bukan satu satunya cara untuk
menjadi lulusan juara. Anda perlu kegiatan
tambahan. Inilah tips dari dunia kerja Aktif
berorganisasi 20,32 Mengasah bahasa Inggris
18,60 Tekun belajar 17,70 Mengikuti
perkembangan informasi 15,98 Memiliki pergaulan
luas 15,07 Mempelajari aplikasi computer
12,32
8
HIDROLIKA
1.1.PENDAHULUAN
Hidrolika adalah bagian dari hidromekanika (hydro
mechanics) yang berhubungan dengan gerak air.
Untuk mempelajari HIDROLIKA mahasiswa harus
memahami tentang kalkulus dan mekanika fluida
lebih dulu. Tidak harus sich ...............
???????
Dengan bekal pengetahuan kalkulus dan mekanika
fluida mahasiswa akan mampu memahami penurunan
persamaan-persamaan dasar dan fenomena aliran
yang pada prinsipnya merupakan fungsi dari
tempat (x,y,z) dan waktu (t).
9
HYDROSTATICS Statika Fluida
HYDRO MECHANICS (Mekanika Cairan)
HYDRODYNAMICS Dinamika/gerak fluida
HYDRAULICS Hidrolika (terapan)
FLUID MECHANICS (MekanikaFluida)
AEROSTATICS Statika Udara
AERO MECHANICS (Mekanika Udara)
THEORITICAL AERODYNAMICS
EXPERIMENTAL AERODYNAMICS
10
APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
11
APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
1.BIDANG JALAN RAYA - Desain saluran drainase
Jalan - Desain ruang bawah jembatan
3
12
APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
2. BIDANG PENGAIRAN
3
13
APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
2. BIDANG PENGAIRAN
3
14
APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
3. BIDANG KONSTRUKSI / GEDUNG BERTINGKAT
15
Yang dipelajari dalam HIDROLIKA
a. ALIRAN saluran terbuka
b. ALIRAN saluran tertutup / pipa.
s
16

• Ditinjau dari mekanika aliran, terdapat dua
• macam aliran yaitu
• aliran saluran tertutup dan
• - aliran saluran terbuka.
• Kedua aliran tersebut dalam banyak hal mempunyai
• kesamaan tetapi ada perbedaan yg prisipal

17

• Apa perbedaan Open Channel/Free flow
• dengan
• Close Conduit/Pipe
  flow ?

18
Perbedaan prinsipnya adalah pada keberadaan
permukaan aliran - aliran saluran terbuka
mempunyai permukaan bebas, shg air bebas
bentuknya - aliran saluran tertutup mempunyai
permukaan tidak bebas karena air mengisi
seluruh penampang saluran.

• aliran saluran terbuka mempunyai
• permukaan yang terhubung dengan atmosfer

- aliran saluran tertutup mempunyai permukaan
tidak terhubungan dengan atmosfer.
19
HUKUM YANG DIGUNAKAN
Persamaan yang dipakai dalam hidrolika Persamaa
n Kontinuitas Q A1 V1 A2 V2 Persamaan
Energi E mgh ½ mV2 Persamaan Momentum
Persamaan Gesekan Persamaan
Bernoulli
20
PARAMETER / karakteristik SALURAN
21
H kedalaman air adalah elevasi atau jarak
vertikal dari permukaan air ke dasar
saluran B Lebar saluran adalah lebar dasar
saluran m z1 atau z2 , kemiringan tampang
saluran / lereng adalah perbandingan
antara horisontal dengan vertikal (1) So i
kemiringan dasar saluran adalah perbedaan
ketinggian dasar saluran huli dan hilir
22
LUAS PENAMPANG SALURAN
RUMUS
ADALAH luas penampang melintang dari
penampang aliran saluran . Penampang aliran
didefinisikan sebagai bagian/porsi dari
parameter penampang aliran yang bersentuhan
(kontak) dengan batas benda padat yaitu dasar
dan/atau dinding saluran. Notasi atau simbol
yang digunakan untuk luas penampang ini adalah
A, dan satuannya adalah satuan luas (cm2, m2 dll.)
A (B B 2m.H )/2 . H A (2B 2m.H
)/2. H 2(B m.H )/2. H A (B m.H ). H
23
RUMUS
KELILING BASAH SALURAN
Keliling basah saluran adalah panjang
bagian dalam saluran dimana air bersentuhan
dengan batas-batas saluran.
Batas tersebut adalah dasar dan dinding
atau lereng /tebing saluran
Notasi atau simbol yang digunakan untuk
keliling basah ini adalah P, dan satuannya
satuan panjang
P (B 1 m2 1 m2 P
(B 2 1 m2 )
24
JARI JARI HIDROLIS
RADIUS HYDROLIC
Jari- jari hidrolis dari suatu penampang aliran
bukan merupakan karakteristik yang dapat diukur
langsung, tetapi sering sekali digunakan didalam
perhitungan.
Definisi dari jari jari hydraulik adalah luas
penampang dibagi dengan keliling basah, dan oleh
karena itu mempunyai satuan panjang notasi atau
simbul yang digunakan adalah R, dan satuannya
adalah satuan panjang
(B m. H).H R A/P
(B 2 1 m2
)
25
KEDALAMAN HIDROLIS dari suatu penampang
aliran adalah luas penampang
dibagi lebar permukaan, dan oleh karena
itu Mempunyai satuan panjang
A T
D
26
FAKTOR PENAMPANG adalah perkalian dari luas
penampang aliran A dan akar dari
kedalaman hydraulik D. Simbol atau notasi
yang digunakan adalah Z.
Z A D A T
A
27
Tabel 1.1. Unsur-unsur geometris penampang saluran
28
SIFAT FISI K FLUIDA
29
Sifat-sifat Penting Fluida

• Berat jenis
• Rapat massa (mass density)
• Volume spesifik (specific volume)
• Gravitasi spesifik (specific gravity)
• Kompresibilitas rata-rata
• Elastisitas (elasticity)
• Kekentalan (viscocity)

30
Berat Jenis

• Berat jenis berat per satuan volume
• Gaya yang ditimbulkan oleh percepatan gravitasi g
  yang bekerja pada satu satuan volum

31
Kerapatan massa

• Kerapatan massa massa per satuan volume
• Contoh
• Air 1000 kgm-3
• Air raksa 13546 kgm-3
• Udara 1.23 kgm-3
• Kerapatan massa tidak tetap tergantung suhu,
  tekanan, dan jenis fluida

32
Kerapatan massa air

• Kerapatan massa air murni pada tekanan 760 mm Hg,
  pada beberapa suhu
• Suhu (oC) Kerapatan massa (kg/m3)
• 0 999,87
• 4 1000
• 10 999,73
• 100 958,4

33
Volume Spesifik

• Volume spesifik volume per satuan massa
• Kebalikan dari kerapatan massa

34
Gravitasi spesifik

• Gravitasi spesifik perbandingan antara
  kerapatan massa fluida tertentu dengan kerapatan
  massa air pada suhu 4 oC

35
Kompresibilitas dan ekspansivitas

• Kompresibilitas rata-rata perubahan volume thd
  volume mula-mula per satuan perubahan tekanan
• Ekspamsivitas
• pertambahan tekanan membuat penurunan volume
  sehingga persamaan diberi tanda negatif, supaya
  nilai ? tetap positif
• pada saat pertambahan tekanan maka suhu dapat
  berubah atau tetap

36
Kompresibilitas

• untuk suhu tetap (isotermik) maka nilai ?
• untuk suhu berubah (isentropik) maka nilai ?
• Dalam termodinamika didefinisikan
• Cp panas jenis pada tekanan tetap
• Cv panas jenis pada volume tetap

37
Elastisitas

• Elastisitas adalah kebalikan dari
  kompressibilitas
• digunakan parameter E yaitu modulus elastisitas
  (bulk modulus of elasticity)

38
Kekentalan

• Kekentalan adalah sifat fluida untuk melawan
  tegangan geser
• Kekentalan kinematik
• v kekentalan kinematik
• ? kekentalan absolut/dinamik
• ? kerapatan massa fluida

39
Kekentalan

• Kekentalan dinamik tegangan geser per satuan
  luas yang diperlukan untuk memindahkan selapis
  fluida terhadap lapisan fluida yang lain dengan
  satu satuan kecepatan sejauh satu satuan jarak

40
Seperti yang diketahui, bahwa air mengalir
dari hulu ke hilir (kecuali ada gaya yang
menyebabkan aliran ke arah sebaliknya) sampai
mencapai suatu elevasi permukaan air tertentu,
misalnya
permukaan air di danau
atau
permukaan air di laut
41
oleh
Tendensi/kecenderungan ini ditunjukkan aliran
di saluran alam yaitu sungai.
Perjalanan air dapat juga melalui bangunan-bangun
an yang dibuat oleh manusia, seperti
saluran irigasi
Pipa , jembatan
gorong - gorong (culvert), dan
saluran buatan yang lain atau kanal (canal).
42
BENTUK PANAMPANG SALURAN BUATAN
Bentuk penampang trapesium adalah bentuk
yang biasa digunakan untuk saluran-saluran
irigasi atau saluran-saluran
drainase karena menyerupai bentuk saluran
alam, dimana
Kemiringan tebingnya menyesuaikan dengan sudut
lereng alam dari tanah yang ada pada saluran
tersebut.
43
BENTUK PANAMPANG SALURAN BUATAN
Bentuk penampang lingkaran
biasanya digunakan pada perlintasan dengan
jalan
saluran
ini
disebut
gorong-gorong
(culvert).
44
BENTUK PANAMPANG SALURAN BUATAN
Bentuk penampang persegi empat atau segitiga
merupakan penyederhanaan dari bentuk trapesium
yang biasanya digunakan untuk saluran-saluran
drainase yang melalui lahan-lahan yang sempit.
18
45
Bentuk PENAMPANG SALURAN SANGAT LEBAR
adalah suatu penampang saluran terbuka
yang lebar sekali dimana berlaku pendekatan
sebagai saluran terbuka berpenampang persegi
empat dengan lebar yang jauh lebih besar
daripada kedalaman aliran B gtgt y, dan
keliling basah P
disamakan dengan lebar saluran B.
Dengan
demikian maka luas penampang A B . y P B
sehingga
A B. y
R - --- P B
y
46
Debit aliran adalah volume air yang mengalir
melalui suatu penampang tiap satuan
waktu, Simbol/notasi yangdiguna an adalah Q.
Q (A . S) /t
Q A . V
S
V kcepatan rata2
47
Kecepatan aliran (V) dari suatu penampang
aliran tidak sama diseluruh penampang aliran,
tetapi
bervariasi menurut tempatnya.
Apabila cairan bersentuhan dengan batasnya
(didasar dan dinding saluran) kecepatan
alirannya akan mengecil atau nol
Hal ini seringkali membuat kompleksnya analisi
s, oleh karena itu untuk keperluan praktis
biasanya digunakan harga rata-rata dari
kecepatan di suatu penampang aliran
48
Kecepatan rata-rata ini
didefinisikan sebagai debit aliran dibagi luas
penampang aliran, dan oleh karena itu
satuannya adalah panjang per satuan waktu.
Q A

V
Dimana V Kecepatan rata rata aliran (ft/s
atau m/s) Q Debit aliran (ft3/s atau m3/s ) A
Luas penampang aliran (ft2 atau m2)
49
Gambar menunjukkan pembagian kecepatan d
iarah vertikal dengan kecepatan
maksimum di 0.2 xpermukaan air dan
kecepatan nol pada dasar.
50
SIFAT MEKANIS ALIRAN FLUIDA
51
MACAM MACAM ALIRAN

• ASPEK WAKTU
• Aliran steady / tetap setiap waktu
• Aliran Un-steady/ berubah setiap waktu

• ASPEK RUANG
• Aliran seragam / Uniform flow
• Aliran tidak beraturan / Varied Flow
• - Gradually Varied Flow / berubah teratur
• - Rapidly Varied Flow / berubah dengan cepat

ASPEK KECEPATAN a. Normal b. Kritis c.
Subkritis/meluncur
ASPEK PERGERAKAN PARTIKEL a. Laminer b.Turbulen
52
ASPEK WAKTU
Aliran steady / tetap setiap waktu
Aliran ini jika ditinjau pada suatu titik maka
tinggi aliran akan tetap sepanjang waktu Mis
sal-irigasi
Aliran Un-steady/ berubah setiap waktu
Aliran ini jika ditinjau pada suatu titik maka
tinggi aliran akan tidak tetap sepanjang
waktu Mis sungai banjir
53
Aliran Tetap/permanen / uniform flow
Aliran ini jika ditinjau pada sepanjang saluran
maka tinggi aliran akan sama
54
Aliran Tak beraturan/ Varied Flow /non uniform
flow
Aliran ini jika ditinjau pada sepanjang saluran
maka tinggi aliran akan berubah-ubah akibat
hambatan yg dilalui
Rapid changes in stage and velocity occur
whenever there is a sudden change in
cross-section, a very steep bed-slope or some
obstruction in the channel or also occur when
there is a change from super-critical to
sub-critical flow. This type of flow is termed
rapidly varied flow
55
Aliran disebut berubah lambat laun apabila
perubahan kecepatan terjadi secara lambat laun
dalam jarak yang panjang, sedangkan aliran
disebut berubah dengan apabila perubahan terjadi
pada jarak yang pendek.
56
Aliran disebut berubah lambat laun apabila
perubahan kecepatan terjadi secara lambat laun
dalam jarak yang panjang, sedangkan aliran
disebut berubah dengan apabila perubahan terjadi
pada jarak yang pendek.
Air balik (backwater)
Laut (a)
(b)
Laut
a. aliran berubah lambat laun b. aliran
berubah dengan cepat disepanjang aliran TEP
201 - Mekanika Fluida
45
57
(No Transcript)
58
(No Transcript)
59
(No Transcript)
60
x1
61
(No Transcript)
62
Aliran SUB-kritis
Aliran ini jika ditinjau pada suatu titik maka
tinggi aliran (Nh-normal) akan lebih tinggi dar
tinggi kritis
Aliran KRITIS
Aliran ini jika ditinjau pada suatu titik maka
tinggi aliran (Nh-normal) akan sama dengan
tinggi kritis
63
Aliran SUPER-kritis
Aliran ini jika ditinjau pada suatu titik maka
tinggi aliran (Nh-normal) akan KURANG dari
tinggi kritis
64
Dalam aliran saluran terbuka panjang
karakteristik disamakan dengan kedalaman
hydraulik D. Dengan demikian untuk aliran
saluran terbuka angka Froude adalah
Apabila angka Fr 1 (aliran kritis), maka
Persamaan diatas menjadi
65
V g . D
F R
F R lt 1, maka aliran adalah sub kritis, disini
gaya gravitasi, lebih berperan
dalam mengalirkan air
F R 1 , maka aliran berupa aliran kritis
F R gt 1 , maka aliran berupa lairan
superkritis, di sini energi
kinetik lebih berperan dibanding
energi potensial/gravitasi
66
Konsep Aliran Fluida
Aliran Laminar
1
2
3
Bilangan REYNOLDS
Aliran Turbulen
1
2
3
67
Menurut hasil percobaan oleh
Reynold dalam aliran PIPA, apabila angka
Reynold kurang daripada
2000, aliran biasanya
merupakan aliran laminer. Apabila angka Reynold
lebih besar daripada 4000, aliran biasanya
adalah turbulen.
Sedang antara 2000 dan 4000
aliran dapat laminer atau turbulen tergantung
pada
faktor-faktor lain yang
mempengaruhi.
68
Bilangan Reynold Saluran terbuka
Untuk saluran terbuka mempunyai radius hidrolis
R A/P sedabgkan jika dalam aliran melalui pipa
dengan diameter D, jari-jari hidrolisnya adalah
Limit untuk tiap aliran dalam saluran terbuka
69
Selesai ... .... .....
81
TEP 201 - Mekanika Fluida