RSS

Soal Hidrolika (2)

Untuk model dan prototip, tunjukkanlah bahwa, bila hanya berat dan inersia yang berpengaruh, perbandingan aliran Q sama dengan perbandingan pangkat lima per dua dari dimensi panjangnya.

Jawab :

Image

Perbandingan waktu harus ditentukan untuk keadaan-keadaan yang mempengaruhi aliran. Dapat ditulis pernyataan-pernyataan untuk gaya-gaya gravitasi dan inersia, sebagai berikut :

Berat :

Image

wr = berat satuan (N/m3)

Inersia :

Image

Dengan menyamakan perbandingan gaya :

Image

Yang  bila dijawab untuk perbandingan waktu, memberi :

Image

Dengan mengetahui bahwa harga gr merupakan kesatuan, substitusi dalam pernyataan perbandingan aliran memberikan :

Image

Selesai

-Aunurrofiq Hidayat, 1 Januari 2013-

(Learning mod. FATEC)

Advertisements
 
Leave a comment

Posted by on January 1, 2013 in Soal-soal

 

Tags: , ,

Pencemaran Udara

Pencemaran udara disebabkan oleh terdapatnya zat kimia di dalam lingkungan yang intensitasnya melebihi ambang batas yang diperkenankan, sehingga dapat merugikan makhluk hidup.

Udara sangat diperlukan bagi kehidupan. Oksigen yang terdapat dalam udara merupakan bagian penting, dapat mengadakan pembakaran dan menimbulkan energi. Banyak energi yang diperoleh di alam  berasal dari pembakaran dengan oksigen.

Pada pembakaran, bahan bakar tersebut menghasilkan zarah-zarah halus (oksida logam) dan gas CO, CO2, SO2 dan lain-lain yang melayang-layang di udara. Dengan timbulnya zat-zat tersebut, konsentrasi gas di udara akan naik. Udara bersih biasanya terdapat di daerah yang jauh letaknya dari kegiatan-kegiatan industri.

Susunan udara bersih dan kering adalah sebagai berikut :

Image

Sumber pencemaran udara yang berasal dari alam dapat berupa gunung meletus, kebakaran hutan dan proses biologis.

Sumber pencemaran udara yang berasal dari kegiatan manusia dapat berupa reaksi kimia dan penggunaan berbagai bahan kimia.

Udara dikatakan tercemar jika susunan udara bersih berubah. Hal ini disebabkan oleh adanya zat-zat asing yang memasuki udara atau meningkatnya konsentrasi salah satu atau beberapa zat yang terkandung di dalam udara bersih. Sehingga mengubah udara bersih menjadi udara yang berasap, berkabut, berbau tidak enak yang dapat membahayakan kesehatan, dapat membunuh manusia, hewan, tumbuh-tumbuhan dan merusak benda-benda serta perubahan-perubahan pada atmosfer dan iklim.

Keadaan cuaca dapat mengurangi jumlah zat pencemar di udara, angin dapat mencerai-beraikan zat pencemar, hujan dapat membersihkan zat pencemar dari udara dan membawanya ke tanah.

Tetapi di berbagai daerah, zat pencemar tersebar di udara lebih cepat dari keadaan cuaca yang dapat membersihkan zat pencemar tersebut.

Beberapa zat pencemar udara :

Pencemar Zat Padat

Zat pencemar udara berfase padat dapat berupa partikel hidup dan partikel tak hidup.

Partikel hidup mencakup mikroorganisme seperti bakteri, spora ataubagian dari insekta misalnya rambut, sayap yang dapat menimbulkan penyakit panas, asma atau infeksi.

Partikel tak hidup, partikel zat padat yang terdapat di udara dapat berupa :

  1. Debu, berasal dari tanah yang diterbangkan oleh angin
  2. Jelaga atau asap yang ada di udara berasal dari pembakaran bahan bakar, batu bara, sampah dan lain-lain.
  3. Partikel timah hitam, dapat berasal dari senyawa Tetra Ethyl Lead (TEL) yang dicampurkan ke dalam bensin sebagai zat anti-knocking.

Pencemar Gas

Perubahan komposisi gas-gas pada udara bersih dapat membahayakan manusia.

Gas Karbon Monoksida (CO)

Diatara gas pencemar udara, gas karbon monoksida merupakan pencemar yang sangat berbahaya. Pada udara segar, kadar CO hanyalah 0,05 bpj. Pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna di dalam mobil telah melipatgandakan gas CO di udara, sehingga kadar CO di udara meningkat.

Gas CO mempunyai kemampuan yang sangat kuat untuk terikat pada hemoglobin dalam darah yang bertugas mengangkut O2 dari paru-paru ke seluruh bagian tubuh. Daya ikat hemoglobin terhadap CO +/- 200 kali lebih besar daripada terhadap O2.

Image

Apabila seseorang menghirup udara yang mengandung O2 dan CO, maka yang diikat oleh hemoglobin adalah CO terlebih dahulu, kemudian baru O2.  Jadi jika CO cukup banyak, O2 tidak diikat oleh hemoglobin darah, akibatnya tubuh menjadi kekurangan oksigen.

Jika kadar COHb dalam darah 2% sampai 5% dapat menyebabkan gangguan proses pernafasan. Kadar COHb yang lebih dari 5% mengganggu kerja jantung.

Gas Karbondioksida (CO2)

Gas karbondioksida merupakan komponen udara yang tidak dianggap sebagai pencemar. CO2 di udara dibutuhkan oleh tumbuh-tumbuhan untuk fotosintesis. Gas CO2 di udara berasal dari hasil pernafasan makhluk hidup, letusan gunung berapi, fermentasi dan pembakaran bahan bakar.

Gas CO2 merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak bersifat racun. Akhir-akhir ini konsentrasi gas tersebut di udara semakin bertambah karena adanya pembakaran bahan bakar batubara, minyak bumi dan gas alam, akibat dari perkembangan industri dan transportasi.

Pertambahan konsentrasi gas CO2 akan menyebabkan terbentuknya lapisan gas karbondioksida, yang dapat menyerap panas dari lapisan atmosfer. Energi matahari yang dipantulkan oleh bumi dalam bentuk sinar infra merah ditangkap oleh molekul-molekul CO2 sebelum lolos ke luar angkasa. Dengan demikian suhu bumi tetap hangat, ibarat keadaan udara dalam suatu rumah kaca (green house). Itulah sebabnya efek CO2 dalam memanaskan bumi disebut efek rumah kaca atau green house effect.

Kenaikan suhu udara mempengaruhi siklus musim dan kenaikan permukaan air laut yang disebabkan adanya gunung-gunung es yang mencair.

Gas belerang dioksida (SO2)

Secara alami senyawa-senyawa belerang di atmosfer antara lain berasal dari letusan gunung berapi. Selain itu senyawa belerang di udara juga berasal dari proses aktivitas manusia dalam bidang industri. Sebagian besar gas SO2 di atmosfer berasal dari pembakaran minyak bumi dan batubara yang mengandung belerang, ada pula yang berasal dari hasil oksidasi bijih-bijih sulfida di industri.

Udara yang mengandung SO2 dengan kadar cukuptinggi dapat menyebabkan radang paru-paru dan tenggorokan.

Selain itu SO2 dapat menyebabkan klorosis (kepucatan) pada daun sehingga banyak pohon di daerah industri menjadi rusak oleh SO2.

Gas belerang trioksida (SO3)

Hasil oksidasi gas SO2 di udara akan menghasilkan gas SO3.

Image

Yang dengan uap air di udara akan membentuk asam sulfat yang bersifat racun dan korosif. Disamping itu juga akan menimbulkan hujan asam, harga pH air hujan yang mengandung oksida belerang akan turun akibat terbentuknya asam. Asam sulfat dapat merusak bangunan, patung, candi dan benda-benda yang terbuat dari pualam.

Image

Asam sulfat juga dapat memudarkan cat-cat dan menyebabkan korosi pada logam.

Oksida Nitrogen (gas NO dan NO2)

Gas ini terbentuk dalam silinder mesin, hasil reaksi N2 dengan O2, ketika udara memasuki silinder untuk pembakaran bensin.

Pada pembakaran bensin atau solar akan timbul kenaikan suhu yang tinggi di sekitar pembakaran dan menyebabkan sebagian N2 dan O2 dalam udara bereaksi membentuk oksida nitrogen.

Image

Pencemaran udara ini ditandai dengan adanya kabut tipis berwarna cokelat kemerahan dan zat-zat ini dapat memedihkan mata, menyesakkan nafas dan membuat tanaman menjadi layu.

Akibat lain dari adanya NO2 adalah membantu terbentuknya ozon. Pada tengah hari dengan bantuan sinar matahari, NO2 membentuk ozon.

Bila udara banyak mengandung NO2, pada musim hujan akan terjadi hujan asam, karena gas NO2 di udara dapat bereaksi dengan air membentuk asam.

Hidrokarbon

Hidrokarbon dihasilkan dari proses pembusukan zat organik oleh bakteri, proses geotermal di tambang batubara, minyak bumi dan gas alam.

Pembakaran bahan bakar minyak dengan kadar oksigen sedikit, yang asapnya keluar dari knalpot kendaraan atau cerobong asap dapat menyebabkan iritasi pada hidung, tenggorokan dan mata.

Hidrogen Fluorida (HF)

Gas Hidrogen Fluorida dihasilkan oleh industri tertentu, misalnya industri alumunium. Adanya gas HF akan mengakibatkan kerusakan pada tumbuh-tumbuhan.

Usaha-usaha yang diambil untuk mengatasi pencemaran udara antara lain :

  1. Penghijauan di kota-kota besar
  2. Mengurangi penyebaran zat pencemar dari segala sumber
  3. Memilih daerah industri yang tepat
  4. Penggunaan alat penyaring/filter pada cerobong asap pabrik
  5. Mencari bahan bakar pengganti minyak bumi
  6. Memberikan pendidikan pada masyarakat tentang bahaya pencemaran dan cara menanggulanginya
  7. Membuat peraturan dan memberi sanksi bagi pelanggarnya.
 
Leave a comment

Posted by on January 1, 2013 in Natural Science

 

Tags: , , , ,

Pencemaran Lingkungan

Segala sesuatu baik benda maupun keadaan yang berada di sekitar manusia, misalnya udara, tanah, air, tumbuh-tumbuhan, hewan dan bahan-bahan kimia yang dapat mempengaruhi kehidupan manusia dalam masyarakat, merupakan lingkungan hidup atau ekosistem.

Pencemaran lingkungan atau kerusakan lingkungan dapat disebabkan oleh alam, misalnya gunung meletus, angin ribut, banjir, gempa bumi dan erosi. Dapat pula diakibatkan oleh kegiatan manusia yang disebabkan oleh tuntutan kebutuhan hidup yang semakin meningkat dan mendorong kemajuan teknologi dan industri.

Dalam hal  transportasi, asap buangan knalpot kendaraan dapat menyebabkan kerusakan dan penyakit.

Penggunaan insektisida, dapat memusnahkan beberapa jenis hewan. Energi nuklir atau pemakaian zat radioaktif menimbulkan bahaya akibat radiasi. Pemakaian pupuk yang berlebihan pada lahan pertanian dapat mencemarkan air dan tanah.

Penambahan zat-zat dalam jumlah yang cukup banyak ke dalam udara, air dan tanah akaan mengganggu keseimbangan komposisi zat-zat yang ada didalamnya dan akhirnya dapat merugikan makhluk hidup, contohnya dapat menimbulkan gangguan kesehatan.

Peristiwa semacam ini disebut pencemaran atau polusi. Zat-zat yang menyebabkan pencemaran disebut zat pencemar atau polutan.

 
Leave a comment

Posted by on December 31, 2012 in Natural Science

 

Tags: , , , ,

Keserupaan Dinamik

Keserupaan dinamik terdapat diantara sistem-sistem yang serupa kinematis dan dinamis jika perbandingan dari semua gaya-gaya yang mirip dalam model dan prototip sama.

Syarat-syarat yang diperlukan untuk keserupaan yang sempurna dikembangkan dari hukum gerak kedua Newton, ΣFx = Max . Gaya-gaya yang bekerja bisa satu atau gabungan beberapa dari yang berikut ini : gaya kental, gaya tekanan, gaya berat, gaya tarikan permukaan dan gaya elastisitas.

Selanjutnya Hubungan diantara gaya-gaya yang bekerja pada model dan prototip menjadi :

Image

Perbandingan Gaya Inersia dikembangkan menjadi bentuk berikut :

Image

Persamaan ini menyatakan hukum umum keserupaan dinamik antara model dan prototip dan dipandang sebagai persamaan Newton.

Perbandingan Gaya Inersia-Tekanan (Bilangan Euler) memberikan hubungan sebagai berikut (dengan menggunakan t = L/v) :

Image

Perbandingan Gaya Inersia-Gaya Kental (Bilangan Reynolds) diperoleh dari :

Image

Perbandingan Gaya Inersia-Gaya Berat diperoleh dari :

Image

Perbandingan Gaya Inersia-Elastisitas (Bilangan Cauchy) diperoleh dari :

Image

Perbandingan Gaya Inersia-Tarikan Permukaan (Bilangan Weber) diperoleh dari :

Image

Perbandingan-perbandingan Waktu

Perbandingan-perbandingan waktu yang dinyatakan untuk pola-pola aliran yang pada hakekatnya diatur masing-masing oleh kekentalan, berat, tarikan permukaan dan oleh elastisitas adalah :

Image

Sekian.

-Aunurrofiq hidayat, 30 Desember 2012-

(Learning Mod. FATEC)

 
Leave a comment

Posted by on December 30, 2012 in Natural Science

 

Tags: , , , , , , ,

Model-model Hidrolik, Keserupaan Geometrik dan Keserupaan Kinematik

Model-model Hidrolik

Pada umumnya, model-model hidrolik dapat berupa model yang sesungguhnya atau dapat pula berupa model yang diubah. Model-model yang sesungguhnya memiliki semua ciri penting yaitu prototip yang dibuat berukuran asli (serupa secara geometris) dan memenuhi persyaratan rancangan (keserupaan kinematik dan dinamik).

Perbandingan-perbandingan prototip-model telah memperlihatkan dengan jelas bahwa persesuaian tingkah laku seringkali jauh melampaui batas-batas yang diharapkan, seperti telah dibuktikan dalam operasi yang berhasil dari banyak kegunaan yang dirancang dari pengujian model.

Keserupaan Geometrik

Keserupaan geometrik terdapat diantara model dan prototip jika perbandingan dari semua dimensi masing-masing model dan prototipnya sama.

Perbandingan-perbandingan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :

Image

Keserupaan Kinematik

Keserupaan kinematik terdapat diantara model dan prototip jika :

  1. Lintasan partikel-partikel yang bergerak bersamaan serupa secara geometris
  2. Perbandingan kecepatan partikel yang bersamaan itu adalah sama

Berikut ini adalah beberapa perbandingan yang berguna :

1. Kecepatan

Image

2. Percepatan

Image

3. Pembuangan (Discharge)

Image

Sekian.

-Aunurrofiq Hidayat, 30 Desember 2012-

(Learning Mod. FATEC)

 
Leave a comment

Posted by on December 30, 2012 in Natural Science

 

Tags: , , , , , ,

Analisis Dimensional

Analisis dimensional merupakan analisis dimensi-dimensi besaran dan merupakan alat yang berguna dalam mekanika fluida modern.

Dalam suatu persamaan yang menunjukkan hubungan fisis antara besaran-besaran, harus ada kesamaan dimensional dan numerik yang mutlak. Pada umumnya, semua hubungan fisis seperti itu dapat disederhanakan menjadi besaran-besaran dasar yang terdiri dari gaya F, panjang L dan waktu T (atau massa M, panjang L dan waktu T). Kegunaan analisis dimensional antara lain :

  1. Mengubah satu sistem satuan ke sistem satuan lain
  2. Mengembangkan persamaan-persamaan
  3. Mengurangi banyaknya variabel yang diperlukan dalam suatu percobaan
  4. Menyatakan prinsip rancangan model

Contoh :

Nyatakan setiap besaran berikut (a) dalam suku-suku gaya F, panjang L dan waktu T dan (b) dalam suku-suku massa M, panjang L dan waktu T.

Jawab :

Image

Sekian.

-Aunurrofiq Hidayat, 30 Desember 2012-

(Learning Mod. FATEC)

 
Leave a comment

Posted by on December 30, 2012 in Natural Science

 

Tags: , , , ,

Soal Hidrolika

Sebuah kapal yang panjang lambungnya 140 m menjelajah lautan dengan kecepatan 7,6 m/s.  (g = 9,8 m/s2)

  1. Hitung Bilangan Froude NF
  2. Untuk keserupaan dinamik, pada kecepatan berapakah seharusnya sebuah model 1 : 30 ditarik melalui air ?

Jawab :

1. Bilangan Froude NF

Image

2. Untuk keserupaan dinamik, pada kecepatan berapakah seharusnya sebuah model 1 : 30 ditarik melalui air ?

Jika dua pola aliran dengan batas-batas yang serupa secara geometris dipengaruhi  oleh gaya inersia dan gaya berat, bilangan Froude nya merupakan perbandingan yang penting dalam studi-studi model tersebut. Jadi :

 Image

Jadi kecepatan model seharusnya adalah 1,388 m/s

Selesai

-Aunurrofiq Hidayat, 30 Desember 2012-

(Learning Mod. FATEC)

 
Leave a comment

Posted by on December 29, 2012 in Soal-soal

 

Tags: , , ,