Analisa Momentum pada Mekanika Fluida

Hukum Newton adalah hubungan antara gerakan benda dan gaya yang bekerja padanya. Hukum kedua Newton menyatakan bahwa percepatan suatu benda sebanding dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Untuk benda tegar bermassa m hukum kedua Newton dituliskan sebagai berikut:

dimana F adalah resultan gaya yang bekerja pada benda dan a adalah percepatan benda karena pengaruh F.
Hasil dari massa dan kecepatan benda disebut linear momentum atau momentum benda. Hukum kedua Newton menyatakan bahwa laju perubahan momentum benda sama dengan resultan gaya yang bekerja pada benda. Pernyataan tersebut sesuai untuk digunakan dalam mekanika fluida ketika mempelajari gaya yang dihasilkan akibat perubahan kecepatan aliran. Dalam mekanika fluida hukum kedua Newton disebut dengan persamaan momentum linear. Momentum benda tetap konstan ketika resultan gaya yang bekerja pada benda adalah nol, dengan demikian momentum sistem tersebut kekal. Hal ini dikenal dengan hukum kekekalan momentum.


Gaya yang Bekerja pada Volume Kontrol (kiri) Gaya Gravitasi yang Bekerja pada Element Volume Differensial (kanan). Sumber : Yunus A. Cengel

Gaya benda yang paling umum adalah gravitasi, yang memberikan gaya ke bawah pada setiap elemen diferensial pada volume kontrol (CV).

Gaya permukaan tidak sederhana untuk dianalisis karena mereka mencakup komponen normal dan tangensial.


Komponren Vektor Tegangan pada Koordinat Kartesian. Sumber : Yunus A. Cengel

Komponen diagonal dari vektor tegangan seperti σxx, σyy, dan  σzz disebut dengan tegangan normal, mereka terdiri dari tekanan (yang selalu bekrja normal) dan tegangan viskos. Komponen off-diagonal seperti σxy, σzx, σyz dan lainnya disebut dengan tegangan geser yang hanya terdiri dari tegangan viskos.

Hukum kedua Newton dapat dinyatakan sebagai jumlah semua gaya eksternal yang bekerja pada suatu sistem sama dengan laju waktu perubahan momentum linier sistem. Pernyataan ini berlaku untuk sistem koordinat yang diam atau bergerak dengan kecepatan konstan, disebut sistem koordinat inersia atau kerangka acuan inersia.

Persamaan umum :

yang dapat dinyatakan sebagai,

Pada kasus khusus :

  • Aliran steady
  • Laju aliran massa pada inlet atau outlet
  • Laju aliran momentum pada inlet atau outlet yang seragam

Kontributor: Feri Wijanarko (feriwidjarnako@gmail.com)

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan layanan dibawah CV. Markom dengan solusi terutama CFD dan FEA.

Author: admin

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *