Penulis Topik: SENTRIFUGAL & HK. ARCHIMEDES (Dibaca 1609 kali)

sheriid · « **pada:** November 15, 2011, 10:12:28 PM »

mohon pencerahannya..!
Misalkan cairan dalam sebuah blender yang diputar dan mengalami gaya sentrifugal hingga hampir seluruh cairan merapat pada sisi tegak silinder blender. Kemudian dari sisi dalam cairan yang berputar, dilakukan usaha sesaat ke arah luar tegak lurus cairan dalam satu arah, tanpa mempengaruhi putaran cairan dan tanpa menyentuh blender.
Apakah blender mengalami reaksi/gerak translasi karena aksi usaha pada cairan tersebut? Karena menurut hukum archimedes, tekanan pada fluida akan diteruskan ke segala arah secara merata.

mhyworld · « **Jawab #1 pada:** November 24, 2011, 05:20:11 PM »

Bisa dijelaskan dulu mekanisme dari "usaha sesaat ke arah luar tegak lurus cairan dalam satu arah, tanpa mempengaruhi putaran cairan dan tanpa menyentuh blender" ?.

sheriid · « **Jawab #2 pada:** Desember 17, 2011, 12:39:41 AM »

Terima kasih untuk responya.
Mekanisme sederhananya, dengan melontarkan atau memukulkan sebuah bola pelampung yang bisa bebas berotasi pada sumbunya, dari dalam rongga cairan yang berputar ke arah luar samping secara tegak lurus. Besarnya usaha yang dilakukan, cukup untuk menekan cairan ke samping tanpa
mempengaruhi putaran cairan
dan tanpa menyentuh blende.
Demikian tambahan dari saya.

mhyworld · « **Jawab #3 pada:** Desember 17, 2011, 03:06:48 AM »

Kutip

Karena menurut hukum archimedes, tekanan pada fluida akan diteruskan ke segala arah secara merata.

Kalau yang itu hukum Pascal, membahas tentang tekanan hidrostatik. http://en.wikipedia.org/wiki/Pascal%27s_law
Perlu diingat bahwa tekanan merupakan besaran skalar, sedangkan gaya merupakan besaran vektor.

Sedangkan hukum archimedes membahas tentang gaya apung, yang arahnya berlawanan dengan arah pecepatan gravitasi. Dalam kasus centrifugal, gaya "apung"nya menuju ke sumbu putar blender, namun agak miring ke atas akibat adanya gaya gravitasi.
Berdasarkan hukum Newton III, sistem blender berisi air itu akan mengalami gaya searah dengan pukulan.

sheriid · « **Jawab #4 pada:** Desember 17, 2011, 07:49:20 PM »

Kalau sistim blender mengalami gaya, dari mana gaya itu berasal kalau menurut hk. Newton III? Blender hanya bersentuhan dengan air bertekanan sentrifugal yang merupakan besaran skalar bukan vektor.

mhyworld · « **Jawab #5 pada:** Desember 17, 2011, 09:08:03 PM »

Dari gaya apung seperti yg tlh saya sebutkan sebelumnya. Arahnya menuju sumbu putaran.
Arah gaya yg dikerjakan pd blender berlawanan dg arah gaya apung.

sheriid · « **Jawab #6 pada:** Januari 28, 2012, 02:42:16 AM »

Ada lagi hal yang masih mengganjal, mohon bantuannya..!
Bila air dalam sistim blender dibuat tertutup dengan menaruh sebuah bejana di tengah blender dan diberi tekanan hingga tidak ada rongga udara, apakah Hukum Pascal mengenai tekanan hidrostatik bisa diterapkan disistim ini? dan usaha sesaatnya pada air misalkan menggunakan elektromagnet agar tidak mempengaruhi bejana dan blender.

mhyworld · « **Jawab #7 pada:** Januari 28, 2012, 03:46:50 PM »

Kutip dari: sheriid pada Januari 28, 2012, 02:42:16 AM

Ada lagi hal yang masih mengganjal, mohon bantuannya..!
Bila air dalam sistim blender dibuat tertutup dengan menaruh sebuah bejana di tengah blender dan diberi tekanan hingga tidak ada rongga udara, apakah Hukum Pascal mengenai tekanan hidrostatik bisa diterapkan disistim ini? dan usaha sesaatnya pada air misalkan menggunakan elektromagnet agar tidak mempengaruhi bejana dan blender.

Saya jelaskan dari awal saja biar lebih runtut.

Kutip

In the physical sciences, Pascal's law or the Principle of transmission of fluid-pressure states that "pressure exerted anywhere in a confined incompressible fluid is transmitted equally in all directions throughout the fluid such that the pressure ratio (initial difference) remains the same."[1] The law was established by French mathematician Blaise Pascal.[2]

where

ΔP is the hydrostatic pressure (given in pascals in the SI system), or the difference in pressure at two points within a fluid column, due to the weight of the fluid;
ρ is the fluid density (in kilograms per cubic meter in the SI system);
g is acceleration due to gravity (normally using the sea level acceleration due to Earth's gravity in metres per second squared);
Δh is the height of fluid above the point of measurement, or the difference in elevation between the two points within the fluid column (in metres in SI).

The intuitive explanation of this formula is that the change in pressure between two elevations is due to the weight of the fluid between the elevations.

Note that the variation with height does not depend on any additional pressures. Therefore Pascal's law can be interpreted as saying that any change in pressure applied at any given point of the fluid is transmitted undiminished throughout the fluid.

http://en.wikipedia.org/wiki/Pascal_law

Pada persamaan di atas, nilai percepatan (gravitasi) diasumsikan sama pada setiap titik dalam fluida. Asumsi ini masih dapat diterima dengan error yang sangat kecil untuk sistem hidrostatis dengan air yang diam. Namun dalam kasus blender, nilai percepatan sentripetal yang dialami oleh molekul air tergantung pada jaraknya terhadap sumbu putar. Semakin jauh dari sumbu putar, semakin besar pula percepatan sentripetalnya. Berat molekul air sama dengan massa dikalikan dengan percepatan totalnya(gravitasi+centrifugal)

mhyworld · « **Jawab #8 pada:** Januari 28, 2012, 03:59:24 PM »

Kutip

The intuitive explanation of this formula is that the change in pressure between two elevations is due to the weight of the fluid between the elevations.

Karena "berat" masing-masing molekul air pada kasus blender tergantung pada jaraknya dari sumbu putar, maka untuk mengukur tekanannya diperlukan fungsi integral untuk menjumlahkan berat molekul2 air di "atas"nya. Untuk komponen berat radial (centrifugal), akan diperoleh persamaan kuadrat (integrasi dari fungsi linear), sedangkan komponen berat axial (gravitasi) akan diperoleh persamaan linear (integrasi dari fungsi konstan).

Saya agak kesulitan menjelaskannya tanpa gambar, jadi harap sabar dulu sebentar.

mhyworld · « **Jawab #9 pada:** Januari 31, 2012, 03:39:10 AM »

OK. Sudah selesai gambarnya. Berikut ini adalah gambar sebuah drum berbentuk silinder yang terisi setengah, terletak di atas permukaan bumi.

Maaf, anda tidak dapat melihat isi spoiler.

jika digambarkan grafik percepatan gravitasi dan tekanan hidrostatik sepanjang kedalaman air, hasilnya sbb :

Maaf, anda tidak dapat melihat isi spoiler.

jika drum diletakkan di ruang microgravity, misal ruang angkasa, dan diputar terhadap sumbunya, maka air akan terkumpul menjauhi sumbu putaran seperti gambar berikut :

Maaf, anda tidak dapat melihat isi spoiler.

tampak pada grafik terakhir, terbentuk kurva parabola yang menunjukkan hubungan antara jarak suatu titik terhadap sumbu putar dengan tekanan hidrostatik di titik tersebut.

Jika drum berputar itu diletakkan di tempat yang gravitasinya cukup besar, maka percepatan total pada setiap titik di dalam drum merupakan gabungan dari percepatan gravitasi dan centrifugal.

sheriid · « **Jawab #10 pada:** Pebruari 07, 2012, 12:01:14 AM »

Saya ada gambar berhubungan dengan Hk. Pascal dan butuh masukan tentang gambaran/lukisan garis-garis gayanya.

Gambar: ROTASI 1
Menggambarkan penampang linkaran pipa (warna hijau) berisi air (warna biru) yang berputar bersama-sama
pada satu poros. Dengan menganggab grafitasi nol, adanya gaya sentrifugal akan membuat air menjauh dari poros dan menekan dinding pipa (garis panah merah), semakin jauh dari poros tekanan pada pipa makin besar.

Gambar: ROTASI 2
Dalam bagian pipa terbuka yang menghadap ke dalam, pada permukaan airnya dilakukan usaha sesaat menjauhi poros setiap kali putaran pipa berada di posisi sebelah kanan (daerah "B"). Bentuk usaha sesaat ini misalkan berupa klep dengan elektromagnet, anggaplah gaya geseknya nol.
Setiap satu ujung pipa menerima usaha sesat ,tekanan akan diteruskan pada permukaan pipa secara merata (garis panah kuning, sesuai Hk. Pascal), dan pada ujung pipa terbuka yang lain permukaan air akan naik mendekati poros.

Sesuai Hk. Aksi dan Reaksi sistim ini akan mengalami gerak translasi ke kanan, tapi saya kesulitan menentukan di daerah mana pipa mengalami tekanan air yang menyebabkan sistim mengalami gerak translasi. Mohon bagi yang bisa, gambarkan garis-garis gayanya !

mhyworld · « **Jawab #11 pada:** Pebruari 07, 2012, 11:52:57 PM »

Sebenarnya gambar anda yg kedua sudah menjawab pertanyaan anda sendiri.
Gaya bisa diperoleh dari perkalian antara tekanan dan luas penampang. Arah komponen2 gaya selalu sejajar dengan garis normal dari area yg mengalami tekanan dari fluida. Resultan gaya dari suatu sistem merupakan penjumlahan vektor dari setiap komponen gaya dalam sistem tersebut.
Dari gambar tampak bahwa komponen2 gaya pada dinding silinder dinetralkan oleh komponen2 gaya pada sisi yang berlawanan, kecuali pada pipa yang diberi gaya sesaat ke kanan. Pada bagian kanan, besar gaya yang dikerjakan oleh sistem eksternal sama dengan tekanan pada permukaan piston dikalikan dengan luas penampang piston atau pipa. Sedangkan pada sisi yang berlawanan, tekanan pada permukaan pipa adalah 0 (lihat grafik pressure vs jarak dari pusat yang saya tampilkan sebelumnya), sehingga gaya yang bekerja juga 0. Dengan demikian resultan gaya pada sistem tersebut adalah ke kanan.

mhyworld · « **Jawab #12 pada:** Pebruari 07, 2012, 11:56:26 PM »

Sekarang saya gantian nanya. Bagaimana jika pipa pada sebelah kanan gambar dipindahkan ke sebelah atas gambar?
ke arah manakah gaya resultan dari sistem tersebut?

mhyworld · « **Jawab #13 pada:** Pebruari 08, 2012, 12:13:10 AM »

Perlu saya tambahkan bahwa tekanan yang diberikan ke piston di pipa bagian kanan tidak serta merta sampai ke bagian silinder yang lain. Perubahan tekanan itu merambat ke seluruh bagian fluida dengan kecepatan suara di dalam medium tersebut, sehingga akan ada selisih waktu antara perubahan di kanan dan kiri silinder.
Untuk mempermudah perhitungan mungkin hal ini bisa diabaikan dengan asumsi bahwa selisih waktunya sangat kecil.

sheriid · « **Jawab #14 pada:** Pebruari 08, 2012, 08:05:05 PM »

Maaf saya masih kurang paham kalau tanpa gambar, bukankah tekanan karena usaha sesaat pada permukaan pipa sebelah kanan (P1) harusnya sama dengan (P2) sebelah kiri, seperti Hukum Pascal pada bejana berhubungan dengan mengganti gaya setrifugal dengan grafitasi

Artikel Sains

Aku Cinta ForSa

Pranala Luar

ShoutBox!

Penulis Topik: SENTRIFUGAL & HK. ARCHIMEDES (Dibaca 1609 kali)