Persoalan Penurunan Analisa dimensional

Contoh Persoalan Analisa dimensional pada Tangki
Sebuah tangki tenggelam sebagian dalam air, Tahanan gerak R bergantung pada kerapatan fluida (ρ), visositas dinamik (μ), panjang tangki (L), kecepatan gerak (v) dan percepatan grafitasi (g). Tunjukkan bahwa tahanan gerak tangki dapat di tuliskan?



Penyelesaian: Untuk persamaan tahanan tersebut dituliskan
R=K(ρa×Ɩb×vc×μd×ge)
Dimana :  R = resistan/ tahanan
               K = konstanta (non dimentional)
ρ = kerapatan fluida,
                 l = panjang
    v = kecepatan gerak tangki 
    μ = viskositas dinamik fluida
                g = gravitasi, sedangkan  a,b,c,d,e adalah parameter yang tidak diketahui dan akan dicari besarnya.
Sehingga analisa dimensinya : R (resistance) = Gaya (F) = [MLT-2],
ρ =  [ML-3] ;  l = L ; v = [LT-1]  ; μ  =[ML-1T-1] ; g = [LT-2] .
Dari rumus R=K(ρa×Ɩb×vc×μd×ge) akan menjadi
[ML-3] = 1×[(ML-3)a× (L)b ×(LT-1)c ×(ML-1T-1)d× [LT-2)e]
Harga pangkat/eksponen dari dimensi  L adalah :
L =  L-3a× Lb× Lc× L-d ×Le
1        = -3a + b + c  - d + e………………………….(1)

Harga pangkat/eksponen dari dimensi  M adalah :
M =  Ma× Md
1        = a + d ………………………………………..(2)
Harga pangkat/eksponen dari dimensi  T adalah :
             T-2 =  T -c×T-d×T -2e
- 2  = - c  -d  - 2e …………………………………(3)
Persamaan  (1) (2) dan (3)  dicari besaran  a,b,c dengan tiga persamaan tersebut dihasilkan sebagai berikut;
Untuk persamaan  ( 2 )   a = 1 – d
Untuk persamaan  ( 3 )   c = -d – 2e + 2
Untuk persamaan  ( 1 )   b = 1 + 3a  – c +d –e dimana harga  (a) dan (c) sudah didapat.
Sehingga b dapat dicari sebagai berikut :
b  = 1 + 3(1-d)  – (- d - 2e + 2) +d - e
 b = 2  - d + e
Sehingga  persamaan ini R =  K.( ρa×lb×vc×μd×ge) mempunyai pangkat  a, b, c,d, e akan  menjadi :
R =  K×( ρ(1 – d) × l(2  - d + e) × v(-d – 2e + 2)× μd × ge)

Gabungkan yang memiliki pangkat sama :
R =  K [( ρ1×l2× v2) (ρ-d× l-d× v-d× μd).( le×v -2e×ge)]
Dimana pangkat(+) untuk pembilang, dan pangkat (-) untuk penyebut, sehingga persamaannya
atau

TERBUKTI .!!!




 


No comments: