Ayo Kita Belajar Tentang Fluida Statis Bersama



Hallo para pencari pengetahuan di manapun anda berada, bagaimana kabar anda hari ini ? Saya yakin kabar anda baik dan sehat selalu. Nah hari ini kita akan belajar tentang fluida atau dinamika zat alir, anda tau tidak apa saja yang termasuk dalam zat alir ? Pasti anda tau pastilah air, tapi bukan air saja udara juga masuk dalam zat alir, kita akan bahas selengkapnya ya.

  • Fluida adalah segala zat yang dapat mengalir, yaitu zat cair dan gas.
  • Fluida statis adalah ilmu yang mempelajari fluida dalam keadaan diam.


Tekanan.

Tekanan didefinisikan sebagai besar gaya yang bekerja pada permukaan benda tiap satuan luas atau dapat dirumuskan sebagai :

F = P.A

Dengan :
P = tekanan (Pascal)
F = gaya tekan (N)
A = luas permukaan tekan (m²)

Satuan tekanan yang sering digunakan:
1 bar = 105 Pa
1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg = 1,01 bar = 1,01 x 105 Pa

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang dimiliki zat cair yang hanya disebabkan oleh. beratnya sendiri. Dapat dirumuskan sebagai :

Ph = ρ.g.h

Dengan :
Ph = tekanan hidrostatik (Pa)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = kedalaman zat cair dari permukaan (m)

Tekanan mutlak adalah penjumlah tekanan yang terdapat dalam suatu zat ditambah dengan tekanan luar (atmosfer). Terbagi menjadi :

Tekanan mutlak zat cair

P = Po + ρ.g.h

Dengan :
ρ = massa jenis zat cair (kg/m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = kedalaman zat cair dari permukaan (m)
Po = tekanan luar (Pa)
P = tekanan mutlak (Pa)

Tekanan gauge (alat ukur)

P = Pgauge + Po 

Dengan :
Po = tekanan luar (Pa atau atm)

Hukum pokok hidrostatika menyatakan semua titik yang terletak pada satu bidang datar dalam satu jenis zat cair memiliki tekanan yang sama. Dirumuskan sebagai :

P1 = P2 
ρ1.h1 = ρ2.h2

Dengan :
P1 = tekanan hidrostatik benda satu (Pa)
P2 = tekanan hidrostatik benda dua  (Pa)
ρ1  = massa jenis zat cair benda satu (kg/m³)
ρ2  = massa jenis zat cair benda dua (kg/m³)
h1 = kedalaman zat cair dari permukaan benda satu (m)
h2 = kedalaman zat cair dari permukaan benda dua (m)

Hukum Pascal.



Hukum ini berbunyi :
Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.
Hukum Pascal dapat dirumuskan :

P1 = P2
F1/A1 = F2/A2
F2/F1= (D2/D1)²

Dengan :
P = tekanan (Pa)
F = gaya (N)
D = diameter (m²)

Penerapan hukum Pascal:
1) Dongkrak, rem dan mesin pres hidrolik
2) Pompa ban sepeda
3) Mesin hidrolik pengangkat mobil

Hukum Archimedes.

Hukum archimedes berbunyi sebagai berikut :
Gaya apung yang bekerja pada suatu bendayang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan benda tersebut.
Gaya apung dapat dirumuskan:

FA = Wudara – Wfluida

Dengan :
Wudara = berat benda ketika di udara (N)
Wfluida = berat benda ketika di zat cair (N)

Gaya Archimedes dapat dirumuskan:

FA = ρf.vbf.g

Dengan :
FA = gaya Archimedes (N)
ρf = massa jenis fluida (kg/m³)
vbf = volume benda yang tercelup (L)
g = percepatan gravitasi (m/s²)


Persamaan dari hukum Archimedes:

ρb.Fa = ρf.W

Dengan :
ρb = massa jenis benda (kg/m³)
Fa = gaya apung (N)
ρf = massa jenis fluida (kg/m³)
W = berat benda (N)

Hukum Archimedes digunakan untuk menentukan letak benda yang dicelupkan ke dalam suatu fluida.
Kasus yang terjadi pada benda terhadap fluida:

1) Terapung (balok 1 dan 2)Terjadi apabila:
W < FA ( berat lebih kecil dari pada gaya apung )
Vbf < Vb ( volume benda tercelup lebih kecil dari pada volume benda )
ρb < ρf ( massa jenis benda lebih kecil dari pada massa jenis fluida )

2) Melayang (balok 3)Terjadi apabila:
W = FA  ( berat sama dengan gaya apung )
Vbf = Vb ( volume benda tercelup sama dengan volum benda tidak tercelup )
ρb = ρf ( massa jenis fluida sama dengan massa jenis benda )

3) Tenggelam (balok 4)Terjadi apabila:
W > FA ( berat lebih dari gaya apung )
Vbf = Vb( volume benda tercelup sama dengan volum benda tidak tercelup )
ρb > ρf ( massa jenis benda lebih besar massa jenis fluida )

Massa jenis benda terapung dapat dihitung:

ρb = ρf. Vbf/Vb
ρb = Σ ρf. Vbf/Vb

Dengan :
ρb = massa jenis benda (kg/m³)
ρf = massa jenis fluida (kg/m³)
Vbf = volum benda tercelup (m³)
Vb = volum benda (m³)

Penerapan hukum Archimedes:

1) Hidrometer
Digunakan untuk mengukur massa jenis fluida

hbf = m/A × ρf

Dengan :
hbf = tinggi hidrometer yang tercelup (m)
m = massa hidrometer (kg)
A = luas penampang hidrometer (m²)
ρf = massa jenis fluida (kg/m³)

2) Kapal laut
Agar dapat tetap mengapung, besi dibuat berongga, sehingga volume air yang dipindahkan menjadi besar, dan me￾nyebabkan gaya apung menjadi besar.

3) Kapal selam
Memiliki tangki pemberat yang dapat diisi sesuai keperluan. Agar mengapung, tangki
diisi udara, sedangkan agar tenggelam, tangki diisi air.

4) Balon udara
Cara kerja balon udara:
a. Agar naik, balon diisi gas panas sehingga volumenya bertambah, volume udara yang dipindahkan menjadi besar, FA > W.
b. Setelah ketinggian yang diinginkan tercapai, agar balon udara melayang, volume balon dijaga agar FA = W.
c. Agar turun, gas panas dikeluarkan dari balon udara sehingga volume balon berkurang, sehingga FA < W.

Tegangan Permukaan Dan Kapilaritas

Tegangan permukaan adalah kecenderungan permukaaan zat cair untuk menegang sehingga permukannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan.Tegangan permukaan didefinisikan sebagai perbandingan gaya tegangan permukaan dengan panjang permukaan. Dapat dirumuskan dengan :

γ = F/d
Dengan :

γ = tegangan permukaan (N/m)
F = gaya tegangan permukaan (N)
d = panjang permukaan (m)

Akibat gaya kohesi dan gaya adhesi, setiap fluida memiliki tegangan permukaan dengan miniskus berbeda (gejala kapilaritas).
Kohesi adalah gaya tarik-menarik antar partikel sejenis, contohnya antar partikel air.
Adhesi adalah gaya tarik-menarik antar dua partikel berbeda, contohnya antara fluida dengan dinding tabung.
Sudut kontak adalah sudut yang dibentuk oleh pertemuan antara permukaan fluida dengan
dinding tabung.
1) Jika kohesi > adhesi, maka θ > 90°, dan terbentuk miniskus cembung.

2) Jika kohesi < adhesi, maka θ < 90°, dan terbentuk miniskus cekung.
Kapilaritas adalah peristiwa naik turunnya permukaan fluida di dalam pipa kapiler atau 
pembuluh sempit.Kenaikan atau penurunan fluida dalam pipa kapiler dapat dirumuskan:


h = 2 γ cos θ/ρ.g.r

Dengan :
h = ketinggian fluida pada pipa kapiler
γ = tegangan permukaan (N/m)
θ = sudut kontak
ρ = massa jenis fluida (kg/m³)
g = percepatan gravitas (m/s²)
r = jari-jari pipa kapiler (m)

1) Apabila θ < 90°, berarti pada pipa kapiler terjadi kenaikan tinggi fluida.
2) Apabila θ > 90°, berarti terjadi penurunan tinggi fluida (nilai negatif).

Tegangan permukaan dan gejala kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari:

1) Air panas atau air detergen tegangan permukaannya lebih rendah dari air normal sehingga lebih baik untuk mencuci pakaian, karena lebih mudah membasahi kain dan
melepas kotoran.
2) Serangga seperti nyamuk dapat hinggap di atas air karena tegangan permukaan.
3) Antiseptik memiliki tegangan permukaan rendah sehingga dapat menyebar ke seluruh bagian luka.
4) Gejala kapilaritas xilem pada tumbuhan dalam menyerap air dan unsur hara.
5) Gejala kapilaritas sumbu obor dan minyak tanah.
6) Tisu yang dibasahi salah satu ujungnya dapat menjadi basah seluruhnya.

Penutup


Terimakasih ya, anda telah membaca artikel ini, nah mulai sekarang sudah taukan apa itu fluida statis dan saya doakan semoga ilmu yang anda dapatkan bermanfaat, amin. Terus nantikan artikel artikel admin yang di jamin menarik ya. Sampai jumpa !

Terimakasih sobat danbtetap jaga kesehatan sobat ya, dahhh



Baca juga