RINGKASAN MATERI FLUIDA STATIS

Fluida disebut juga zat yang mengalir. Yang termasuk fluida adalah zat cair dan gas. Secara umum fluida terbagi dua bagian, yaitu fluida tak bergerak (statis) dan fluida yang bergerak (dinamis). Dalam pembahasan fluida kita hanya akan membicarakan fluida ideal saja (kecuali yang berhubungan dengan viskositas).

Sifat fluida ideal :

Tidak kompresibel artinya tidak mengalami perubahan volume akibat adanya tekanan
Ketika bergerak tidak mengalami gesekan
Alirannya stasioner (aliran yang konstan)Sifat fluida sejati (nyata) :
Kompresibel artinya volume atau massa jenisnya berubah ketika mendapat tekanan
Gesekan antara fluida dengan dinding tabung tidak dapat diabaikan
Aliran tidak stasioner (turbulen)

TEKANAN

Tekanan didefenisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus suatu permukaan tiap satuan luas. Secara matematis dapat dituliskan :

Satuan tekanan dalam SI adalah Pascal (N/m2). Satuan tekanan lain yang digunakan (berhubungan dengan tekanan udara) adalah atmosfer (atm), bar, cmHg

TEKANAN HIDROSTATIS

Fluida dapat memberikan tekanan, misalnya air di dalam plastik akan memancar keluar jika plastik diberi lubang. Air dapat keluar karena tekanan yang ia berikan pada lubang.

Secara matematis tekanan hidrostatis dirumuskan :

P = tekanan ( Pascal = N/m²)

g = percepatan gravitasi bumi ( m/s²)

h = kedalaman ( m )

Didalam ruangan terbuka sebuah benda dalam zat cair selain mendapat tekanan hidrostatis juga mendapat tekanan udara / tekanan atmosfer.

P0 = Tekanan atmosfer (N/m²)

P = tekanan total (N/m²)

h = kedalaman (m)

Contoh soal :

Tekanan total yang dialami seorang penyelam pada kedalaman 2 m di sebuah kolam adalah … atm (ρair =1000 kg/m³, P0 = 1 atm )

Jawab :

HUKUM UTAMA HODROSTATIKA

Tekanan hidrostatis bergantung pada massa jenis zat, percepatan gravitasi dan kedalaman, tidak bergantung pada bentuk bejana. Jadi, setiap titik yang terletak pada kedalaman yang sama mempunyai tekanan hidrostatis yang sama. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum Utama Hidrostatis. Tekanan di A = tekanan di B.

HUKUM PASCAL

“Tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah” Hukum Pascal banyak diaplikasikan pada rem hidrolik, pompa hidrolik dan dongkrak hidrolik.

Contoh soal 1

Untuk menentukan massa jenis zat cair dirangkai alat seperti ditunjukkan gambar di bawah ini. Penghisap P dapat bergerak bebas dengan luas penampang 1 cm². Jika konstanta pegas 100 N/m dan pegas tertekan sejauh 0,4 cm, maka massa jenis zat cair adalah ... (dalam kg/m³)

Contoh soal 2 :

Pada sistem tampak pada gambar, silinder kiri L luas penampangnya 1000 cm² diberi beban 500 kg. Penghisap kanan S luas penampangnya 25 cm² sedang beratnya dapat diabaikan. Sistem diisi zat cair yang massa jenisnya 1,40 gr/cm³, supaya sistem seimbang maka besar penghisap F adalah ... N

jawab :

Contoh soal 3 :

Perhatikan gambar di bawah ini !

Sebuah pipa U berisi minyak dan air. Jika massa jenis air 1000 kg/m³ dan massa jenis minyak 800 kg/m³, maka perbedaan ketinggian kedua cairan adalah …?

jawab :

Mengukur tekanan udara

Misalkan sebuah pipa kaca berisi udara yang ujung bawahnya tercelup kedalam bejana berisi raksa seperti ditunjukkan oleh gambar. Maka tekanan udara di dalam pipa jika tekanan atmosfer pada saat itu 76 cmHg.

HUKUM ARCHIMEDES

“ Suatu benda yang dicelupkan dalam fluida akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan” Ketika sebuah batu dimasukkan ke dalam gelas berpancur seperti ditunjukkan oleh gambar, permukaan fluida akan naik dan fluida akan tumpah ke gelas ukur. Berat fluida yang terdapat dalam gelas ukur inilah yang disebut dengan berat fluida yang dipindahkan.

Berdasarkan hukum Archimedes, besarnya gaya keatas dapat dirumuskan :

Gaya Archimedes mengakibatkan adanya berat semu dari suatu benda, berat benda berkurang jika dimasukkan ke dalam fluida.

contoh soal :1

Bola besi diikat pada tali tak bermassa sehingga tegangan tali T = 20 N. Apabila sistem bola dan tali dicelupkan ke minyak (ρ = 800 kg/m³) tegangan tali menjadi 16 N. Maka massa jenis bola besi adalah …

Adanya gaya archimedes juga mengakibatkan suatu benda dapat mengalami tenggelam,terapung dan melayang jika dicelupkan dalam zat cair.

contoh soal : 2

Sebuah benda terapung pada permukaan air yang berlapiskan minyak. Sebagian 50% volume benda berada di dalam air dan 30% di dalam minyak. Jika massa jenis minyak 0,8 gr/cm³ dan massa jenis air 1 gr/cm³ maka massa jenis benda tersebut adalah …?

Jawab :