Post on 19-Jul-2015
FLUIDA STATISWahyu Jati Nursiwi (32)
Wedha Ratu Della (33)
Widya P (34)
Fluida Statis adalah zat yang dapat mengalir
yang ada dalam keadaan diam.
Zat termasuk adalah zat cair dan zat gas.
Fluida Statis
Sifat – Sifat Fluida
• Tidak dapat melawan secara tetap stress geser
• Mempunyai kompresibilitas
• Mempunyai kekentalan atau viskositas
Tekanan
Gaya normal(tegak lurus) yang bekerja padasuatu bidang dibagi dengan luas bidangtersebut.
Rumus :
P = Tekanan (atm, cmHg, Pa, torr, N/m, bar)
F = Gaya (N)
A= Luas (m2)
P = F/A
Contoh Soal Tekanan :
Sebuah buku berada di atas meja. Dengan luasalas 120 cm berat 2 kg. Berapakah tekananbuku tersebut terhadap meja ?
Jawab :
P = F/A
= m . g / A
= 2 . 10 / 1,2
= 16 , 667 N/m
Tekanan Hidrostatis
Tekanan zat cair yang hanya disebabkan oleh beratnya sendiri.
Rumus:
ρ : Massa jenis “rho” (kg/m3)
g : gravitasi (m/s2)
h : tinggi (m)
Ph = ρ . g . h
Contoh Soal Tekanan
Hidrostatis :Berapa tekanan hidrostatis pada
penghapus tersebut ?
Jawab :
Ph = ρ . g . h
= 1000 . 10 . 0,12
= 1200 N/m
12 cmair
Barometer
Rumus :
Manometer
Rumus :
Po = ρ . g . h
Pgas : Po + ρ . g . h
Contoh Soal Manometer :
Sebuah manometer U yang berisi raksa digunakan untuk
mengukur tekanan gas. Tinggi raksa dalam tabung yang terbuka adalah 600 mm lebih tinggi dari tabung U yang dihubungkan ke tangki gas. Berapa besar tekanan gas itu(dalam Pascal) ? Massa jenis raksa = 1,36 x 104 kg/m3, atm = 1,01 x 105 Pa
Jawab :
Pgas : Po + ρ . g . h
: 1,01 x 105 + 1,36 x 104 . 9,8 . 600 x 10-3
: 8076, 768 x 106 Pa
Aplikasi Tekanan PadaKehidupan Sehari – Hari :
• Penempatan infus lebih tinggi daripergelangan tangan pasien.
• Kapak
• Pengukur Tekanan Ban
• Ceret
• Sumur
Hukum Pascal
Tekanan yang diberikan pada zat cair dalamruang tertutup diteruskan sama besar ke
segala arah
Rumus : F1/A1 = F2/A2
Contoh Soal Hukum Pascal
1. Sebuah beban akan diangkat dengan menggunakan dongkrak
hidrolik. Massa beban 64 ton diletakkan di atas penampang A
seluas 0,5 m2. Berapakah gaya yang harus diberikanpada
penampang B (luasnya 11/88 kali penampang A) agar beban
dapat terangkat?
Jawab :
F1/A1 = F2/A2
640000/A1 = F2/1/8 A1
F2 = 1/8 x 640000 = 80.000 N
2. Luas penampang dongkrak hidrolik masing-masing
0,04 m2 dan 0,10 m2. Jika gaya masukan adalah 5
Newton, berapa gaya keluaran maksimum ?
Jawab :
F1/A1 = F2/A2
5/0,04 = F2/0,10
125 = F2/0,10
F2 = (125)(0,10) = 12,5 N
• Pompa Hidrolik
• Dongkrak Hidrolik
• Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil
• Rem Hidrolik
• Tensimeter (Sfigmomanometer)
• Alat Press Hidrolik
Bejana Berhubungan
Rumus :
P1 = P2
Po + 1gh1 = Po + 2gh2
1h1 = 2h2
Contoh Soal Bejana Berhubungan :
1. Ke dalam kaki 1 pipa U dimasukkan cairan setinggi 32 cm
dan ke dalam kaki 2 dimasukkan raksa dengan massa jenis
13,6 gr/cm3. Ketinggian bidang batas adalah 1,4 cm.
Berapakah massa jenis cairan tersebut?
Jawab :
1h1 = 2h2
1. g . h1 = 2 g.h2
1.10. 32 = 13,6 . 10 .1,4
1 =0,595 gr/cm3.
Hukum Archimedes
Berat benda yang yang dicelupkan samadengan volume benda yang bertambah.
Rumus :
ρ = Massa jenis (kg/m3)
g = Gravitasi (m/s2)
V = Volume
Fa = ρ. g. V
Perbedaan Mengapung, Melayang, dan Tenggelam
• Mengapung
ρb < ρf
• Melayang
ρb = ρf
• Tenggelam
ρb > ρf
Contoh Soal Hukum
Archimedes :1. Berapa volume batu yang dimasukkan ke dalam air laut jika
berat air laut yang dipindahkan batu adalah 2 Newton ? Massa jenis air laut = 1025 kg/m3
Jawab :
Fa = ρ. g. V
w = Fa
2 = (1025)(9,8)(V)
2 = 10045 (V)
V =1,991 x 10-4 m3
V = 1,991 x 10-1 dm3 = 0,1991 dm3
V = 199,1 cm3
2. Berat sebuah benda ketika ditimbang di udara adalah 500 N.
Jika beratnya di air hanya 400 N, maka berapakah massa jenis
benda tersebut ?
Jawab :
Fa = Wu – We
= 500 – 400
= 100 N
ρb/ρc = Wu/Fa
ρb/1000 = 500/100
500000 = 100 ρb
ρb = 5000 kg/m3
3. Volume sebuah kubus adalah 1.000 cm³ kubus itu tercelup
dalam air tiga perempat bagian . massa jenis air tersebut
sebesar 1g/cm³ . Hitunglah besar gaya Archimedes yang terjadi
!
Jawab :
Fa = ρ. g. V
=1000x10x3/4x1/1000
=7,5 N
Aplikasi Hukum Archimedes Pada Kehidupan Sehari-Hari
• Hidrometer
• Kapal Selam
• Kapal Laut
• Balon Udara
• Jembatan Ponton
HidrometerSuatu alat terbuat dari kaca yang berguna untuk mengukur
density. Yang berarti fungsi hidrometer adalah untukmengukur density.
Rumus :
hbf : m/Aρf
Tegangan Permukaan
Gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang
bekerja pada permukaan zat cair sepanjang
permukaan yang menyentuh benda itu
Rumus :
Satuan tegangan permukaan =
Newton / meter = J/m2
F = gaya tegangan permukaan
ϒ = tegangan permukaan
d = panjang permukaan
ϒ = F/d
ϒ =
F/2l
Kapilaritas
Gejala zat cair melalui celah-celah sempit atau piparambut.
y
air
y
raksa
Kenaikan / Penurunan Zat CairDalam Pipa Kapiler
Rumus :
h = kenaikan/penurunan permukaan zat cair dalam pipaγ = tegangan permukaanθ = sudut kontakρ = massa jenis zat cair (kg/m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)r = jari-jari pipa kapiler
h = 2ϒcos ϴρ g r
Meniskus
Adalah bentuk cembung atau cekungpermukaan zat cair akibat teganganpermukaan.
Adhesi & Kohesi
Adhesi adalah gaya tarik-menarik antarapartikel tak sejenis.
Kohesi adalah gaya tarik-menarik antarapartikel sejenis.
Contoh Soal Tegangan Permukaan
Sebatang kawat dibengkokkan seperti huru U. Kemudian kawat
kecil PQ yang bermassa 0,2 gram dipasang dalam kawat
tersebut(perhatikan gambar). Kemudian kawat tersebut dicelupkan
ke dalam cairan sabun dan diangkat vertikal sehingga ada lapisan
tipis sabun di antara kawat tersebut. Ketika ditarik ke atas kawa
kecil mengalami gaya tarik ke atas oleh lapisan sabung. Agar terjadi
keseimbangan, maka pada kawat kecil PQ digantungkan benda
dengan massa 0,1 gram. Jika panjang kawat PQ = 10 cm dan nilai
gravitasi 9,8 m/s2, berapa tegangan sabun tersebut?
Jawab :
ϒ = F/d ( d = 2l)F = berat kawat ditambah berat benda = 3 x 10-4 kg x 9,8 = 2,94 x 10-3
N
γ = 2,94 x 10-3/ 2x 10-1 = 1,47 x 10-2 N/m.
Contoh Soal Kenaikan/PenurunanZat Cair Dalam Pipa Kapiler
Sebuah pipa kapiler yang berameter 0,6 mm dimasukkan secara tegak lurus
ke dalam sebuah bejana yang berisi air raksa (ρ = 13.600 kg/m3). Sudut
kontak raksa dengan dinding pipa adalah 140o. Bila tegangan permukaan
raksa adalah 0,06 N/m, maka berapa penurunan raksa dalam pipa kapiler
tersebut? ( g = 9,8 m/s2)
Jawab :
h = 2. ϒ. cos θ / ρ.g.r
h = 2. 0,06. cos 140o / 13.600.9,8.3 x 10-4
h = -0,092/ 39,384
h = -0,0023 mm
Contoh Kapilaritas DalamKehidupan Sehari-hari
1. Menyebabnya air yang menetes di ujung kain2. Minyak tanah naik melalui sumbu kompor3. Air meresap ke atas tembok4. Naiknya air melalui akar pada tumbuhan5. Menyebarnya tinta di permu kaan kertas
ViskositasPengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik
dengan tekanan maupun tegangan
Rumus :
Ff = 6.π.η.r.v
Contoh Soal Viskositas1. Sebuah kelereng dengan jari-jari 0,5 cm jatuh ke dalam bak berisi oli yang
memiliki koefisien viskositas 110 × 10−3 N.s/m2. Tentukan besar gesekan
yang dialami kelereng jika bergerak dengan kelajuan 5 m/s!
Jawab :
Ff = 6.π.η.r.v
2. Sebuah gotri yang berjari-jari 5,5 × 10−3 m terjatuh ke dalam
oli yang memiliki massa jenis 800 kg/m3 dan koefisien
viskositasnya 110 × 10−3 N.s/m2. Jika massa jenis gotri 2700
kg/m3, tentukan kecepatan terbesar yang dapat dicapai gotri
dalam fluida!
Jawab :