Cover ARTIKEL Fisika

7/23/2019 Cover ARTIKEL Fisika

http://slidepdf.com/reader/full/cover-artikel-fisika 1/9

ARTIKEL FLUIDA

LABORATORIUM FISIKA

Disusun Oleh :Nama : Isriyani KhairunnisaNIM : 30101206645

SGD : 18

FAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG

SEMARANG

2012

BAB- 7



F L U I D A

Fluida meliputi cairan dan gas yang menempati ruang yang mengalir di

bawah pengaruh gravitasi, sehingga fluida cenderung tidak mempertahankan

bentuknya. Perbedaan fluida dan zat padat tidak tajam.

Gas bersifat memiliki volume dan bentuk yang tidak tetap. Gas akan

berkembang

mengisi beberapa wadah tertutup dimana gas itu berada,dan jika wadah itu

terbuka,gas akan bocor. Pada gas cair, molekul-molekulnya terpisah sangat jauh.

olekul-molekulnya menggunakan gaya satu sama lain saat bertubrukan,

akibatnay setiap molekul bergerak bebas pada garis lurus sampai menabrak

molekul lainnya atau dinding wadah. !ni adalah gerak molekul tidak terbatas yangmenyebabkan perluasan gas yang tidak dapat terpisahkan. "elanjutnya,gas yang

sangat cair,cenderung memiliki sifat yang sama, karena frekwensi benturan

molekulnya sangat kecil sehingga perilaku perbedaan gas bukan disebabkan oleh

perbedaan gaya dari kedua molekul tersebut.

Gas memiliki sifat khusus yang dihasilkan dari pemuaiannya,seperti

halnya cairan yang memiliki sifat khusus yang dikarenakan cairan memiliki

permukaan. eskipun demikian, gas dan cairan memiliki beberapa sifat umum

yang disebabkan dari sifat ketidak kakuannya. #ata fluida digunakan pada gas dan

cairan saat membicarakan sifat yang umum pada keduanya. "ifat umum fluida iniyang dibahas pada bab ini, sedangkan untuk sifat khususnya,dibahas pada bab $ %

&.

7.2. Tekanan

Gaya gaya dimana fluida menggunakan sekitarnya ditandai oleh '

ukuran,yatu tekanan fluida. (ekanan fluida dapat dihasilkan dari gaya luar atau

gaya berat fluida itu sendiri. )adi untuk membahas * sebab tekanan fluida ini

secara terpisah,efek gravitasi diabaikan pada bagian ini.

#arena gaya F bekerja pada daerah permukaan + maka tekanan P

digambarkan sebesar Fy dari komponen F yang tegak lurus dibagi +

P=F y +

ontoh , /kg balok yang diam diatas meja 0gambar 1.*2 menggunakan gaya tegak

lurus pada

meja

Fy 3 / kg 4 &.$ ms*

)ika luas permukaan pada meja '.5 m* tekannnya adalah

P = Fy+ 3 5& 6'.5 m* 3 7/ 6m*

ontoh lainnya , pemain ski dengan massa $8kg menuruni kemiringan *8o .

Pemain ski mengerjakan gaya vertical sebesar $8kg 4 &.$ms* 3 1$5 6 pada



salju.besarnya komponen gaya yang tegas lurus pada kemiringan adalah Fy3 1$5

6 4 cos *8o 3 *598 6m* .

#onsep tekanan terbatas pada kegunaannya dalam mempelajari zat padat

karena dari definisinya hanya melibatkan bagian dari gaya yang hadir. "elanjutnya

nilai tekanan tergantung pada daerah yang terkait yang mungkin rancu.

Sifat fluida 1 fluida yang diam tidak mengerjakan gaya yang parallel pada

permukakaan. Fakta menarik ini dikarenakan ketidakkakuan fluida. :alam

fluida ,dikerjakan gaya parallel pada permukaan,permukaannya tentu saja akan

mengerjakan gaya parallel pada fluida. gambar 1.5 menunjukkan objek dengan

gaya F' % F*bekerja parallel pada * sisi dan gaya F7 3 -0F' ; F*2.

Gaya total dan torsi total pada benda adalah nol,sehingga bendaseimbang,dengan syarat tidak melekuk atau pecah. <enda padat yang dapat

melapisi lekukan, akan seimbang di bawah kondisi ini. Fluida dengan kata lain

tidak memiliki kekakuan sehingga dapat mengalir, fluida tidak dapat tetap diam

jika ada gaya parallel yang bekerja,jadi fluida yang diam tidak dapat mengerjakan

gaya parallel pada permukaan. :engan kata lain dapat dikatakan bahwa fluida

tidak memliliki koefisien gesek statis.

<ayangkan perahu kayu mengapung diatas air, perahu akan tetap diam tak

masalah seberapa kecil F karena air tidak dapat mengerjakan gaya parallel pada F

yang seimbang. "ekali perahu mulai bergerak, situasi berubah sejak fluida sedang

bergerak relative pada perahu. Pergerakan fluida mengerjakan gaya parallel pada

permukaan. <esarnya akan meningkat sebanding dengan kecepatan. +kibatnya

perahu memiliki percepatan karena adanya F hingga kecepatannya mencapai nilai

yang besarnya sama dengan gaya gesek pada air sebesar F.

Sifat fluida 2: dengan tiadanya gravitasi,seperti mengabaikan berat fluida itu

sendiri,tekanan pada fluida adalah sama di setiap titik .

"ifat ini dibuktikan dengan menunjukkan bahwa tekanan adalah sama pada titik P

dan titik =.selanjutnya dari sifat fluida ',gaya yang bekerja adalah tegak lurus

dengan permukaannya. )ika Pp adalah tekanan pada titik p,dan P> adalah tekanan pada titik >,maka ada gaya bekerja sebesar Fp3pp.+ yang tegak lurus terhadap p

dan F>3p>+ yang tegak lurus terhadap >. :imana + adalah area di dasar bejana.

"ejak gaya parallel bekerja pada sumbu bejana dimana semua gaya bekerja tegak

lurus terhadap sumbu bejana,semua gaya Fp dan F> harus memiliki nilai yang

sama jika total gaya pada sumbu bejana harus nol,dengan begitu

Fp 3F>

Pp+3P>+ Pp3P>

"ejak p dan > pada titik yang sama dalam fluida, ini membuktikan bahwa tekanan

dalam fluida sama di semua titik. ?ntuk melihat bagaimana sifat fluida ini



diterapkan, anggap fluida mengisi penuh silinder yang bersekat, jika gaya F

mengarah ke bawah diterapkan pada piston di atas penutup silinder, maka fluida

akan mengejakan gaya yang berlawanan @F pada piston saat piston diam, oleh

karena itu,saat seimbang, tekanan dikerjakan oleh fluida pada piston sebesar

p3F+, dimana dari sifat fluida *, tekanan sama di setiap titik 0ingat pada bagian

ini kita mengabaikan gravitasi2.

"eandainya sekarang silinder terhubung oleh pipa pada silinder yang lebih

kecil, dengan penutup bersekat area +, seperti gambar 1.1. berapa besar FA yang

harus dikerjakan pada piston yang lebih kecil agar keadaan tetap seimbangB "ejak

tekanan sama di setiap titik pada fluida,tekanan yang dikerjakan oleh fluida pada

silinder kecil harus sebesar p3F+. dengan kata lain,gaya yang dikerjakan oleh

fluida pada piston yang lebih kecilharus sebesar FA untuk menyeimbangkan gayayang bekerja,jadi p3FA+A. hasil dari penyamaan tekanan ini,kitadapatkan

p 3 F+3FA+A

FA3 p+A 3+A+ 4 F

ontohnya,nya jika +3 8.' m* dan F3&88 6, tekanan pada fluida sebesar p3&88

68.' m*3&888 6m*, besarnya gaya FA yang dikerjakan pada piston yang lebih

kecil adalah

FA3p+A3&888 6m* 4 8.8' m*3&8 6

:engan begitu gaya yang &8 6 pada piston kecil dapat menopang gaya sebesar

&888 6 pada piston besar.

Pompa hidrolik biasanya digunakan pada garasi untuk mengangkat mobil,

menggunakan prinsip ini untuk mengangkat berat F yang besar denag gaya FA

yang kecil. Prinsip ini sama dengan prinsip pesawat sederhaha0bab 9.*2. Piston

kecil bergerak melalui jarak yang panjang d’ dalam mengangkat piston besar

dengan jarak yang pendek d . <anyak pemakaian prinsip ini pada dunia medis dan

sains.

Efek gravitasi dala fluida

Cukum Pascal hanya benar saat gaya diabaikan, dimana tekanan dihasilkan dari

gaya luar. ontohnya pada gambar 1.9 dan 1.1 . hal yang penting dari gayagravitasi pada fluida tergantung pada kerapatan fluida.

!era"atan

#erapatan partikel adalah rasio m dari partikel tersebut terhadap volumenya D.

E 3 m/ D

#erapatan adalah karakteristik dari partikel, terlepas dari volume atau massanya.

ontoh, massa 7 l 07888 cm*2 etanol sebesar *791 g. oleh karena itu kerapatannya

adalah E 3 m/ D3 *791788838.1& gcm*.



#erapatan dari beberapa zat padat, cair, dan gas pada umumnya tercantum pada

tabel 1.*.

#erapatan biasanya ditentukan dalam satuan gram per sentimeter kubik, pada

G" unit. "angat mudah untuk mengubah ke unit lainnya,

' kg3 '888 g dan ' m 3 '88 cm, jadi kita dapatkan

' kgm7 3 '888 g0'88 cm2*

3 '8-7 gcm7

' gcm7 3 '888 kgm7

Sifat fluida #

?ntuk mempelajari efek gravitasi pada tekanan fluida , kita bahas fluida dalam

sisilnder pada gambar 1.$ . gaya F bekerja tegak lurus pada piston. )adi tekanan pada piston adalah

P0 = F+

(anda mengindikasikan tekanan pada bagian atas fluida. :ari hukum Pascal,

tekanan Ph pada dasar fluida akan sama dengan P0 jika gaya gravitasi diabaikan.

6amun, karena ada gaya gravitasi, gaya total ke bawah pada fluida sebesar F ; Fg

dimana F adalah gaya gravitasi pada fluida. :ari gaya tersebut, harus ada kontak

gaya ke atas sebesar F3 -0F ; Fg2 dari dasar silinder.

eaksi c 3 -Fc 3 F ; Fg dengan mengerjakan gaya ke bawah pada dasar silinder.

)adi tekanan ph pada dasar sebesar

P h 3 0F ; Fg2+

3 po ; 0 Fg+2

(ekanan di bagian bawah fluida lebih besar, dikarenakan berat dari fluida itu

sendiri. Peningkatan tekanan dengan kedalaman berhubungan dengan kerapatan

fluida H. Dolume pada fluida D3 +h, dimana h adalah ketinggian fluida, dan massa

fluida m 3 HD3 H+h, jadi

IFg 3mg 3 H+gh

+tau dapat juga ditulis

Ph3 p8 ; Hgh

Ph – Po= HghPersamaan ini membuktikan kebenaran hukum pascal yang berhubungan dengan

berat pada fluida.

Persamaan diatas dapat digambarkan dengan mengisi tabung seperti pada gambar

1.& dan 1.'8 dengan air dan dihubungkan oleh tube seperti pada gambar 1.'' .

:engan persamaan

Pa = p0 + Hgha

Pb 3 P0 + Hghb



#ita substitusikan persamaam kedua dari persamman kesatu, kita dapatkan

pa @ pb = Po+ Hgha 2 - 0 p0 + Hghb2

$ Hgha @ Hghb 3 Hg0ha % hb2

3 Hgh

)adi sifat fluida ketiga adalah tekanan dalam fluida saat diam adalah sama di

setiap titik pada kedalaman yang sama. :an perbedaan tekanan diantara titik a dan

titik b pada kedalaman ha dan hb adalah

Pa – pb = Hgha @ Hghb 3 Hg0ha-hb2

Tekanan at&sfer

#ita hidup di dasar pada udara pada atmosfer diaman tekanannya '5.1 lbinc* atau

'.8' 4 '8/ 6m*. "etiap unit tekanan disebut atmosfer, yang digambarkan denganhubungan ' atm 3 198 mmCg 3 '.8'77 4 '8/ 6m*.

6ilai ini sebanding dengan tekannan rata-rata atmosfer diatas permukaan laut.

#erapatan udara di atas permukaan laut berkurang karena tekanannya berkurang.

)ika kerapatannya konstan,akan sebanding dengan ketinggian air laut.

ontoh, kota e4ico berada di ketinggian '/88 di atas permukaan laut, untuk

menemukan tekanan P a kota me4ico, kita ambil, h0 = '/88 m, kerapatan air laut

',* kgm7 . #erapatan di kota me4ico sekitar '.8 kgm7, jadi kerapatan rata-

ratanya ',' kgm7.

Pa – p0 = Hgha @ Hgh8

3 -0'.'20&.$20'./4'8882

3 - 8.'9 4 '8/ 6m*

(ekanan di me4ico city lebih kecil daripada tekanan di laut. :engan Po = '.8'

4'8/ 6m*, tekanan di kota me4ico sebesar

Pa= P0 – 8.'9 4 '8/ 6m*

3 8.$/ 4 '8/ 6m*

Tekanan gauge

(ekanan fluida pada titik dalam tubuh makhluk hidup selalu dianggap sebagai

perbedaan p antara tekanan absolute p pada titik tersebut dan tekanan atmosfer p0. (ekanan ini disebut dengan tekanan gauge.

(ekanan gauge 3 p – p0

:arah mengalir dari aorta ke arteri utama dalam tubuh. +rteri ini bereblok

cabangnya pada pembuluh yang lebih kecil hingga mencapa kapiler-kapiler.

"ebagai contoh, pada manusia tekanan darah yang dipompa dari jantung sekitar '

lbin* 0'88mmCg2. !ni adalah tekanan gauge, ini adalah kelebihan tekanan diatas

tekanan atmosfer.

'an&eters dan (ar&eters



(ekanan gauge dapat diukur oleh alat yang disebut dengan manometer pipa

terbuka alat ini berupa pipa berbentuk ? yang bagiannya diisi dengan cairan,

biasanya air atau merkuri. (ekanan darah diukur dengan menggunakan manometer

merkuri. Pada prinsipnya, manometer juga dapat digunakan untuk mengukur

tekanan pada atmosfer, inilah alat yang disebut dengan barometer.

)a*a a"ung

"aat megukur berat suatu benda di dalam air, beratnya akan lebih kecil daripada

saat diukur di udara, ini disebabkan air mengerjakan gaya ke atas atau pada benda

tersebut, inilah yang disebut dengan gaya apung. Gaya ini tergantung pada

kerapata dan volume benda,tetapi tidak bergantung pada bentuk dan komposisi

benda tersebutFa @ Fb 3 Pa+ ! Pb+

:imana Fa J Fb, inilah yang disebut dengan hukum +rchimedes, atau

sederhananya, disebut dengan sifat fluida keempat.

Sifat fluida kee"at+ yaitu gaya apung dikerjakan oleh fluda pada benda yang

besarnya sama dengan berat benda yang tenggelam dalam fluida.

Aliran fluida

!ni adalah 7 bagian terakhir dalam flida diam. Fluida bergerak pada umumnya

lebih rumit, tetapi sangat penting untuk memehami fenomena-fenomena yang ada

seperti bagaimana pesawat terbang bekerja, serangga yang berdiri diatas air, dan

sirkulasi udara di dalam atmosfer. Kalaupun prinsip fluida bergerak hanyalah

hokum 6ewton, tetapi persamaan-persamaannya mengganbarkan betapa rumitnya

gerak pada fluida.

,isk&sitas

Perbedaan antara fluida diam dan mengalir adalah, pada fluida mengalir

dikerjakan gaya parallel, sedangkan pada fluida yang diam tidak.

#oefisien viskositas F 3 L 0v+2z<ila kecepatan aliran suatu fluida menjadi cukup besar, aliran laminer rusak dan

turbulensi terjadi. #ecepatan kritis yang diatasnya lewat pipa adalah turbulen

tergantung pada kerapatan dan viskotas fluida dari pada jari @ jari pipa. +liran

fluida dapat digolongkan oleh bilangan tak berdimensi yang dinamakan (ilangan

e*n&lds "g yang didefinisikan sebagai

6r 3 0*rvH2L

:engan v adalah kecepatan rata @ rata fluida. Mksperimen menunjukkan bahwa

aliran adalah laminer bila bilangan eynolds kurang dari *888 dan turbulen lebih

besar dari 7888.



:iantara nilai @ nilai ini, aliran adalah tidak stabil dan dapat berubah antara satu

jenis ke jenis

yang lain.

Naju aliran fluida dapat dituliskan dalam persamaan

=3 Dt 3 0+d20dv2 3 +v

$ r*v

:imana = adalah laju aliran fluida, D adalah volume wadah penampung fluida, t

adalah waktu, v adalah kecepatan aliran fluida. :an r adalah jari-jari luas

penampang aliran fluida tersebut.

A/LI!ASI DALA' BI0L0)I

Aliran dara+orta sangat besar untuk perbedaan tekanan hanya 7mm yang dibutuhkan

untuk memelihara aliran darah normal. :engan begitu, jika tekanan darah sebesar

'88 mmCg saat darah memasuki aorta,tekanannya akan berkurang menjadi &1

mmhg saat darah memasukiarteri utama. #arena pembuluh ini memiliki diameter

yang jauh lebih kecil daripada aorta, maka tekanan akan menurun sebesar '1

mmCg,yang dibutuhkan untuk memelihara aliran darahnya.

leh karena itu tekanannya hanya $/mmCg saat darah memasuki arteri

yang lebih kecil. Pembuluh ini masih memiliki diameter yang lebh kecil,sehingga

tekanan menurun //mmCg ,yang dibutuhkan untuk memeilhara aliran darah tetap

stabil.akhirnya ada penurunan yang lebih jauh,yaitu menjadi *8 mmCg saat darh

melewati kapiler-kapiler. :engan begitu tekanan darah menurun hingga '8 mmCg

saat mencapai urat-urat0pembuluh Dena2.gambar 1.*9 menunjukkan macam-

macam skema tekanan darah saat bersirkulasi.

!tu menyenangkan untuk dapt ditulis sebagai berikut

= 3 0P' @ P*2

3 0$v #2 Or -'

:engan adalah hambatan dari pembuluh tunggal.persamaan di atas juga berlaku

untuk untuk jaringan kompleks dari pembuluh yang saling berhubungan,seperti

pembuluh darah dalam system sirkulasi,hambatan total yang terhitung terdiri darisatuan pembuluh dalam jaringan. Prosedur ini juga dpat dilakukan untuk

menghitung hambatan total dari sirkuit

elektronika.persamaan di atas menunjukkan hubungan antara tekanan darah dan

hambatannya.contoh, aliran darah normal orang dewasa = 3 8.$7 4 '8-5 m7s,

total tekanan yang menurun dari aorta hingga kapiler-kapiler adalah

P$!P% 3 &8 mmCg 3 '.* 4 '85 6m *

)adi total hambatan pada semua arteri,artileri,dan kapiler dalam tubuh sebesar

30 p$!p%2= 3 0'.* 4 '85 nm*2 08.$7 4 '8-5 m7s2

3 '.55 4 '8$ 6sm/



)ika hambatan total tubuh menjadi besar secara tidak normal,maka tekanan darah

harus memelihara laju aliran darah. !ni adalah kondisis pada penderita tekanan

darah tinggi,dimana yang menjadi penyebab '* meninggalnya manusia di

seluruh dunia. :engan kata lain, hambatan menjadi lebih rendah saat tekanan

darah tidak berubah,darah yang mengalir 0=2 besarnya meningkat. "elama

berolahraga,terjadi peningkatan tekanan darah dan penurunan hambatan

darah,menghasilkan peningkatan laju aliran darah. Penurunan hambatan darah

disebabkan oleh meningkatnya diameter pembuluh darah.

Mfek dari tekanan darah tinggi adalh menyebabkan jantung bekerja lebih

keras dari pada biasanya.kuatnya arus P yang keluar dari jantung adalah usaha

yang dikerjakan oleh jantung dibagi waktu dalam memompa darah tersebut. "ama

engan besarnya gaya F yang dikerjakan jantung dikali jarak darah bergerak dalam' detik.

P 3 Fd

Gaya disini hanya lah tekanan yang dikerjakan jantung pada aorta dengan luas

penampang aorta tertentu.

F 3 p+

Naju aliran darah = adalah volume darah yang melewati aorta dalam ' detik. )adi

dalam ' detik volume darah yang bergerak sejauh

& = =+

leh karena itu, kuat arus yang keluar dari jantung

P 3 Fd

3 p+ =+

3 p=

ata-rata tekanan darah normal orang dewasa adalah '88 mmCg 3 '.7 4 '85

6m*, jadi

P 3 0'.7 4 '85 6m*208.$7 4 '8-5 m7s2

3 '.' 6ms 3 '.' )s 3 '.' w

:engan begitu,daya keluaran normal dari jantung sebesar ' w atau hanya ' dari

daya yang dikerjakan oleh tubuh.

"?<M

httpfile.upi.edu:irektoriFP!P+)?.QPM6:.QF!"!#+'&/18$81'&$*''*-

K!M6:+(?61.Fluida.pdf

http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/195708071982112-WIENDARTUN/7.Fluida.pdf




Cover ARTIKEL Fisika

Documents

Transcript of Cover ARTIKEL Fisika