FISIKA DASAR

KULIAH 2FLUIDA

Oleh : Adnan, ST.,M.Si

A. Fluida tak bergerak

Fluida adalah zat cair atau zat yang dapat mengalir tampa gesekan/hampir tak ada gesekan.Yang termasuk fluida dapat berupa zat cair atau gas. Dalam pembahasan kita ini adalah fluida tidak bergerak, misalnya zat cair dalam bejana.

1. Hukum pascal

Tekanan yang diberikan pada fluida di ruang tertutup diteruskan kesemua arah dan sama besar.Tekanan merupakan gaya persatuan luas.

Tekanan p = FA

Tekanan Hidrostatis p = g h

W2W1

A2

A1 P

Luas penampang yang berisi air pada kaki kiri dan kaki kanan masing-masing A1 dan A2. kemudian, pada A1 dan A2 masing-masing diberi beban sebesar W1 dan W2. kedua beban W1 dan W2 memberi tekanan kesegalah arah dan sama besar. Maka tekanan W1 sama dengan W2 atau P1 sama dengan P2 maka:

W1 A1

W2 A2=

Apabila bejana mempunyai penampang lingkarang dengan jari-jari R1 dan R2 maka dapat dirumuskan sebagai berikut :

W1 R

12

= W2 R2

2 atau W1 R

12

W2 R2

2=

F1 A1

F2 A2=

2. Hukum Archimedes

Benda yang berada sebagian atau seluruhnya di dalam fluida selalu mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan.

Benda yang diangkat di dalam air akan terasa lebih ringan jika dibandingkan di udara. Hal ini bukan berarti berat benda berkurang melainkan ada gaya yang membantu untuk mengangkatnya yaitu gaya tekan ke atas (FA).

Gaya ke atas sama dengan berat fluida yang dipindahkan, yaitu sebesar.

FA = WW = mgm = ρV

FA = ρVg

FA = gaya ke atas ρ = massa jenis fluidaV = volume benda yang dipindahkanm = volume benda yang tercelup

g = percepatan gravitasi

W = berat benda

V

ρ

V = Volume benda FA = ρVg

Benda yang tercelu seluruhnya ke dalam zar cair

V1

ρ

V2

Benda yang tercelup sebagian ke dalam zat cair

FA = ρV2g

V2 = bagian benda yang tercelupV1 = bagian benda yang tidak tercelup

Tenggelam, Melayang dan Terapung

Faktor penyebab tengelam, melayang dan terapung adalah gaya berat dan gaya tekan.

C

B

A

A. Tenggelam, benda yang tenggelam di dalam fluida mempunyai berat lebih besar dari fluida yang didesak.

B. Melayang, benda yang melayang di dalam fluida mempunyai berat sama dengan berat fluida yang didesak

C. Terapung, benda yang terapung di dalam fluida mempunyai berat sama dengan berat fluida yang didesak, tetapi massa jenis benda lebih kecil daripada fluida

W > FA

ρ > ρf

W = mg = ρ b V b gFA = ρf Vb g

W = FA atau ρ = ρf

W = FA tetapi ρb < ρf

Pada saat benda dimasukkan ke dalam zat cair kemudian dilepas, ternyata benda bergerak menuju ke permukaan. Hal ini menunjukkan bahwa berat benda W lebih kecil dari gaya ke atas FA , dan FA akan berkurang setelah ada bagian benda yang keluar dari permukaan.

Lainnya halnya yang terjadi pada dua zar cair yang tidak bercampur, misalnya minyak. Minyak yang dimasukkan ke dalam air akan mendapat gaya tekan ke atas lebi besar dari beratnya sehingga minyak terapung.

h2

h1

minyak

airA B

III Apabila A sama dengan B,

berat minyak pada tabung II setinggi h2 sama dengan berat air pada tabung I setinggi h1. jadi W1 = W2

ρ1 g V1 = ρ2 g V2

atau

ρ1 g h1 = ρ2 g h2

V = volumeρ 1 dan ρ2 masing-masing adalah massa jenis air dan minyak.

3. Tegangan permukaan

Tegangan permukaan dari zat cair dapat menahan benda-benda ringan dan dapat menahan melekul-melekul zat cair yang bergerak menuju permukaan.

Seekor nyamuk dapat hinggap atau berjalan di permukaan air dan pasau silet yang diletakkan pelan-pelan di atas permukan air dapat terapung. Hal ini terjadi karena adanya tegangan permukaan dari air.

Tali penggantung

Kawat berbentuk

U

Lapisan air sabun

Kawat kecil yang mudah

bergerak

A B

Sebatang kawat berbentuk U yang digantungi kawat dan dicelupkan ke dalam air sabun. Lapisan sabun dapat menahan berat kawat AB.

= F/2lF = gaya berat dengan satuan Nl = panjang kawat (m) = tegangan permukaan (N m-1)

Dengan demikian, tegangan permukaan dapat dinyatakan sebagai gaya per satuan panjang

4. Kapilaritas

Kapilaritas adalah suatu gejala turun atau naiknya zat cair dalam pembuluh sempit yang sebagian dimasukkan ke dalam zat cair.Gaya kohesi adalah gaya tarik-menarik antarmelekul sejenis.Gaya adhesi adalah gaya tarik-menarik antarmelekul tak sejenis.

air Hg

Kohesi < adhesi Kohesi > adhesi

Peristiwa kapiritas yang alain adalah :a. Minyak tanah naik pada sumbu komporb. Dinding atau tembok yang basah karena air tanah, danc. Sari makanan naik melalui pembuluh kayu pada tanaman.

Besar kapilaritas ini tergantung pada gaya adhesi dan gaya kohesi zat. Untuk air, gaya adhesi lebih besar dari gaya kohesi dan untuk raksa (Hg) gaya adhesi lebih kecil dari gaya kohesi.

r

y

Oleh karena air mempunyai gaya adhesi lebih besar dari gaya kohesinya, air dalam pipa sempit terangkat sampai ketinggian tertentu di mana resultan adhesi sama dengan resultan kohesi.

Kenaikan zat cair dalam kapiler adalah

y = gr cos2

= tegangan permukaan= sudut sentuh= massa jenis zat cair= percepatan gravitasi= jari-jari pipa sempit= perbedaan tinggi permukaan zat cair di dalam dan luar pipa sempit

gry

r

y