FLUIDA Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau sering disebut sebagai zat alir. Zat

cair,dan gas termasuk fluida. Dalam bentuk cair dan gas zat dapat mengalir sehingga disebut

zat alir. Zat cair termasuk dalam “inkompresible” artinya tidak dapat dimamapatkan

sedangkan gas termasuk “kompresible” artinya dapat dimampatkan (volumenya akan

berkurang jika ditekan).

Sifat penting yang dimilki oleh zat alir yaitu viskositas yang menggambarkan

kemampuan suatu zat alir untuk mengalir.

A.FLUIDA STATIS

Fluida Tak Bergerak adalah Fluida dalam keadaan diam atau statis.

Massa Jenis/Rapat massa (ρ)

Massa jenis adalah massa suatu bendaitu dibanding volumenya.Dapt dirumuskan

sebagai berikut:

𝜌 =𝑚

𝑉

Tekanan Hidrostatis

Tekanan adalah gaya yang bekerja tiap satuan luas.

𝑃 =𝐹

𝐴

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang disebabkan oleh fluida statis atau fluida tak

bergerak.

Phid = ρgh

Apabila tekanan udara luar di perhitungkan maka tekanan hidrostatis suatu fluida

dirumuskan sebagai berikut :

Phid =Po + ρgh

Contoh soal

Hitunglah tekanan hidrostatik yang dialami seorang yang menyelam pada

kedalaman 12 m dibawah permukaan sungai bila tekanan dipermukaan air sama

dengan 1 atm!

Keterangan: m= massa (kg) V = Volume (m3)

ρ= massa jenis (kg/m3)

Keterangan :P = tekanan (Pascal)

F = Gaya (N)

A = Luas Permukaan (m2)

Keterangan :Phid = tekanan hidrostatik (Pascal)

ρ = massa jenis (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (ms-2)

h = kedalaman titik (m)

Keterangan : Po = tekanan udara luar (atm)

1 atm = 105 Pa

Jawab :

Diketahui : Po = 1 atm = 105 Pa

g = 10 ms-2

h = 12 m

ρ = 103 Kgm-3

Ditanya : Phid

Dijawab : Phid = Po + ρgh

= 105 Pa + 103 Kgm-3 . 10 ms-2 . 12 m

= 2,2 . 105 Pa

HUKUM UTAMA HIDROSTATIKA

“Semua titik yang terletak pada bidang horizontal yang di dalam zat cair yang

tenang mempunyai tekanan hidrostatis yang sama”

Contoh soal

Pipa U yang berisi raksa (ρraksa = 13,6 gr cm-3) dituangkan air hingga setinggi 10 cm

lalu dituangkan minyak hingga setinggi 30 cm, selisih tinggi air raksa pada kedua

kaki pipa U 2,5 cm, tentukan massa jenis minyak!

Jawab :

Diketahui : h1 = 30 cm (minyak)

h2 = 10 cm

P2 = 1 gr cm-3

h3 = 2,5 cm

P3 = 13,6 gr cm-3

Ditanya : P1 (minyak)

Dijawab : Phid A = Phid B

P1.h1 + P2.h2 = P3.h3

P1. 30 cm + 1 gr cm-3.10 cm = 13,6 gr cm-3 . 2,5 cm

P1 = 0,8 gr cm-3

P1h1=P2h2 A B

h2

h1

air

raksa

Hukum Pascal

“Tekanan yang dipakaikan kepada suatu fluida tertutup diteruskan tanpa berkurang

besarnya kepada setiap bagian fluida dan dinding-dinding yang berisi fluida

tersebut”

Contoh alat-alat yang menganut prinsip kerja hokum pascal adalah pengepres

hidrolik, mesin pengangkat mobil, dll.

P1 = P2

F1 F2

A1 A2

Contoh Soal

Dari Gambar tentukan besar X gaya F yang

dibutuhkan untuk mengangkat balok yang

massanya 1200 Kg jika g=10ms-2, A1 = 20 cm2, A2 =

400 cm2!

Jawab :

Diketahui : m1 = 1200 Kg

g =10ms-2

A1 = 20 cm2

A2 = 400 cm2

Ditanya : F

Dijawab :

Hukum Archimedes

“sebuah benda yang seluruhnya atau sebagian tercelup di dalam suatu fluida akan

diapungkan ke atas dengan sebuah gaya yang sama dengan berat fluida yang

dipindahkan oleh benda tersebut”

Diagram alat pengepres hidrolik

=

F1 F2

A1 A2

F1 m.g A1 A2

F 1200 Kg . 10 ms-2 20 cm2 400 cm2 F = 600 N

=

=

A1 A2

F1

mg

FA = ρgV

A, B, dan C berturut-turut tenggelam, melayang

dan terapung, karena ada gaya ke atas, berat

benda dalam zat cair akan berkurang. Jadi, berat

benda dalam zat cair = berat benda di udara

dikurangi gaya ke atas. Akibat gaya ke atas, berat

benda di dalam suatu zat cair akan berkurang,

maka berlaku rumus

Wz = W - FA

Bila benda dicelupkan dalam zat cair maka ada 3 kemungkinan : a. Mengapung Syarat benda mengapung

Wz < FA

ρ b < ρ f b. Melayang Syarat benda melayang

Wz = FA

ρ b = ρ f c. Tenggelam Syarat benda tenggelam

Wz > FA

ρ b > ρf

B. FLUIDA DINAMIK

Dalam fluida dinamik atau fluida bergerak, besar tegangan dipengaruhi oleh

kecepatan alir dan massa jenis fluida serta ketinggian tempat tersebut.

Fluida bergerak mempunyai sifat-sifat :

1) Tidak kompresibel

2) Tanpa gesekan (dimiliki oleh fluida kental)

3) Alirannya stasioner (partikel mengalir sesuai garis alir)

Keterangan : FA = Gaya Apung (N)

ρ = Massa Jenis (Kgm-3)

g = Percepatan Gravitasi (ms-2)

V = Volume benda yang tercelup (m3)

A

B

C

FA

FB

FC

WA

WB

WC

Keterangan : Wz = Berat Benda dalam zat cair (N)

W = Berat Benda di udara (N)

FA = Gaya Angkat ke atas (N)

Persamaan kontinuitas

Untuk aliran fluida, kecepatan pada pipa berpenampang besar adalah kecil dan pipa

yang berpenampang kecil kecepatan fluidanya besar

Apabila pada tabung mengalir fluida ideal, maka banyaknya volume yang mengalir

dari penampang A1 ke penampang A2 adalah sama.

Keterangan : A = Luas penampang (m2)

V = Kecepatan Aliran Fluida (ms-1)

Q = Debit (m3s-1)

Contoh Soal

Sebuah penampang besar memiliki diameter 4 cm dengan kecepatan aliran 4 ms-1

sedang penampang kecil berdiameter 2 cm, hitunglah kecepatan air pada

penmapang kecil!

Jawab :

Diketahui : R1 = 4 cm = 0,04 m

v1 = 4 ms-1

R2 = 2 cm = 0,02 m

Ditanya : v2

Dijawab : A1 . v1 = A2 . v2

π (0,04)24 = v2 π (0,02)2

v2 = 16 ms-1

Azas bernouli

Daerah aliran fluida yang kecepatannya kecil mempunyai tekanan besar, sedang

daerah aliran fluida dengan kecepatan besar tekanannya kecil.

---Δs1---

--Δs2--

--Δt2--

---Δt1---

A1 A2 v1 V2

A1 . Δs1 = A2 . Δs2

A1 . v1 . Δt = A2 . v2 . Δt

A1 . v1 = A2 . v2

∴ A V = konstan → persamaan kontinuitas

Q = A V

h1 = h2

V2 V1 P2

P1

P1 + 1

2 ρv1

2 + ρgh1 = P2 + 1

2 ρv2

2 + ρgh2

P + 1

2 ρv2 + ρgh = Konstan

Penerapan azas bernouli pada bak yang bocor

g (h1-h2) = 1

2 V2

2

V22 = 2gh

V = 2𝑔ℎ

Karena gerak arah vertical termasuk gerak jatuh bebas sehingga tidak mempunyai

kecepatan awal, maka h2 = 1

2 gt2

t= 2h2

g

dan gerak pada arah horizontal adalah gerak lurus beraturan, maka air tidak

mempunyai percepatan, resultan kedua jenis gerakan tersebut akan membentuk

lintasan parabola.

X = v2 t

= 2g(h1 − h2) 2h2

g

X = 2 ℎ1 − ℎ2 ℎ2

Pemakaian persamaan bernouli dan persamaan kontinuitas

a. Alat pengukur venture (venture meter)

Merupakan alat pengukur yang ditaruh di

dalam sebuah pipa aliran untuk mengukur

laju aliran suatu cairan. Persamaan yang

digunakan : v12 =

2 p1 − p2 A22

ρ(A12− A2

2)

A

h1 h2

h

V1

V2 P2

P1

x

Karena permukaan bak lebih luas dari lubang kebocoran,

maka kecepatan menurunnya permukaan dianggap 0,

sedangkan P1 = P , maka dari persamaan :

P1 + 1

2 ρv1

2 + ρgh1 = P2 + 1

2 ρv2

2 + ρgh1

Ρgh1 = 1

2 ρv2

2 + ρgh1

V2 V1

b. Tabung pitot

Merupakan alat untuk mengukur laju aliran suatu gas. Persamaan yang

berlaku adalah :

Fluida dari sini

memberikan

tekanan total

Aliran fluida Fluida masuk

melalui lubang ini,

memberikan

tekanan statik

manometer

X

Q

P

S

T h

v = 2𝜌 ′𝑔ℎ

𝜌