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 :