I. Pendahuluan

Fluida adalah zat alir adalah zat dalam keadaan bisa mengalir dan memberikan sedikit

hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan. Ada dua macam fluida yaitu cairan dan

gas.Salah satu ciri fluida adalah kenyataan bahwa jarak antara dua molekulnya tidak tetap,

bergantung pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara molekul yang disebut

kohesi.

Gaya kohesi antara molekul gas sangat kecil jika dibandingkan gaya kohesi antar

molekul zat cair. Ini mnyebabkan molekul-molekul gas menjadi relatif bebas sehingga gas

selalu memenuhi ruang. Sebaliknya molekul-molekul zat cair terikat satu sama lainnya

sehingga membentuk suatu kesatuan yang jelas meskipun bentuknya sebagian ditentukan

oleh wadahnya.

Akibat yang lainnya adalah sifat kemampuannya untuk dimampatkan.Gas bersifat

mudah dimampatkan sedangkan zat cair sulit. Gas jika dimampatkan dengan tekanan yang

cukup besar akan berubah manjadi zat cair. Mekanika gas dan zat cair yang bergerak

mempunyai perbedaan dalam beberapa hal, tetapi dalam keadaan diam keduanya mempunyai

perilaku yang sama dan ini dipelajari dalam statika fluida.

Fluida terbagi atas dua jenis, yakni fluida tak mengalir (hidrostatika) dan flida

mengalir (hidrodinamika). Penerapannya dalam peralatan teknik di kehidupan sehari-hari saat

ini banyaklah sekali contohnya dari mulai yang sangat sederhana seperti pompa angin hingga

sistem pengeboran minyak lepas pantai.

II. Terapan dalam Kehidupan

1. Dongkrak hidrolik

Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah penerapan darihukum Paskal yang

berbunyi ”tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan sama

besar ke segala arah”.

Gambar model sederhana dongkrak hirolik

Tekanan yang kita berikan pada pengisap yang penampangnya kecil diteruskan oleh

minyak (zat cair) melalui pipa menuju ke pengisap yang penampangnya besar. Pada pengisap

besar dihasilkan gaya angkat yang mampu menggangkat beban.

2. Pompa Hidrolik Ban Sepeda

Prinsip dari pompa ini juga menerapkan hukum Paskal,pada pompa hidrolik ini kita

memberi gaya yang kecil pada pengisap kecil sehingga pada pengisap besar akan dihasilkan

gaya yang cukup besar, dengan demikian pekerjaan memompa akan menjadi lebih ringan,

bahkan dapat dilakukan oleh seorang anak kecil sekalipun.

Gambar pompa hidrolik ban sepeda

3. Mesin hidrolik pengangkat mobil

Mesin hidrolik pengangkat mobil juga menerapkan prinsip hukum Paskal. Prinsip

kerjanya adalah sebagai berikut.

Gambar Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil

Udara dengan tekanan tinggi masuk melalui keran K1.Udara ini dimampatkan dalam

tabung A. Tekanan udara yang tinggi ini diteruskan oleh minyak (fluida) ke pengisap B. Pada

pengisap B dihasilkan gaya angkat yang besar sehingga mampu mengangkat beban mobil.

4. Rem Piringan Hidrolik

Ide tekanan zat cair diteruskan melalui zat cair juga digunakan pada mobil untuk

sistem pengereman. Setiap rem mobil dihubungkan oleh pipa-pipa menuju ke master

silinder. Pipa-pipa penghubung dan master silinder diisi penuh dengan minyak rem.

Gambar rem piringan hidrolik

Ketika kita menekan pedal rem, master silinder tertekan.Tekanannya diteruskan oleh

minyak rem ke setiap silinder rem.Gaya tekan pada silinder rem menekan sepasang sepatu

rem sehingga menjepit piringan logam. Akibat jepitan ini, timbul gesekan pada piringan yang

melawan arah gerak piringan hingga akhirnya dapat menghentikan putan roda.

Sepasang sepatu dapat menjepit piringan dengan gaya yang besar karena sepasang

sepatu tersebut dihubungkan ke pedal rem melalui sistem hidrolik. Disini kita menekan

silinder yang luas pengisapnya lebih kecil daripada luas pengisap rem, sehingga pada rem

dihasilkan gaya yang lebih besar. Jika luas pengisap rem dua kali luas pengisap master, maka

dihasilkan gaya rem yang dua kali lebih besar dari gaya tekan kaki pada pedal rem.

Gesekan sepasang sepatu terhadap piringan menimbulkan panas. Oleh karena

permukaan piringan sangat luas jika dibandingkan terhadap luas sepasang sepatu, maka panas

yang timbul pada piringan segera dipindahkan ke udara sekitarnya. Ini mengakibatkan suhu

sepasang sepatu rem hampir tetap (tidak panas).

5. Hidrometer

Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat cair. Nilai massa jenis

zat dapat diketahui dengan membaca skala pada hidrometer yang ditempatkan mengapung

pada zat cair.Hidrometer terbuat dari tabung kaca dan desainnya memiliki tiga bagian. Pada

alat ini diterapkan hukum Archimedes

Gambar hidrometer

Agar tabung kaca terapung tegak didalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani

dengan butiran timbal. Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume

zat cair yang dipindahkan ke hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair

Tangkai tabung kaca didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang

dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam massa jenis zat cair) menghasilkan

perubahan besar pada kedalaman tangkai yang tercelup di dalam zat cair. Ini berarti

perbedaan bacaan pada skala untuk berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas.

Dasar matematis prinsip kerja hidrometer adalah sebagai berikut:

Hidrometer terapung di dalam zat cair, sehingga berlaku :

Gaya keatas = berat hidrometer

Massa hirometer m dan luas tangkai A adalah tetap, sehingga tinggi tangkai yang

tercelup didalam zat cair hf berbanding terbalik dengan massa jenis zat cair ρf. Jika massa

jenis zat cair kecil ( ρf kecil), maka tinggi hidrometer yang tercelup didalam zat cair besar

( hf besar). Akan didapt bacaan skala yang menunjukan angka yang lebih kecil. Jika massa

jenis zat cair besar ( ρf besar), maka tinggi hidrometer yang tercelup di dalam zat cair kecil

( hfkecil). Akan didapat bacaan skala yang menunjukan angka yang lebih besar.

6. Kapal Laut

Badan kapal yang terbuat dari besi dibuat berongga. Hal ini menyebabkan volum air laut

yang dipindahkan oleh badan kapal menjadi sangat besar. Gaya keatas sebanding dengan

volum air yang dipindahkan, sehingga gaya keatas menjadi sangat besar. Gaya keatas ini

mampu mengatasi berat total kapal, sehingga kapal laut mengapung di permukaan laut

Gambar pemodelan kapal laut terlihat dari depan

Kapal laut di desain di pabrik dengan kapasitas muatan maksimum tertentu

sedemikian rupa sehingga kapal laut tetap mengapung dengan permukaan air masih jauh dari

bagian geladak.Gambar diatas menunjukan bagian kapal laut yang terbenam dalam air laut

untuk kapal yang sama tetapi berbeda muatan. Gambar kiri untuk berat kapal kosong (tidak

bermuatan) dan kapal kanan untuk yang bermuatan. Tampak bahwa untuk berat kapal yang

bertambah karena muatan harus diimbangi oleh gaya keatas yang harus bertambah besar oleh

karena itu, kapal lebih terbenam di dalam air laut agar volum air yang digantikan oleh kapal

itu bertambah.

7. Kapal Selam

Penerapan hukum Archimedes juga dilakukan pada prinsip kapal selam. Dimana

sebuah kapal selam memiliki tangki pemberat, yang terletak diantara lambung sebelah dalam

dan lambung sebelah luar. Tangki ini dapat diisi dengan udara atau air.

Gambar sebuah kapal selam

Terlihat pada gambar diatas gaya-gaya yang bekerja pada sebuah kapal selam. Jika

gaya keatas Fa lebih besar daripada berat total kapal selam, maka kapal selam terapung.

Untuk dapat membuat kapal selam terbenam kedalam air laut, beratnya harus

ditambah sehingga lebih besar daripada gaya keatas (w>Fa). Hal ini dilakukan dengan

membuka katup- katup yang memungkinkan air laut masuk kedalam tangki

pemberat.Sewaktu air laut masuk melalui katup-katup yang terletak di bagian bawah tangki

pemberat, air laut tersebut mendorong udara dalam tangki keluar melalui katup-katup yang

terletak di bagian atas. Air laut jauh lebih berat daripada udara, sehingga berat total

kapalselam menjadi lebih besar dan membuat kapal selam terbenam. Jika kapal selam

dikehendaki menyelam pada kedalaman tertentu, maka awak kapal harus mengatur volum air

laut dalam tangki pemberat sedemikian sehingga berat total sama dengan gaya keatas. Pada

saat tersebut kapal selam melayang pada kedalaman tertentu dibawah permukaan laut.

Untuk membuat kapal selam mengapung kembali, udara dipompakan ke dalam tangki

pemberat. Udara ini menekan air laut sehingga air laut keluar melalui katup-katup bagian

bawah. Udara jauh lebih ringan daripada air laut sehingga berat total kapal selam menjadi

lebih ringan dan kapal selam mengapung kembali.

8. Balon Udara

Hukum Archimedes juga diterapkan pada balon udara.Seperti halnya zat cair, udara

(yang termasuk fluida) juga melakukan gaya keatas pada benda. Gaya keatas yang dilakukan

udara pada benda sama dengan berat udara yang dipindahkan oleh benda itu.Rumus gaya

keatas yang dilakukan udara tetap seperti persamaan sebelumnya tetapi ρf disini adalah massa

jenis udara. Prinsip gaya keatas yang dikerjakan udara inilah yang dimanfaatkan pada balon

udara.

Gambar balon udara yang naik keatas berdasarkan prinsip gaya keatas yang dikerjakan udara.

Mula-mula balon diisi dengan gas panas sehingga balon menggelembung dan

volumnya bertambah. Bertambahnya volume balon berarti bertambah pula volum udara yang

dipindahkan oleh balon. Ini berarti gaya keatas bertambah besar. Suatu saat gaya keatas

sudah lebih besar daripada berat total balon (berat balon dan muatan), sehingga balon mulai

bergerak naik.

Awak balon udara terus menambah gas panas sampai balon itu mencapai ketinggian

tertentu. Setelah ketinggian yangdiinginkan tercapai, awak balon mengurangi gas panas

sampai tercapai gaya keatas sama dengan berat balon. Pada saat itulah balon melayang di

udara. Sewaktu awk ingin menurunkan ketinggian maka sebagian isi gas panas dikeluarkan

dari balon. Ini menyebabkan volum balon berkurang, yang berarti gaya keatas berkurang .

akibatnya, gaya keatas lebih kecil daripada berat balon, dan balon bergerak turun.

9. Karburator

Fungsi karburator adalah untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara,

kemudian campuran ini dimasukan kedalam silinder-silinder mesin untuk tujuan pembakaran.

Gambar karburator

Penampang bagian atas menyempit sehingga udara yang mengalir pada bagian ini

bergerak dengan kelajuan yang tinggi.Sesuai asas Bernoulli, tekanan pada bagian ini

rendah. Tekanan didalam tangki bensin sama dengan tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer

memaksa bahan bakar tersembur keluar melalui jet sehingga bahan bakar bercampur dengan

udara sebelum memasuki silinder mesin.

10. Sayap Pesawat Terbang

Penerapan lain dari asas Bernoulli adalah pada gaya angkat sayap pesawat

terbang. Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap

pesawat. Jika tidak ada udara maka pesawat terbang tidak akan terangkat.

Gaya angkat terbangkitkan karena ada perbedaan tekanan di permukaan atas dan

permukaan bawah sayap. Bentuk airfoil sayap diciptakan sedemikian rupa agar tercipta

karakteristik aliran yang sesuai dengan keinginan. Singkatnya, gaya angkat akan ada jika

tekanan dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan

sayap. Perbedaan tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan kecepatan aliran udara diatas

dan dibawah permukaan sayap. Sesuai hukum Bernoulli semakin cepat kecepatan aliran maka

tekanannya makin rendah. Besarnya gaya angkat yang dibangkitkan berbanding lurus dengan

Luas permukaan sayap, kerapatan udara, kuadrat kecepatan, dan koefisien gaya angkat.

Jadi, untuk pesawat udara, engine berfungsi memberikan gaya dorong agar pesawat

dapat bergerak maju. Akibat gerak maju pesawat maka terjadi gerakan relatif udara di

permukaan sayap. Dengan bentuk geometri airfoil tertentu dan sudut serang sayap (angel of

attack) tertentu maka akan menghasilkan suatu karakteristik aliran udara dipermukaan sayap

yang kemudian akan menciptakan beda tekanan dipermukaan atas dan permukaan bawah

sayap yang kemudian membangkitkan gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang.

Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan

sisi bagian atas yang lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk ini

menyebabkan garis arus seperti gambar di bawah

Gambar garis arus pada sayap pesawat

Gambar garis arus pada sayap pesawat

Garis arus pada sisi bagian atas lebih rapat dari sisi bagian bawahnya; yang berarti

kelajuan aliran udara pada sisi bagian atas pesawat (v2) lebih besar daripada sisi bagian

bawah sayap (v1).Sesuai dengan asas Bernoulli, tekanan pada sisi bagian atas (P2) lebih kecil

daripada sisi bagian bawah (P1) karena kelajuan udaranya lebih besar.

Jika pesawat hendak bergerak mendatar dengan suatu percepatan, maka gaya kedepan harus lebih besar daripada gaya hambatan, dan gaya angkat harus sama dengan berat pesawat. Jika pesawat hendak menambah ketinggian, maka gaya angkat harus lebih besar daripada berat pesawat. Jika pesawat hendak terbang dengan kelajuan tetap pada ketinggian yang tetap, maka resultan gaya mendatar dan gaya vertikal harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya kedepan sama denmgan gaya hambatan, dan gaya angkat sama dengan berat pesawat.

Fenomena Angin

Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan olehrotasi bumi dan juga karena

adanya perbedaan tekanan udara(tekanan tinggi ke tekanan rendah) di sekitarnya.

Apabila dipanaskan, maka udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih

ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya

berkurang. Udara dingin disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara

menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara menjadi pAnas lagi dan

naik kembali. Aliran naiknya udara panasdan turunnya udara dingin ini dinamakan konveksi.

Kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat dari lainnya. Semakin tinggi

tempat, semakin kencang pula angin yang bertiup. Di siang hari, angin bergerak lebih cepat

bila diandingkan dengan malam hari.

Sedang angin darat dan angin laut terjadi karena perbedaan tekanan udara antara

permukaan laut dan daerah daratan di sekitar pantai. Sebagai akibat adanya sinar matahari

yang meninari kawasan tersebut.

Terjadinya Tsunami

Tsunami adalah istilah dalam bahasa Jepang yang pada dasarnya menyatakan suatu

gelombang laut yang terjadi akibat gempa bumi tektonik di dasar laut. Magnitudo Tsunami

yang terjadi di Indonesia berkisar antara 1,5-4,5 skala Imamura, dengan tinggi gelombang

Tsunami maksimum yang mencapai pantai berkisar antara 4 - 24 meter dan jangkauan

gelombang ke daratan berkisar antara 50 sampai 200 meter dari garis pantai.

Berdasarkan Katalog gempa (1629 - 2002) di Indonesia pernah terjadi Tsunami

sebanyak 109 kali , yakni 1 kali akibat longsoran (landslide), 9 kali akibat gunung berapi dan

98 kali akibat gempa bumi tektonik. Dan yang terakhir terjadi adalah di Aceh dan kawasan

pantai selatan

Yang paling mungkin dapat menimbulkan tsunami adalah : gempa yang terjadi di

dasarkan laut, kedalaman pusat gempa kurang dari 60 km, magnitudo gempa lebih besar dari

6,0 skala Richter, serta jenis pensesaran gempa tergolong sesar naik atau sesar turun. Hal

diatas yang memicu terjadinya tsunami di daerah Kepulauan Seram, Ambon, Kepulauan

Banda dan Kepulauan Kai.

Gempa yang menimbulkan tsunami sebagian besar berupa gempa yang mempunyai

mekanisme fokus dengan komponen dip-slip, yang terbanyak adalah tipe thrust (Flores 1992)

dan sebagian kecil tipe normal (Sumba 1977).Gempa dengan mekanisme fokus strike slip

kecil sekali kemungkinan untuk menimbulkan tsunami

Visualisasi bagaimana gelombang tsunami dapat terjadi

Tsunami dapat terjadi jika terjadi gangguan yang menyebabkan perpindahan sejumlah

besar air, seperti letusangunung api, gempa bumi, longsor maupun meteor yang jatuh ke

bumi. Namun, 90% tsunami adalah akibat gempa bumi bawah laut. Dalam rekaman sejarah

beberapa tsunami diakibatkan oleh gunung meletus, misalnya ketika meletusnya Gunung

Krakatau.

Gerakan vertikal pada kerak bumi, dapat mengakibatkan dasar laut naik atau turun

secara tiba-tiba, yang mengakibatkan gangguan kesetimbangan air yang berada di atasnya.

Hal ini mengakibatkan terjadinya aliran energi air laut, yang ketika sampai di pantai menjadi

gelombang besar yang mengakibatkan terjadinya tsunami.

Gerakan vertikal ini dapat terjadi pada patahan bumi atau sesar. Gempa bumi juga

banyak terjadi di daerah subduksi, dimana lempeng samudera menelusup ke bawah lempeng

benua.

Kejadian gempa bumi yang menimbulkan gelombang tsunami sehingga menyapu

sejumlah negara dan menimbulkan korban jiwa puluhan ribu jiwa, bermula dari pergeseran

lempeng bumi pada lapisan litosfir di bawah laut. Pergeseran lempeng tersebut terjadi akibat

pertemuan lempeng Australia di bagian Selatan dengan Lempeng Euroasia di bagian Utara.

Pertemuan antarkedua lempeng tersebut menimbulkan salah satu lempeng terdorong ke

bawah.

Pergeseran lempeng menimbulkan getaran yang disebut gelombang seismik.

Gelombang tersebut bergerak ke segala arah menjauhi sumber getaran di dalam bumi. Ketika

gelombang tersebut mencapai permukaan bumi, maka getarannya menimbulkan kerusakan,

dan sangat dipengaruhi kekuatan dan jarak dari sumber gempa.

Gerakan vertikal dari dasar laut akan menaikkan atau menurunkan air yang berada di

atasnya. Kejadian itu akan mendorong gelombang bergerak keluar. Gerakan yang semula

tidak terasa dari dalam laut, tiba-tiba muncul sebagai tsunami yang menghantam pinggir

pantai.

Tanah longsor yang terjadi di dasar laut serta runtuhan gunung api juga dapat

mengakibatkan gangguan air laut yang dapat menghasilkan tsunami. Demikian pula halnya

dengan benda kosmis atau meteor yang jatuh dari atas. Jika ukuran meteor atau longsor ini

cukup besar, dapat terjadi mega tsunami yang tingginya mencapai ratusan meter.

Jadi, pada dasarnya terdapat dua hukum yang berlaku dalam mekanika fluida, yaitu: statika dan dimanika. Contonya air, patuh pada hukum Hidrostatika (misalnya hukum Archimedes) dan juga patuh pada hukum Hidrodinamika. Dalam gas/udara berlaku hukum aerosatika dan hukum aerodinamika.Contoh pemanfaatan hukum:a. Hidro statika: transportasi dengan kapal laut.b. Aerstatika: balon udara, Zepellin.c. Aerodinamika: pesawat udara, peluru kendali.

d. Hydrodinamika: turbin air dan baling-baling kapal laut, permainan selancar diair.Yang termasuk dalam Fluida adalah : a.benda cair: air,minyak,bensin,olie, dsbb. gas: udara, oksigin, hidrogin, nitrogin, dsbe. gas yang dijadikan cair: LPG, LNG,dsbf. gas yang mengembun atau zat cair berbentuk uap: uap air, uap spiritus, uap bensin.dsb

Dari contoh kita dapat memperkirakan apa manfaat fluida dan perannya bagi kehidupan sehari-hari. Tanpa ada fulida (misalnya air) maka tak mungkin terjadi kehidupan (living organisme). tanpa oksigen juga manusia akan segera punah.

Daftar Pustaka

Tersedia : http://aeroblog.wordpress.com/2006/12/06/bagaimana-pesawat-udara- bisa-

terbang/

Tersedia : http://www.fi.itb.ac.id/courses/fi111/Fluida-Statik/statik/statika.html

Tersedia : http://fisikasic.blogspot.com/2007/03/rujukan-umum.html

Tersedia : http://sora9n.wordpress.com/2006/11/15/fisika-sampai-nanti/

Kanginan, Martheen. Ir. 1996. Fisika SMU. Edisi kedua. Jilid 1C. Penerbit Erlangga: Jakarta.

Tipler, Paul A. 1999. Fisika Untuk Sains dan teknik. Edisi ketiga. Jilid I. Erlangga: Jakarta.

Tersedia : http://www.bmg.go.id/anti_tsu.asp