Tekanan dalam fluida
Click here to load reader
-
Upload
shelterboy -
Category
Documents
-
view
4.426 -
download
21
Transcript of Tekanan dalam fluida
TEKANAN DALAM FLUIDA
OLEH :DANIAR
IRFAN SETIAWAN YUSRI CHANIF NAZARUDIN
TEKANAN DALAM FLUIDAFLUIDA
Adalah zat yang dapat mengalir baik berupa
cairan maupun berupa gas, yang memberikan
sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk
ketika ditekan
Fuida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu
fuilda statis dan fuilda dinamis
FLUIDA STATIS ATAU FLUIDA TAK BERGERAK
Fluida yang tidak bergerak atau dalam keadaan diam dan selalu mempunyai bentuk yang dapat berubah secara kontinyu seperti wadahnya, sebagai akibat gaya geser (tidak
dapat menahan gaya geser)
TEKANAN
• Kenapa ayam sulit berjalan di tanah yang lembek sedangkan itik relatif lebih mudah?
• kalau tangan kita ditekan oleh ujung pena yang bagian runcingnya terasa lebih sakit daripada oleh ujung yang bagian tumpulnya?
“Tekanan adalah besar gaya yang bekerja pada suatu benda tiap satuan
luas”Persamaan : Dengan = besar tekanan (N/m2)F = Gaya yang bekerja (N)A = Luas penampang
TEKANAN HIDROTATIS
Tekanan Hidrotatis adalah tekanan pada fluida statis yang di akibatkan oleh adanya gaya gravitasi.Persamaan
= tekanan hidrotatis (N/m2) = massa jenis zat cir (kg/m3) = percepatan gravitasi bumi (m/s2) = kedalaman zat cair (m)
TEKANAN HIDROTATIS
Apabila tekanan udara luar di perhitungkan :
= tekanan udara luar / tekanan pada permukaan zat cair (Atm atau Pa)
1 atm = 76 cm Hg = 1,01 x 105 Pa
HUKUM PASCALHukum pascal menyatakan bahwa:
Contoh alat yang prinsip kerjanya bedasarkan hukum pascal adalah dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, mesin hidrolik pengangkat mobil, alat pengepres hidrolik, dan rem hidrolik pada mobil atau mobil.
HUKUM PASCAL Hukum pascal menyatakan bahwa:
Prinsip kerja alat disamping Tekanan yang diberikan pada penampang pertama oleh zat cair akan diteruskan untuk menekan penampang kedua dengan besar yang sama
= tekanan pada penampang 2 (N/m2) = Gaya yang bekerja pada penampang 1 (N) = tekanan pada penampang 2 (N/m2) = Gaya yang bekerja pada penampang 2 (N) = Luas penampang 1 (m2) = Luas penampang 2 (m2)
𝑃1=𝑃2𝑎𝑡𝑎𝑢𝐹 1
𝐴1
=𝐹2
𝐴2
CONTOH SOAL
Sebuah bola dicelupkan ke dalam penampungan minyak tanah dengan massa jenis 800 kg/m3 dan dengan kedalaman bola 40 cm ( 1 m – 60 cm) .Tentukan tekanan yang dirasakan benda dalam minyak tanah tersebut !
DIKETAHUI :PO = 50 PA = 10 M/S2
= 800 KG/M3 = 40 = 0,4 MDIT = P ?
Jawab :
Contoh soal
Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton Jika luas penampang pipa besar adalah 250 kali luas penampang pipa kecil dan tekanan cairan pengisi pipa diabaikan, tentukan gaya minimal yang harus diberikan anak agar batu bisa terangkat!
Diketahui : = 1 : 250 = Wbatu = m.g = 1000x10 = 10000 NDitanyakan : ….?Jawab :
= 40 N
GAYA APUNG DAN PRINSIP ARCHIMEDES Kenapa kayu-kayu yang besar
dan banyak lebih mudah diangkat dalam air? Mengapa balon gas helium
bisa naik ke atas? “setiap benda yang dicelupkan dalam suatu fulida akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fulida yang dipindahkan oleh benda tersebut
Peristiwa mengapung dapat dilihat pada kapal laut. Karena kerapatan besi 7.800 kg/m3 sedangkan kerapatan laut 900
kg/m3.Kapal laut dibuat berongga sehingga volume kapal menjadi besar, akibatnya volume air yang dapat dipindahkan juga besar. Akibatnya kapal tidak tenggelam. Benda akan mengapung jika gaya apung
lebih besar dari gaya berat benda
Rumus Archimedes
Dan
Keterangan:
= gaya ke atas (N)
= percepatan gravitasi bumi (m/s2) = massa jenis fluida (kg/m3) = massa jenis benda (kg/m3) = Volume benda yang tercelup ke dalam fluida (m3) = Volume seluruh benda (m3)
KETIKA BENDA BERADA DI DALAM ZAT CAIR, BERAT BENDA AKAN BERKURANG
KARENA ADANYA GAYA APUNG (BERAT SEMU)
dengan:
= berat zat di udara (N) = berat zat dalam zat cair (N)
Benda dikatan mengapung jika Benda dikatan melayang jika Benda dikatan tenggelam jika
TEGANGAN PERMUKAANTegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja
pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu.
Persamaan : dengan Keterangan : = tegangan permukaan (N/m) = gaya tegangan permukaan (N) = panjang kawat (m) = berat kawat (N) = berat benda/gaya tambahan (N)
Contoh peristiwa adanya tegangan permukaan:1. Pisau silet dan jarum yang di letakkan di
atas air akan terapung2. Tetes air yang jatuh ke kaca berbentuk
bola 3. Mainan gelumbung sabun4. Nyamuk yang dapat mengapung di
permukaan air
KAPILARITAS Kapilaritas adalah peristiwa naik dan turunnya zat cair dalam tabung atau pipa yang berlubang kecil yang dimasukkan ke dalam tabung atau pipa berlubang kecil yang dimasukkan ke dalam zat cair (pipa kapiler).Persamaan: Keterangan : = naik/turunnya permukaan zat cair (m)= tegangan permukaan (N/m2)= massa jenis zat cair (kg/m3)= jari jari (m)
CONTOH SOAL
Didalam bejana yang berisi air terdapat segumpal es yang mengapung dengan massa jenis 900 kg/m3 jika massa jenis air 1000 kg/m3 dan volume es yang tercelup dalam air 450 cm3, hitunglah :a. Volume gumpalan es seluruhnya.b. Besar gaya ke atas yang dialami oleh
gumpalan es.
Diketahui : ρes = ρb = 900 kg/m3 ; Vf = 450 cm3 = 4,5 x 10-2 m3
ρair = ρf= 1000 kg/m3 ; g = 10 m/s2
Dit: Vb dan Fa =………..?
Jawab: a. Vf. Ρf = Vb. Ρb
b.
CONTOH SOAL
Kawat yang panjangnya 4 cm diletakkan secara perlahan-lahan di atas permukaan air. Jika tegangan permukaan adalah 6,15 x 10-2N/m, tentukanlah gaya kawat agara kawat tidak tenggelam?Diketahui :
= 4 cm = 4 x 10-2 mg = 6,15 x 10-2 N/m
Dit : F…………?Jwb :
CONTOH SOAL
Pipa kapiler yang berjari-jari 0,8 mm di masukkan tegak lurus kedalam zat cair yang memiliki tegangan permukaan 0,072 N/m dan cos θ = 0,55. tentukan ketinggian air dalam pipa kapiler tersebut ( g = 10 m/s2 , ρair = 1000 kg/m3 ) ?
Diketahui :r = 0,8 mm = 0,8 × 10−3 m ; γ = 0,072 N/mcos θ = 0,55 ; g = 10 m/s2
ρair = 1000 kg/m3
Ditanyakan = h ? Jawab:
FLUIDA BERGERAK ATAU FLUIDA DINAMIS
Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak.
Sifat-sifat dari fluida ideal:a. Tidak kompresibel: fluida yang tidak mengalami perubahan volume karena pengaruh tekanan.b. Tidak kental / non viskositas: fluida yang tidak mengalami gesekan dengan pipa selama mengalir.c. Aliran stasioner: kecepatan, massa jenis, dan tekanan pada setiap titik dalam fluida tidak berubah karena waktu.
Besaran-besaran dalam fluida dinamisDebit aliran (Q)
Debit fluida adalah banyaknya fluida yang mengalir melalui suatu penampang tertentu dalam selang waktu tertentu.
Q = debit aliran (m3/s)A = luas penampang (m2)V = laju aliran fluida (m/s)
Aliran fluida sering dinyatakan dalam debit aliran
Dimana :Q = debit aliran (m3/s)V = volume (m3)t = selang waktu (s)
PERSAMAAN KONTINUITAS
Persamaan kontinuitas menyatakan hubungan antara kecepatan fluida yang masuk pada suatu pipa terhadap kecepatan fluida yang keluar. Air yang mengalir di dalam pipa air dianggap mempunyai debit yang sama di sembarang titik. Atau jika ditinjau 2 tempat, maka:
Debit aliran 1 = Debit aliran 2,
Persamaan Bernoulli
“jumlah tekanan (P), energi kinetik per satuan volume (1/2. ρ.v2) dan energi potensial per satuan volume (ρ.g.h)
mempunyai nilai yang sama di setiap titik sepanjang aliran”.
Bedasarkan Konsep energi - kerja
Dimana: : massa jenis fluida (kg/m3) : percepatan gravitasi (m/s2)P1 dan P2 : tekanan di titik 1 dan 2 (N/m2)v1 dan v 2 : kecepatan aliran di titik 1 dan 2 (m/s)h1 dan h2 : ketinggian titik 1dan 2 (m)
Aliran Viskositas
Viskositas berhubungan dengan fluida yang tidak encer yaitu adanya gesekan atau friksi antar lapisan – lapisan fluida menyebabkan kehilangan energi
h = Viskousitas = 10-3 Pa (air) = 3 – 4 .10-3 Pa (darah)
r = jari-jari pembuluh, L = Panjang
P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu
𝑃1𝑃2
Contoh soal
Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m2 , luas penampang pipa kecil adalah 2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil!Pembahasan
Diketahui:A1 = 5 m2 v1 = 15 m/s
A2 = 2 m2
Ditanyakan: v2 =…..?Jawab :Persamaan kontinuitasA1v1 = A2v2 (5)(15) = (2) v2 v2 = 37,5 m/s
CONTOH SOAL
Keran dalam sebuah penampung air akan dibuka. Tentukan kecepatan aliran air ketika keran dibuka !
PEMBAHASAN
p1 + ½..v12 + .g.h1 = p2 + ½..v2
2 + .g.h2
p1 + .g.h1 = p2 + ½..v22
v1 = 0
h2 = 0
smv
xv
hgppv
/83,1410
1.10.10101022
)..(2
2
3
355
2
1212
Contoh soal
Sebuah bak penampung air diperlihatkan pada gambar berikut. Pada sisi kanan bak dibuat saluran air pada ketinggian 10 m dari atas tanah dengan sudut kemiringan α°.
Jika kecepatan gravitasi bumi 10 m/s2 tentukan:a) kecepatan keluarnya airb) waktu yang diperlukan untuk sampai ke tanahc) nilai cos αd) perkiraan jarak jatuh air pertama kali (d) saat saluran dibuka(Gunakan sin α = 5/8 dan √39 = 6,24)
PEMBAHASANa) kecepatan keluarnya airKecepatan keluarnya air dari saluran:
b) waktu yang diperlukan untuk sampai ke tanahMeminjam rumus ketinggian dari gerak parabola, dari situ bisa diperoleh waktu yang diperlukan air saat menyentuh tanah, ketinggian jatuhnya air diukur dari lubang adalah − 10 m.
c) nilai cos αNilai sinus α telah diketahui, menentukan nilai cosinus α
d) perkiraan jarak jatuh air pertama kali (d) saat saluran dibukaJarak mendatar jatuhnya air
TERIMA KASIH