FLUIDA STATIS Tujuan Pelajaran Materi Kesimpulan Pref Next A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis B. Hukum Dasar Fluida Statis C. Tegangan Permukaan D. Kapilaritas

A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis Pref Next A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis Contoh gambar Diberikan tekanan F Besarnya luas permukaan mengakibatkan semakin sulit benda di tekan Kecilnya luas permukaan mengakibatkan semakin mudah benda ditekan. F P Tekanan P Tekanan Semakin kecil luas permukaan tekan semakin besar tekanan yang di hasilkan, sebaliknya semakin besar luas permukaan tekan semakin kecil tekanan yang di hasilkan. A A Kecil luas permukaan benda Besar luas permukaan benda Sehingga Sehingga P = F : A

A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis Pref Next A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis 1. Pengertian Tekanan Tekanan merupakan tingkat kesulitan dalam menekan sebuah benda, berhubungan dengan luas daerah yang di tekan. Tekanan di definisikan besar gaya yang bekerja pada suatu permukaan, di bagi dengan luas permukaan tersebut.

A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis Pref Next A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis Rumus tekanan P = F / A Dengan : P = Tekanan (N/m²) F = Gaya (N) A = Luas bidang tekan (m²)

A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis Pref Next A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis 2. Tekanan Hidrostatik

A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis Pref Next A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis Tekanan Hidrostatis merupakan tekanan yang di hasilkan oleh zat cair pada ketinggian tertentu. Pada tekanan hidrostatis semakin tinggi permukaan zat cair, semakin tinggi tekanan yang dihasilkan oleh dasar tabung.

A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis Pref Next A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis ` Pada gambar ini terlihat sebuah tabung berisis zat cair bermasa jenis ρ, kedalaman h, dan luas penampang A. zat cair yang ada dalam bejana memiliki gaya berat W yang menekan dasar tabung. Hubungan antara besarnya tekanan yang di hasilkan oleh zat cair dapat dirumuskan: Contoh gambar Pu A Ph = F/A Ph = ρ . g . V A Pm = Pu + Ph Ph h = V/A h F= W Ph = ρ . g . h Keterangan W = ρ . g . V

A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis Pref Next A. Tekanan dan Tekanan Hidrostatis ` Ph = ρ . g . h Dengan: Ph = Tekanan Hidrostatis ( kg/m.s²) atau (Pa) g = percepatan grafitasi (m/s²) h = ketinggian zat cair (m) Pm = Pu + Ph Dengan: Pm = Tekanan mutlak ( kg/m.s²) atau (Pa) Pu = Tekanan udara ( kg/m.s²) atau (Pa) Ph = Tekanan hidrostatis ( kg/m.s²) atau (Pa

B. Hukum Dasar Fluida Statis Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` 1. Hukum Pokok Hidrostasis Berdasar hukum pokok hidrostatis menyatakan "semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam suatu zat cair memiliki tekanan yang sama".

B. Hukum Dasar Fluida Statis Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` karena titik A dan titik B terletak pada dasar bejana yang berisi zat cair dengan massa jenis ρ dan ketinggian permukaan dari dasar bejana = h1, maka tekanan di titik A sama dengan tekanan di titik B. Contoh Gambar Ph A = PhB = ρ . g . h1 h1 PhA = PhB h2 A B

B. Hukum Dasar Fluida Statis Memasukan zat cair yang memiliki Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` Tekanan Hidrostatis untuk kedua masa jenis yang berbeda ρ2 Minyak Memasukan zat cair yang memiliki masa jenis berbeda ρ1 Air pada gambar di samping ini menjelaskan, bejana pada mulanya Disi dengan masa jenis (ρ1). Kemudian pada mulut bejana sebelah kanan di masukan Zat cair yang memiliki masa jenis berbeda yaitu (ρ2) titik B berada pada perbatasan kedua zat cair yang di tekan oleh zat cair kedua setinggi h2 Titik A berada pada zat cair pertama dan ditekan oleh zat cair pertama setinggi h1 titk A dan B berada pada satu garis. Sesuai dengan hukum hidrostatis kedua titik tersebut memiliki tekanan yang sama. Akan tetapi tekanan pada titik C dan D tidak sama karena jenis sat cair dari kedua titik tidak sama C D h2 ≠ Ph Ph h1 = Ph Ph A B PhA = PhB PhC ≠ PhD “Contoh Gambar”

B. Hukum Dasar Fluida Statis Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` 2. Hukum Pascal

B. Hukum Dasar Fluida Statis Contoh Gambar dongkrak hidrolik Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah. Berdasarkan hukum ini diperoleh prinsip bahwa dengan gaya yang kecil dapat menghasilkan suatu gaya yang lebih besar. Sistem kerja rem hidrolik merupakan salah satu contoh pengaplikasian hukum Pascal. Selain itu, hukum pascal juga dapat di jumpai pada sistem alat pengangkat air, alat pengepres, dongkrak hidrolik, dan drum hidrolik. a. Proses 1 Contoh Gambar dongkrak hidrolik b. Proses 2 F2 Keterangan F1 Pada gambar ini, ketika pengisap 1 ditekan dengan gaya F1 maka zat cair menenkan keatas dengan gaya PA1 . Tekanan ini akan diteruskan ke pengisap 2 yang besarnya PA2, F1 : A1 = F2 : A2 F1 = (A1 : A2) F2 A2 A1 PA2 P1 = P2 Zat cair PA1

B. Hukum Dasar Fluida Statis Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` Karena tekanannya sama ke segala arah, maka didapatkan persamaan sebagai berikut: P1 = P2 F1 : A1 = F2 : A2 F1 = (A1 : A2) . F2 Perlu diketahui Jika penampang pengisap dongkrak hidrolik berbentuk silinder dengan diameter tertentu, maka persamaan di atas dapat pula dinyatakan sebagai berikut: Keterangan Karena A1=πd1²:4 dan A2 = πd2²:4, Maka: F1 = (A1 : A2) . F2 = (d1 : d2)² . F2 F1 : gaya pada piston pertama (N) F2 : gaya pada piston kedua (N) A1 : luas penampang piston pertama (m²) A2 : luas penampang piston kedua (m²) d1 : diameter piston pertama (m) d2 : diameter piston kedua (m)

B. Hukum Dasar Fluida Statis Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` 3. Hukum Arcimedes FA

B. Hukum Dasar Fluida Statis Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` Saat benda dicelupkan ke dalam zat cair, sesungguhnya berat benda tersebut tidak berkurang. Gaya tarik bumi yang bekerja pada benda tetap sama. Namun, zat cair mengerjakan gaya yang arahnya berlawanan dengan gaya gravitasi FA = WC FA = ρC × V × g sehingga berat benda seakan-akan berkurang. Besarnya gaya ke atas yang dikerjakan air pada benda sebanding dengan berat air yang ditumpahkan oleh balok. Artinya, suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut. Peryataan ini dikenal sebagai Hukum Archimedes. Beban FA WC = ρc × V × g Contoh Gambar Volume zat cair yang di pindahkan Oleh benda sama besar dengan volume benda yang di celupkan FA Penampung air Penampung air Memasukan beban

B. Hukum Dasar Fluida Statis Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` Secara matematis hukum Archimedes dapat dinyatakan sebagai berikut. wu – wa = wc Fa = wc Fa = mc × g karena m = ρ x V, sehingga: Fa = ρ c × V × g Keterangan: Fa : gaya Archimedes (N) wu : berat balok di udara (N) wa : berat balok di dalam zat cair (N) wc : berat zat cair yang ditumpahkan (N) mc : massa zat cair yang ditumpahkan (kg) ρc : massa jenis zat cair (kg/m³) V : volume benda yang tercelup (m³) g : percepatan gravitasi bumi (m/s²)

B. Hukum Dasar Fluida Statis Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` Pengaruh Hukum Archimedes pada benda Terapung, Melayang & Tenggelam a. Benda Terapung Contoh Gambar Memasukan Benda Benda Terapung. Benda dikatakan terapung dalam zat cair jika tidak seluruh bagian benda tercelup dalam zat cair. Hal ini terjadi karena massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair (ρb < ρc), sehingga berat benda juga lebih kecil daripada gaya Archimedes (wb < Fa). Contoh peristiwa terapung, antara lain, plastik atau kayu yang dimasukkan ke dalam air. W Fa Wb < Fa Wb

B. Hukum Dasar Fluida Statis Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` b. Benda Melayang Contoh Gambar Memasukan Benda Benda dikatakan melayang dalam zat cair apabila keseluruhan permukaan benda tercelup dalam zat cair dan benda diam (tidak jatuh ke bawah tetapi juga tidak muncul ke permukaan). Kondisi ini dapat terjadi karena massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair ρb=ρc), sehingga berat benda menjadi sama dengan gaya Archimedes (wb=Fa). Dengan kata lain, berat benda di dalam zat cair sama dengan nol. Contoh peristiwa melayang adalah ikan-ikan di dalam air. W W Fa Wb = Fa Wb

B. Hukum Dasar Fluida Statis Pref Next B. Hukum Dasar Fluida Statis ` c. Benda Tenggelam Contoh Gambar Memasukan Benda Benda dikatakan tenggelam dalam zat cair apabila benda jatuh ke bawah/dasar wadah saat dimasukkan ke dalam zat cair tersebut. Hal ini terjadi karena massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat cair (ρb < ρc), sehingga berat benda juga lebih besar daripada gaya Archimedes (wb > Fa). Contoh peristiwa tenggelam, antara lain, batu dan yang dimasukkan ke dalam air. W Fa W Wb > Fa Wb

C. Tegangan Permukaan Pref Next ` Tegangan permukaan suatu cairan berhubungan dengan garis gaya tegang yang dimiliki permukaan cairan tersebut. Gaya tegang ini berasal dari gaya tarik kohesi (gaya tarik antara molekul sejenis) molekul-molekul cairan. Perhatikan contoh gambar... ! Contoh Gambar Penjelasan gambar Molekul A (di dalam cairan) mengalami gaya kohesi dengan molekul-molekul di sekitarnya dari segala arah, sehingga molekul ini berada pada keseimbangan (resultan gaya nol). Namun, molekul B (di permukaan) tidak demikian. Molekul ini hanya mengalami kohesi dari partikel di bawah dan di sampingnya saja. Resultan gaya kohesi pada molekul ini ke arah bawah (tidak nol). Resultan gaya ke bawah akan membuat permukaan cairan sekecil-kecilnya. Akibatnya, permukaan cairan menegang seperti selaput yang tipis. Keadaan ini dinamakan tegangan permukaan. B A

C. Tegangan Permukaan Pref Next ` Gejala-gejala yang berkaitan dengan tegangan permukaan, antara lain, air yang keluar dari pipet berupa tetesan berbentuk bulat-bulat; pisau silet yang diletakkan di permukaan air secara hati-hati dapat mengapung; serangga air dapat berjalan di permukaan air; kenaikan air pada pipa kapiler; dan terbentuknya buih dan gelembung air sabun. Tegangan permukaan suatu zat cair didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang. Jika pada suatu permukaan sepanjang l bekerja gaya sebesar F yang arahnya tegak lurus pada l dan menyatakan tegangan permukaan, maka persamaannya adalah sebagai berikut τ = F : L Keterangan F = dalam newton L = dalam meter τ = dalam N/m

D. Kapilaritas 1. Gejala Kapilaritas Pref Next D. Kapilaritas ` 1. Gejala Kapilaritas Gejala kapilaritas adalah Peristiwa naik atau turunya permukaan zat cair melalui lubang-lubang kecil atau kapiler. Apabila sebatang pipa dengan diameter kecil, kemudian salah satu ujungnya dimasukkan dalam air, maka air akan naik ke dalam pipa, sehingga permukaan air di dalam pipa lebih tinggi daripada permukaan air di luar pipa Animasi Kapilaritas

D. Kapilaritas Pref Next ` Contoh Gambar “”Gejala ini dikenal sebagai gejala kapilaritas, yang disebabkan oleh Adhesi air lebih besar dari kohesi jika sudut kontaknya lebih kecil dari 90 (θ < 90°), sehingga memiliki komponen vertikal gaya tegangan permukaan (Ft) menyebabkan air naik dalam pipa kapiler. Air akan berhenti naik bila tegangan permukaan (Ft) dapat diimbangi berat air yang naik (Fg)””. Apabila jari-jari tabung r, massa jenis zat cair ρ , besarnya sudut kontak θ , tegangan permukaan τ , kenaikan zat cair setinggi h, dan permukaan zat cair bersentuhan dengan tabung sepanjang keliling lingkaran 2π r, maka besarnya gaya ke atas adalah hasil kali komponen-komponen tegangan permukaan yang vertikal dengan keliling dalam Tabung. Secara matematis dituliskan: Contoh Gambar p Fg = ρ .V . g 0 = Ft- Ft = 2πrτ h θ < 90° Fg θ r

D. Kapilaritas Pref Next ` maka besarnya gaya ke atas adalah hasil kali komponen-komponen tegangan permukaan yang vertikal dengan keliling dalam Tabung. Secara matematis dituliskan: Gaya ke bawah adalah gaya berat, yang besarnya adalah: w = m.g. Dimana: m = ρ . V Dan V = πr².h Maka: w = ρ . πr².h . g , dengan menyamakan gaya keatas dan gaya kebawah maka di peroleh: F = w 2πτr . cos θ = ρ . πr².h . g Sehingga: τ = F : L F = τ . L F = τ . cos θ .2πr. F = 2πτr . cos θ h = 2τcos θ : ρrg h = naik/turunnya zat cair dalam kapiler (m) τ = tegangan permukaan (N/m) θ = sudut kontak ρ = massa jenis zat cair (kg/m³) g = percepatan gravitasi (m/s²) r = jari-jari penampang pipa (m) Keterangan h = 2τ cos θ : ρrg