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