Word to PDF Converter 6.0 (Unregistered) |http://www.word-to-pdf-converter.net

Untuk melengkapi pemaham Anda tentang Fluida Statis, mari kita cermati uraian

materi sebagai berikut.

http://arlynphysicskanda.files.wordpress.com/2012/08/modul-bab-1-fluida2.docx

Fluida StatisFluida merupakan zat alir, yaitu zat dalam keadaan bisa mengalir. Yang termasuk fluidaadalah zat cair dan gas. Fluida dalam fisika dikelompokkan menjadi dua, yaitu fluidastatis dan dinamis.Yang kita maksud dengan fluida disini adalah suatu bentuk materiyang mudah mengalir misalnya zat cair dan gas. Sifat kemudahan mengalir dankemampuan untuk menyesuaikan dengan tempatnya berada merupakan aspek yangmembedakan fluida dengan zat benda tegar. Meskipun demikian hukum-hukum yangberlaku pada dua sistem ini tidak berbeda. Pada bagian ini kita akan meninjau fluidadalam keadaan tidak mengalir, contohnya air di dalam suatu wadah atau air didanau/waduk.

1. Besaran pada fluida statisAspek pertama yang kita dapati ketika kita berada dalam suatu fluida (zat cair) yaitu

tekanan. Kita merasakan ada tekanan pada tubuh kita yang berada di dalam zat cair.a. Tekanan

Pengertian tekanan akan mudah kita pahami setelah kita menjawabpertanyaan-pertanyaan di bawah ini. Mengapa pisau yang tajam lebih mudah memotongdari pada pisau yang tumpul? Mengapa paku yang runcing lebih mudah menancapkedalam benda dibandingkan paku yang kurang runcing? Pertanyaan diatas sangatberhubungan dengan konsep tekanan.

Konsep tekanan identik dengan gaya, gaya selalu menyertai pengertian tekanan.Tekanan yang besar dihasilkan dari gaya yang besar pula, sebaliknya tekanan yang kecildihasilkan dari gaya yang kecil. Dari pernyataan di atas dapat dikatakan bahwa tekanansebanding dengan gaya. Mari kita lihat orang memukul paku sebagai contoh. Orangmenancapkan paku dengan gaya yang besar menghasilkan paku yang menancap lebihdalam dibandingkan dengan gaya yang kecil.

Word to PDF Converter 6.0 (Unregistered) |http://www.word-to-pdf-converter.net

Pengertian tekanan tidak cukup sampai disini. Terdapat perbedaan hasil tancapanpaku bila paku runcing dan paku tumpul. Paku runcing menancap lebih dalam dari padapaku yang tumpul walaupun dipukul dengan gaya yang sama besar. Dari sini terlihatbahwa luas permukaan yang terkena gaya berpengaruh terhadap tekanan. Luaspermukaan yang sempit/kecil menghasilkan tekanan yang lebih besar daripada luaspermukaan yang lebar. Artinya tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan.

Penjelasan di atas memberikan bukti yang sangat nyata pada pengertian tekanan.Jadi, tekanan dinyatakan sebagai gaya per satuan luas.

Pengertian tekanan ini digunakan secara luas dan lebih khusus lagi untuk Fluida.

Satuan untuk tekanan dapat diperoleh dari rumus di atas yaitu 1 Newton/m2 atau

disebut dengan pascal. Jadi 1 N/m2=1 Pa (pascal). Bila suatu cairan diberi tekanan dariluar, tekanan ini akan menekan ke seluruh bagian cairan dengan sama prinsip ini dikenalsebagai hukum Pascal.

b. Tekanan dalam Fluida

Word to PDF Converter 6.0 (Unregistered) |http://www.word-to-pdf-converter.net

Misalkan kita sedang berendam di dalam air, apa yang kita rasakan? Seolah-olah airmenekan seluruh tubuh kita yang bersentuhan dengan air. Tekanan ini semakin besarapabila kita masuk lebih dalam ke dalam air. Fenomena apa yang ada dibalik peristiwaini? Pernyataan ini mengandung pengertian bahwa fluida memberikan tekanan terhadapbenda yang berada di dalamnya. Pengertian ini diperluas menjadi tekanan pada fluidatergantung pada ketebalannya atau lebih tepatnya kedalamannya.

Udara/atmosfer terdiri dari gas-gas yang juga merupakan bentuk dari fluida. Makaudara juga akan memiliki tekanan seperti definisi di atas. Tekanan udara kita anggapsama untuk ketinggian tertentu di atas bumi namun untuk ketinggian yang sangat tinggidi atas permukaan bumi besarnya menjadi berbeda. Hal ini dapat dilakukan karena udarakita anggap kerapatannya kecil sehingga untuk titik-titik yang tidak terlalu jauhperbedaan ketinggiannya bisa dianggap sama.

Tekanan di dalam fluida disebut tekanan hidrostatis (Ph). Tekanan hidrostatisdidefinisikan sebagai tekanan zat cair yang hanya disebabkan oleh berat zat cair gayagravitasi menyebabkan zat cair dalam suatu wadah selalu tertarik ke bawah. Makintinggi zat cair dalam wadah, maka semakin berat zat cair itu. Sehingga makin besartekanan yang dikerjakan

c. Massa JenisFluida memiliki bentuk dan ukuran yang berubah-ubah tergantung dengan wadah

tempat fluida berada. Namun ada satu besaran dari fluida yang dapat mencirikan suatujenis fluida dan membedakannya dengan fluida yang lain. Misalnya apa perbedaan cairan

Word to PDF Converter 6.0 (Unregistered) |http://www.word-to-pdf-converter.net

air dan cairan minyak tanah selain dari baunya. Sifat yang membedakan fluida satudengan yang lainnya dinamakan dengan massa jenis. Massa jenis tidak hanya berlakupada fluida saja, tapi berlaku juga pada semua benda tak terkecuali benda tegar.Namun, pengertian massa jenis akan sangat berguna untuk membedakan fluida satudengan yang lainnya karena bentuk fluida yang tidak tentu.

Massa jenis berhubungan dengan kerapatan benda tersebut. Kita ambil contoh;suatu ruangan yang diisi oleh orang. Sepuluh orang menempati ruang kecil dikatakanlebih rapat dibandingkan dengan sepuluh orang yang menempati ruangan yang besar.Contoh ini membuktikan bahwa kerapatan berbanding terbalik dengan volume (isi)ruang. Kerapatan yang besar dihasilkan dari ruang yang kecil (sempit) dan kerapatankecil didapat dari ruang yang besar. Kemudian kerapatan juga sebanding dengan jumlahmateri yang ada di dalam ruang atau massa benda.

Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggimassa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenisrata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuahbenda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yanglebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah

(misalnya air). Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3).Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang

berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massajenis yang sama.

Rumus untuk menentukan massa jenis adalah

denganρ adalah massa jenis,m adalah massa,V adalah volume.Satuan massa jenis dalam 'CGS [centi-gram-sekon]' adalah: gram per sentimeter

kubik (g/cm3). 1 g/cm3=1000 kg/m3

Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m3

Selain karena angkanya yang mudah diingat dan mudah dipakai untukmenghitung, maka massa jenis air dipakai perbandingan untuk rumus ke-2menghitung massa jenis, atau yang dinamakan 'Massa Jenis Relatif'Rumus massa jenis relatif = Massa bahan / Massa air yang volumenya sama

Word to PDF Converter 6.0 (Unregistered) |http://www.word-to-pdf-converter.net

Contoh Massa Jenis Beberapa Material (1 kg = 1000 gr)

Material ρ dalam kg/m3 Catatan

Interstellarmedium 10-25 − 10-15 Assuming 90% H, 10% He; variable T

AtmosferBumi

1.2 Pada permukaan laut

Aerogel 1 − 2

Styrofoam 30 − 120 From

Gabus 220 − 260 From

Air 1000Pada kondisi standar untuk suhu dan

tekanan

Plastik 850 − 1400 Untuk polipropilena dan PETE/PVC

Bumi 5515.3 Rata-rata keseluruhan

Tembaga 8920 − 8960 Mendekati suhu ruangan

Timah 11340 Mendekati suhu ruangan

Inti PerutBumi

~13000 As listed in bumi

Uranium 19100 Mendekati suhu ruangan

Iridium 22500 Mendekati suhu ruangan

Inti Matahari ~150000

Inti Atom ~3 × 1017 As listed in neutron star

Neutron star8.4 × 1016 − 1 ×

1018

Black hole 4 × 1017 Mean density inside theSchwarzschild radius of an

Word to PDF Converter 6.0 (Unregistered) |http://www.word-to-pdf-converter.net

Material ρ dalam kg/m3 Catatan

earth-mass black hole (theoretical)

Nama zatρ dalam

kg/m3 ρ dalam gr/cm3

Air (4 derajat Celcius) 1.000 kg/m3 1 gr/cm3

Alkohol 800 kg/m3 0,8 gr/cm3

Air raksa 13.600 kg/m3 13,6 gr/cm3

Aluminium 2.700 kg/m3 2,7 gr/cm3

Besi 7.900 kg/m3 7,9 gr/cm3

Emas 19.300 kg/m3 19,3 gr/cm3

Kuningan 8.400 kg/m3 8,4 gr/cm3

Perak 10.500 kg/m3 10,5 gr/cm3

Platina 21.450 kg/m3 21,45 gr/cm3

Seng 7.140 kg/m3 7,14 gr/cm3

Udara (27 derajat Celcius) 1,2 kg/m3 0,0012 gr/cm3

Es 920 kg/m3 0,92 gr/cm3

Word to PDF Converter 6.0 (Unregistered) |http://www.word-to-pdf-converter.net

2. Hukum- hukum dasar fluida statisa. Hukum Utama Hidrostatika

Apabila suatu wadah dilubangi di dua sisi yang berbeda dengan ketinggian yangsama dari dasar wadah, maka air akan memancar dari ke kedua lubang tersebut denganjarak yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa pada kedalaman yang sama tekanan airsama besar.

Disamping itu kita juga sudah mengetaahui bahwa tekanan hidrostatis di dalamsuatu zat cair pada ke dalaman yang sama memiliki nilai yang sama.Berkaitan dengan haltersebut, dalam fluida statik terdapat sebuah hukum yang menyatakan tekananhidrostatis pada titik – titik di dalam zat cair yang disebut dengan Hukum UtamaHidrostatis.

Hukum Utama hidrostatis menyatakan bahwa :Tekanan hidrostatis suatu zat cair hanya bergatung pada tinggi kolom zat cair (h),

massa jenis zat cair (r) dan percepatan grafitasi (g), tidak bergantung pada bentuk danukuran bejana, perhatikan gambar berikut :

Gambar : tiga buah bejana berbeda bentuk berisi zat cair yang sama denganketinggian yang sama memiliki tekanan hidrostatis yang sama besar pada tiapbejana.Kelima bejana di atas di isi dengan air yang sama dengan ketinggian yang sama.Tekanan hidrostatis pada tiap dasar bejana sama besar, sedangkan berat zat cair padatiap bejana berbeda.

Sebuah tabung berbentuk U berisi minyak dan dan air seperti tampak padagambar di bawah.

Word to PDF Converter 6.0 (Unregistered) |http://www.word-to-pdf-converter.net

Titik A dan titik B berada pada satu bidang datar dan dalam satu jenis zat cair.Berdasarkan hukum utama hidrostatis maka kedua titik tersebut memiliki tekanan yangsama, sehingga

b. Hukum PascalSaya yakin, di tempat pencucian mobil anda pernah melihat mobil yang diangkat

oleh alat tertentu. Dengan memperhitungkan titik berat, mobil bisa ternagkat denganmudah dengan sedikit tenaga manusia. lho kok bisa ya..? Pada dasarnya teknologisemacam ini merpukan konsep yang sederhana dan mudah dipahami. baik kita simakulasan berikut:

Tekanan fluida statis zat cair yang diberikan di dalam ruang tertutup diteruskansama besar ke segala arah. Pernyataan ini dikenal dengan nama HukumPascal.Berdasarkan hukum ini diperoleh prinsip bahwa dengan gaya yang kecil dapatmenghasilkan suatu gaya yang lebih besar. Penerapan hukum Pascal dalam suatu alat,

Word to PDF Converter 6.0 (Unregistered) |http://www.word-to-pdf-converter.net

misalnya dongkrak hidrolik, dapat dijelaskan melalui analisis seperti terlihat pada

Gambar.

Apabila pengisap 1 ditekan dengan gaya F1, maka zat cair menekan ke atasdengan gaya pA1. Tekanan ini akan diteruskan ke penghisap 2 yang besarnya pA2.Karena tekanannya sama ke segala arah, maka didapatkan persamaan sebagai berikut.Cara kerja pada pengangkat mobil dengan menggunakan fluida dirasa kurangefisien.Biasanya cuci mobil menerapkan sisitem hyropneumatic. yaitu tenaga angin yangdirubah menjadi tenaga dorongan pada piston hydrolik.

c. Hukum Archimedes

"Sebuah benda yang sebagian atau seluruhnya tercelup di dalam suatu zat cair /fluida ditekan ke atas dengan suatu gaya yang besarnya setara dengan berat zat cair /fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut".Gaya tersebut disebut Gaya tekan ke atas ( Fa )

Gaya Tekan ke Atas

Adanya gaya tekan ke atas menyebabkan adanya berat semu benda di dalam air,berat benda di dalam air ( Wa ) = berat benda di udara ( Wu ) - Fa.

Word to PDF Converter 6.0 (Unregistered) |http://www.word-to-pdf-converter.net

Adanya gaya tekan ke atas juga menyebabkan suatu benda dapat mengalami 3kondisi yang berbeda : Mengapung, melayang dan tenggelam

bila diketahui massa jenis benda dan zat cairnya kondisi benda di dalam air juga dapatditentukan :

mengapung : massa jenis benda < massa jenis zat cair melayang : massa jenis benda = massa jenis zat cair tenggelam : massa jenis benda > massa jenis zat cair