Statika FluidaBenda Apung

Salah satu penerapan dari komponen vertikal gaya tekanan pada permukaan lengkung yaitu menentukan gaya apung.

1. Gaya Apung

Gaya apung adalah resultante gaya tekanan yang dilakukan oleh fluida statik terhadap benda yang terendam atau terapung didalamnya.

dAB E

D

C

h

p2 dA

p1 dA

Perhatikan sebuah benda BCED yang terendam pada kedalaman h di bawah permukaan air

Jika dA adalah proyeksi elemen luas permukaan pada bidang horizontal,

maka:Komponen vertikal gaya tekanan pada permukaan BDE adalah p1 dA

sedangkan:Komponen vertikal gaya tekanan pada permukaan BCE adalah p2 dA

yang bekerja arah ke bawah

yang bekerja arah ke atas

Statika Fluida

Besarnya gaya apung pada benda tersebut ditentukan sebagai berikut:

Resultante gaya tekanan pada permukaan BCD sama dengan berat cairan yang berada dalam ruang ABCEF, yaitu F2 = V2

A F

D

E

C

B

h

F2

F1

sedangkan:

Resultante gaya tekanan pada permukaan BDE sama dengan berat cairan yang berada dalam ruang ABDEF, yaitu F1 = V1

Resultante gaya tekanan pada permukaan BCED sama dengan selisih berat cairan yang berada dalam ruang ABCEF dan ruang ABDEF, yaitu:

FB = F2 - F1 = (V2 – V1)

Karena (V2 – V1) sama dengan volume benda (VB),

maka: FB = x VB

Jadi besarnya gaya apung sama dengan berat cairan yang dipindahkan

dan gaya apung bekerja vertikal ke atas (F2 > F1)

FB

Statika Fluida

2. Menimbang benda di dalam dua jenis cairan yang gravitasi jenisnya berbeda Salah satu penerapan praktis dari gaya apung yaitu menimbang benda yang

bentuknya tidak beraturan di dalam dua jenis cairan yang gravitas jenisnya berbeda

S1

Wb

Wb

F1

Fb1

Sebuah benda, bentuknya tidak beraturan seperti gambar di bawah ini

Misalkan volume benda Vb dan beratnya Wb

Benda tersebut di celup kedalam cairan pertama dan ditimbang

Pada benda ini akan bekerja gaya apung sebesar Fb1

sehingga berat benda dalam cairan pertama adalah F1

F1 = Wb – Fb1

Statika Fluida

S2

WbWb

F2

Fb2

Benda yang sama dicelup kedalam cairan kedua dan ditimbang

Pada benda ini akan bekerja gaya apung sebesar Fb2

sehingga berat benda dalam cairan kedua adalah F2

F2 = Wb – Fb2

Wb Wb

F1

Fb1

S1

Wb

F2

Fb2

S2

Prinsip gaya apung:

• Gaya apung (Fb) = berat cairan yang dipindahkan

atau Fb = berat jenis cairan x volume benda

Sehingga persamaan keseimbangan di dalam kedua jenis cairan dapat dituliskan sebagai berikut:

F1 = Wb – 1 x Vb atau Wb = F1 + 1 x Vb

dan atau

. . . . . . . . . (1)

. . . . . . . . . (2)F2 = Wb – 2 x VbWb = F2 + 2 x Vb

Statika Fluida

Statika Fluida

Dari persamaan (1) dan (2), dapat dihitung volume benda:

12

21b

FFV

Berat benda dapat dihitung dengan mensubsitusi Vb ke persamaan (1) atau persamaan (2)

12

121121

12

2111b

FFFFFFW

12

1221b

FFW

atau

Berat jenis benda:

Gravitasi jenis benda:

b

bb V

W

0

bbS

Statika Fluida

Contoh Soal

Sebuah benda ditimbang di dalam dua jenis cairan, masing-masing dengan gravitasi jenis S1 = 0,80 dan S2 = 1,00

Tentukanlah volume, berat, berat jenis, dan gravitasi jenis benda tersebut, jika diketahui: F1 = 2800 N dan F2 = 1500 N.

(Ambil percepatan gravitasi standar g0 = 9,81 m/s2 dan 0 = 1000 kg/m3)

THANK YOU