Standar Kompetensi :
Menerapkan hokum fluida statis
Kompetensi dasar:
· Menguasai hokum fluida statis
· Menghitung hokum fluida statis
Fluida adalah kemampuan suatu zat untuk dapa mengalir (zat alir)
Tekanan
Tekanan merupakan gaya persatuan luas
Tekanan Hidrostatis ( Ph )
Tekanan yang terdapat pada zat cair yang diam yg berada dalam suatu wadah.
Ph = ρ.g.h
Keterangan
Ph = tekanan hidrostatis (N/m2)
ρ = massa jenis cairan (kg/m3)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
h = tinggi cairan (m)
Satuan tekanan di luar SI adalah:
Pascal (Pa), atm, cmHg, dan bar
Contoh Soal:
1. Berapakah tekanan hidrostatis di dasar kolam dengan kedalaman air 2 m (ρ air = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)
Penyelesaian
Diketahui :
h = 2 m
ρ air = 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
Ditanya : Ph?
Dijawab : Ph = ρ.g.h
= 1000 x 10 x 2
= 20000 N/m2
Jadi tekanan hidrostatis di dasar kolam 20000 N/m2
2. Kapal selam berada pada kedalaman 50 m dibawah permukaan laut. Bila diketahui massa jenis air laut 1,03 x 103 kg/m3 dan tekanan udara di atas permukaan laut 105 Pa, berapa tekanan hidrostatis yang dialami kapal selam tsb. ( g = 10 m/s2)
Penyelesaian
Diketahui :
H = 50 m
ρ air laut = 1,03 x 103kg/m3
Po = 105 Pa
g = 10 m/s2
Ditanya : Ph?
Dijawab : Ph = Po + ρ.g.h
= 105 + (1,03 x 103 x 10 x 50)
= 105 + (51,5 x 104)
= 105 + (5,15 x 105)
= 6,15 x 105 Pa
Hukum Pascal
Dalam ruangan tertutup tekanan yang diberikan pada zat cair diteruskan ke segala arah sama besar.
Contoh penerapan hokum Pascal:
1. Dongkrak hidroulik
2. Rem hidroulik
Persamaan Hk. pascal
Keterangan:
F1 = gaya yang diberikan (N)
F2 = gaya yang dihasilkan (N)
A1 = luas penampang (m2)
A2 = luas penampang (m2)
Hukum Archimedes
Suatu benda yang terendam sebagian atau seluruhnya dalam zat cair (fluida) mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair (fluida) yang dipindahkan.
Contoh penerapan hokum Archimedes:
1. sebuah kapal besi yang besar dapat terapung di laut.
2. Kita dapat merasakan bahwa saat mandi di kolam renang tubuh akan terasa lebih ringan.
3. Bagan ikan dilaut dapat terapung karena ditopang oleh pelampung di bawahnya.
4. Naiknya balon udara.Dll
Persamaan hk. Archimedes: FA = ρ.g.V
Keterangan :
FA = gaya keatas atau gaya Archimedes (N)
ρ = massa jenis zatcair atau fluida ( kg/m3)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
V = volume zat cair atau fluida yang dipindahkan (m3)
Contoh soal :
1. Sepotong tembaga volumenya 20 cm3 dan massa jenisnya 9 gr/cm3, dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1 gr/cm3. Berapakah berat tembaga di dalam air? ( g= 9,800 cm/s2)
Penyelesaian
Diketahui : V b = 20 cm3
ρ b = 9 gr/cm3
ρ a = 1 g/cm3
g = 9,800 cm/s2
ditanya : w ( berat tembaga dlm air)
dijawab : berat tembaga di udara
Wu = mbx g
Wu = ρb . g .Vb
Wu = 9 X 9800 X 20
Wu = 1764000 dyne
Peristiwa-peristiwa berdasarkan ukum Archimedes:
1. Terapung
Jik benda sebagian atau seluruh bagiannya berada diatas permukaan cairan.
Gaya ke atas lebih besar daripada berat benda
FA > w
ρcairan . g .Vcairan > ρbenda . g . Vbenda
karena : Vcairan > V benda
maka :
ρ cairan > ρ benda
2. Melayang
Jika seluruh bagiannya berada dalam cairan.
Gaya ke atas sama dengan berat benda
FA = w
ρcairan . g .V cairan = ρbenda . g . Vbenda
ρ cairan = ρ benda
3. Tengggelam
Gaya ke atas lebih kecil daripada berat benda
FA < w
ρcairan . g .V cairan < ρbenda . g . Vbenda
ρ cairan < ρ benda
Tegangan Permukaan
Peristiwa-peristiwa yang menunjukkan adanya tegangan pada permukaan air:
1. saat meniup air sabun terjadi gelembung2 balon di udara.
2. Air yang menetes keluar dari keran terlihat terputus-putus dan membentuk bola2 air.
3. Jarum atau silet yang diletakkan perlahan diatas air tidak tenggelam.
4. Serangga dapat terapung di atas air.
Dll.
Peristiwa diatas dapat terjadi akibat permukaan zat cair seolah-olah berupa selaput tipis yang mampu menahan benda-benda ringan.
Pada zat cair terdapat gaya tarik-menarik antar partikel sejnis disebut kohesi. Gaya kohesi ini menimbulkan tegangan permukaan pada air.
Besar tegangan permukaan dirumuskan sbb:
