1) Pompa air
Pompa air mempunyai bagian-bagian sebagai berikut: a) Ruang air R1, R2, dan R3
b) Klep K1, yang akan membuka jika pengisap bergerak naik dan menutup jika pengisap turun (air masuk dari R1 ke R2 pada saat pengisap turun). c) Klep K2 menutup jika pengisap naik dan membuka
jika bergerak turun sehingga air pindah dari R2 ke
R3
d) Pengisap dan tangkai pengisap air akan memancar ke luar melalui saluran air A. Pompa air digunakan untuk mengisap air sumur, untuk keperluan sehari-hari.
2) Pompa tekan udara
Pompa sepeda merupakan salah satu contoh pompa tekan udara. Pompa udara yang digunakan untuk memompa udara keluar dari suatu ruangan tertutup dinamakan pompa isap.
Gambar 13.27 Kempa hidrolik
k1 k2
R3
R1 R2
Gambar 13.28Pompa air
Apabila penghisap P ditarik ke atas klep K1
membuka, klep K2 menutup sehingga udara dari ruang
A masuk ke B dan udara dari C ke luar melalui lubang
D.
Pada saat pengisap P bergerak turun klep K1
menutup dan klep K2 membuka udara dari B masuk ke C, demikian seterusnya sehingga udara di A dapat dikeluarkan menggunakan pompa isap udara.
Isilah sebuah bejana berhubungan dengan air. Bagaimana kedudukan permukaan-permukaan air dalam setiap pipanya? Mendatar bukan?
Gejala ini disimpulkan sebagai hukum bejana berhubungan yang bunyinya sebagai berikut:
”Bila bejana-bejana berhubungan diisi dengan zat cair yang sama, dalam keadaan seimbang, permukaan zat cair dalam bejana-bejana itu terletak pada sebuah bidang mendatar” (bila tidak ada pipa kapiler).
4. Hukum utama hidrostatik
Lakukan percobaan dengan alat Harlt, ukurlah tekanan hidrostatis air dalam bejana pada a dan b, yang terletak pada satu garis horisontal. Berubahkah selisih tinggi raksa h pada saat selaput tipis c berada pada a dan b?
Ternyata selisih tinggi raksa h tidak berubah pada saat selaput tipis c berada pada a dan b (pada kedalaman sama). Dari hal ini dapat disimpulkan bahwa:
Gambar 13.30 Bejana berhubungan k2 k1 B A D C P
Gambar 13.29 Pompa tekan udara
h
Titik-titik yang berada dalam kedalaman sama (terletak dalam satu bidang horisontal) mempunyai tekanan hidrostatik yang sama.
Kesimpulan ini disebut Hukum Utama Hidrostatik.
Catatan: h merupakan besarnya tekanan hidrostatik air pada a dan b dinyatakan dalam cmHg.
Bagaimana permukaan zat cair dalam pipa U? lakukan pengamatan di laboratorium. Pada gambar 13.33 titik A dan B terletak pada satu garis horisontal yang melalui batas kedua zat cair. Karena terletak satu garis horisontal tekanan hidrostatiknya sama: P1 = P2
ρ1gh1 = ρ2gh2
ρ1h1 = ρ2h2
r1 = massa jenis zat cair pertama
r2 = massa jenis zat cair kedua
h1 = tinggi zat cair pertama di atas garis batas
h2 = tinggi zat cair kedua yang berada di atas garis kedua zat cair
Dari gambar 13.34, rumus penyelesaian soalnya sebagai berikut.
P1 = P2
ρ1h1 = ρ2h2 + ρ3h3
P2 = tekanan hidrostatik yang dilakukan oleh air dan minyak Contoh soal:
1. Pipa U dengan luas penampang 10 cm2, semula diisi dengan air hingga permukaan air pada kedua kaki sama tinggi. Kemudian kaki kanan pipa U diisi dengan minyak tanah setinggi 10 cm. Bila massa jenis minyak tanah 0,8 g/cm3 dan massa jenis air 1 g/cm3, berapakah beda tinggi permukaan air pada kedua kaki?
Penyelesaian:
Selisih tinggi air pada kedua kaki = h1
Berdasarkan hukum utama hidrostatika: ρ1h1 = ρ2h2
ρ1h1 = 0,8 × 10 h = 8 cm
}
ρ2h2}
h1 ρ1 Gambar 13.32 Gambar 13.33 ρ1}
h1 ρ3 ρ2 h2 h2}
}
A B B A2. Berapa beda tinggi raksa di kaki kanan dan kiri, jika tinggi minyak tanah h3 cm, tinggi air = h2 cm. Massa jenis raksa, air dan minyak tanah berturut-turut : ρ1 g/cm3; ρ2 g/cm3 dan ρ3 g/cm3. Penyelesaian: h1 = tinggi raksa h2 = tinggi air h3 = tinggi minyak ρ1 = massa jenis Hg ρ2 = massa jenis air ρ3 = massa jenis minyak
ρ1h1 = ρ2h2 + ρ3h3
h1 =
5. Bejana Berhubungan dengan
Pipa Kapiler
Menurut hukum utama hidrostatik bahwa permukaan zat cair sejenis dalam keadaan seimbang yang berada dalam bejana berhubungan terletak pada sebuah bidang mendatar. Ternyata hukum bejana berhubungan tidak berlaku jika pada bejana tersebut luas penampang pipa tidak sama.
Seperti tampak pada gambar, air akan naik lebih tinggi pada pipa yang lebih sempit.
(h3 > h2 > h1 di mana A1 > A2 > A3)
Sedangkan raksa zat cair yang tidak membasahi dinding pada pipa sempit raksa turun, semakin sempit pipa semakin besar turunnya raksa. Penampang pada B, C dan D: A1, A2, A3 turunnya raksa pada B, C dan D: h1, h2, dan h3. Dari gambar tampak h3 > h2 > h1
sedangkan A3 < A2 < A1.
Gejala naik atau turunnya zat cair pada pipa sempit
disebut kapilaritas. Sedangkan pipa yang menyebabkan zat cair di dalam pipa naik atau turun dibandingkan zat cair di luar pipa disebut pipa kapiler.
Dalam kehidupan sehari-hari gejala kapilaritas terjadi pada naiknya air dari akar ke semua bagian tumbuhan untuk mengangkut makanan, basahnya dinding tembok pada waktu
A
B
C D
Air raksa dalam pipa kapiler
h1
h3 h2
Gambar 13.34 Pipa kapiler
A
B C
D
h1 h2 h3
Air dalam pipa kapiler
}
h1 h2h3
}
}
1. Pipa U kedua ujung kakinya terbuka diisi dengan raksa dengan massa jenis 13,6 g/cm3. Berapa cm minyak (massa jenis 0,8 g/cm3) harus dituangkan ke dalam kaki yang satunya supaya permukaan raksa dalam kaki tersebut turun 1 cm?
2. Massa jenis minyak tanah dapat dihitung menggunakan pipa U, di mana massa jenis air dianggap 1 gram/cm3.
Apabila tinggi minyak di atas air 10 cm dan selisih tinggi air di kaki kiri dan kanan minyak 8 cm. Hitunglah massa jenis minyak tanah!
1. Gaya adalah besaran yang dapat mengubah gerak dan atau bentuk. Dalam sisten Satuan Internasional satuannya newton (N) = kg m/s2
2. Tekanan (P) adalah gaya normal per satuan luas bidang tekan.
P = , satuan tekanan dalam SI adalah
2
N (Pa m
3. Gaya kontak adalah gaya yang dimbul akibat kontak/sentuhan. Contoh : gaya gesekan, gaya normal, gaya tegangan tali, gaya pegas 4. Gaya dapat diukur dengan neraca pegas.
5. Resultan gaya segaris : R = F1 + F2 + ....
6. Berat benda di bumi w, adalah gaya tarik yang dialami benda oleh bumi.
w = m.g → m= massa (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2) 7. Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.
a. Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukannya
EP= mgh.