PPT Fluida Statis fluida statis

Massa jenis zat (

ρ

)

Cara mengukur massa jenis zat Misalnya massa jenis air :

1. Timbang massa air dengan neraca

2. Ukur volume air dengan gelas ukur

3. Bagi massa air dengan

Jadi massa jenis zat adalah perbandingan antara massa dengan volume zat

Secara matematis di rumuskan: ρ = m / V

Dengan :

 _{Apabila kerapatan suatu benda lebih} kecil dari kerapatan air, maka benda akan terapung.

_{Sebaliknya jika kerapatan suatu benda} lebih besar dari kerapatan air, benda tersebut akan tenggelam.

Berat jenis suatu zat merupakan

Zat Kerapatan (kg/m3)

Zat Cair

Air (4o _{C) 1,00 x 10}3

Air Laut 1,03 x 103

Darah 1,06 x 103

Bensin 0,68 x 103

Air raksa 13,6 x 103

Zat Padat

Es 0,92 x 103

Aluminium 2,70 x 103

Besi & Baja 7,8 x 103

Emas 19,3 x 103

Gelas 2,4 – 2,8 x 103

Kayu 0,3 – 0,9 x 103

Tembaga 8,9 x 103

Timah 11,3 x 103

Tulang 1,7 – 2.0 x 103

Zat Gas

Udara 1,293 Helium 0,1786 Hidrogen 0,08994 Uap air

(100 o_C)

0,6

Berikut ini data massa jenis dari beberapa zat.

Contoh Contoh

Sepotong emas yang bentuknya seperti sepeda akan Sepotong emas yang bentuknya seperti sepeda akan di tentukan massanya. Emas di masukkan dalam

[image:6.720.86.698.53.493.2]

di tentukan massanya. Emas di masukkan dalam gelas ukur yang sebelumnya telah berisi air, seperti gelas ukur yang sebelumnya telah berisi air, seperti gambar . Ternyata , skala yang ditunjukan oleh

gambar . Ternyata , skala yang ditunjukan oleh

pemukaan air dalam gelas ukur bertambah 3,75 cm pemukaan air dalam gelas ukur bertambah 3,75 cm

3

3 . Bila massa jenis emas = 19,3 gram/cm _{. Bila massa jenis emas = 19,3 gram/cm}3 3 , _,

berapakah massa emas tersebut . berapakah massa emas tersebut .

Diket :

Diket :

ρ

ρ = 19,3 gr/cm = 19,3 gr/cm 3 3 V

V _{= 3, 75 cm = 3, 75 cm} 33 Ditanya : m

Ditanya : m Jawab : Jawab :

m = m = ρρVV

Tekanan

Tekanan

( (

p

p

) )

Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak

Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak

lurus pada suatu bidang tiap satuan luas

lurus pada suatu bidang tiap satuan luas

bidang yang dikenai gaya

bidang yang dikenai gaya

Di rumuskan :

Di rumuskan :

P = F / A

P = F / A

dengan :

dengan :

F = gaya yang bekerja pada benda (Newton)

F = gaya yang bekerja pada benda (Newton)

A = luas penampang A = luas penampang benda(m

benda(m22)₎

1 pascal ( 1 Pa) = 1 N/

1 pascal ( 1 Pa) = 1 N/mm22

Satuan lain yang digunakan = atm

Satuan lain yang digunakan = atm

(atmosfer), cm Hg, mb(milibar)

(atmosfer), cm Hg, mb(milibar)

1 bar = 10

1 bar = 1055 Pa 1 atm = 76 cm _{Pa 1 atm = 76 cm}

Hg=1,01 .10

Hg=1,01 .1055 Pa _Pa

1 mb = 10

Fluida ( zat alir) : zat yang bisa mengalir.

Contohnya zat cair dan gas. Zat cair

termasuk fluida yang inkompressibel, artinya pada tekanan yang tidak terlalu besar,

volumenya tidak berubah meskipun ditekan. Gas termasuk fluida kompressibel, artinya volumenya bisa berkurang jika ditekan

Sifat-sifat fluida:

1. Gaya-gaya yang dikerjakan suatu fluida pada dinding wadahnya selalu berarah tegak lurus terhadap dinding wadahnya.

Tekanan

Tekanan

Hidrostatis

Hidrostatis

(P(P_hh))

Di

Di rumuskanrumuskan P

P_hh = F / A = F / A

= mg / A= mg / A

= = Vg / AVg / A

= =  A h g / A A h g / A

= =  g h g h 

= massa jenis zat cair= massa jenis zat cair

h= kedalaman g= percepatan

h= kedalaman g= percepatan

gravitasi

gravitasi

Tekanan Gauge

Yaitu selisih antara tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan atmosfer (tekanan udara luar)

Nilai tekanan yang diukur oleh alat pengukur tekanan menyatakan tekanan gauge, sedangkan tekanan

sesungguhnya disebut tekanan mutlak

Contoh :

Sebuah ban berisi udara bertekanan

gauge 2 bar memiliki tekanan mutlak kira-kira 3 bar, sebab

tekanan atmosfer

Contoh Soal : 2

Sebuah logam paduan ( alloy ) dibuat dari 0,04 kg logam A dengan massa jenis 8000 kg/m3 dan

0,10 kg logam B dengan massa jenis 10000 kg/m3 . Hitung massa jenis rata – rata logam

paduan itu. Diket :

Logam A :m A = 0,04 kg dan  A= 8000 kg/ m3

Logam B :m B = 0,10 kg dan  B= 10000 kg

/m3

Jawab:

Jawab:

Massa total logam = m

Massa total logam = m_AA + m + m_BB = 0,04 + 0,10

= 0,04 + 0,10

= 0,14 kg

= 0,14 kg

Volume total = V

Volume total = V_AA + V + V_BB =( m

=( m_AA / / _AA) + (m) + (m_{B B} // _BB) )

= (0,04/8000) + (0,10/10000)

= (0,04/8000) + (0,10/10000)

= 0,6/40000

= 0,6/40000

Maka

Maka

Massa jenis logam paduan = massa

Massa jenis logam paduan = massa

total : volume total

total : volume total

= 0,14 : (0,6/40000)

= 0,14 : (0,6/40000)

= 9333 kg /m

Hukum Pascal

Hukum Pascal



Tekanan yang di berikan

Tekanan yang di berikan

kepada fluida diam yang

kepada fluida diam yang

memenuhi sebuah

memenuhi sebuah

ruangan di teruskan oleh

ruangan di teruskan oleh

fluida itu ke segala arah

fluida itu ke segala arah

sama besarnya.

Prinsip Hukum Pascal

F₁

A₁

F₂

A₂

Di rumuskan : P₁ = P₂

(F₁/A₁) = (F₂/A₂)

Dengan :

F₁ : gaya yang bekerja pd piston 1

F₂ : gaya yang bekerja pd piston 2

Beberapa peralatan yang prinsip

kerjanya berdasarkan hkm. Pascal :

1. Dongkrak Hidrolik

2. Mesin Pres (Tekan) Hidrolik 3. Pengangkat mobil hidrolik

Dongkrak hidrolik

Hukum Utama Hidrostatik

Di rumuskan : P1 = P2

Po + 1gh1 = Po + 2gh2

1h1 = 2h2

P

P_oo

P

P_oo

1

1 22

h

h₁₁

h

h₂₂

Contoh:

Sebuah bejana berhubungan diisi dengan empat zat cair. Massa jenis zat cair itu

masing – masing :

₁ = 1,2 gr/cm3, ₂ = 8 gr/cm3

3 = 0,8 gr/cm3,

ho=10 cm , h1=20 cm, h2=24 cm, h3 = 12 cm

h4 = 18 cm

Perhatikan gambar berikut:

Tentukan ₄……….!

 ₁₁  ₂₂

 ₄₄  ₃₃

h2 h1

Hukum Archimedes

• Memahami hkm Archimedes dengan kajian eksperimen sederhana:

1. Siapkan sebuah beban, neraca pegas, gelas ukur

dan air secukupnya.

2. Masukan air dalam gelas ukur dan catat volumenya

(Vo)

3. Timbang beban dengan neraca pegas dan catat

beratnya (w1).

4. Masukkan beban yang masih tergantung pd neraca

pegas ke dalam gelas ukur yang berisi air, catat volume air setelah dimasuki beban (V1) dan berat

beban dalam air (w2).

5. Hitung perbedaan volume air dan berat beban.

Gaya ke atas

:

Maka di rumuskan : Wbf = w – Fa

Fa = w – wbf

atau

Fa = F2 – F1

= P2 A – P1 A

= (P₂ – P₁)A = f ghA

= (f g) (hbf A)

= (f g) Vbf

maka gaya ke atas di rumuskan :

Fa = (_f g) V_bf

F

F_aa

W = mg

W = mg

F

F₂₂

F

F

F_aa

W = mg

W = mg

F

F₂₂

F

F₁₁

Gaya ke atas

Di rumuskan :

W_bf = w – F_a

F_a = w – w_bf

atau

F_a = F₂ – F₁

= P₂ A – P₁ A = (P₂ – P₁)A = _f ghA

= (_f g) (h_bf A)

= (_f g) V_bf

maka gaya ke atas di rumuskan :

Dengan:

_f = massa jenis fluida (kg/m3)

V_bf = volume benda dalam fluida (m3)

Jadi dapat di simpulkan :

• _{Suatu benda yang dicelupkan}

seluruhnya atau sebagian ke

dalam fluida mengalami gaya ke atas yang sama dengan berat

Contoh soal :

Contoh soal :

• Sebatang almunium digantung pada seutas kawat. Kemudian seluruh almunium di celupkan ke dalam sebuah bejana berisi air. Massa almunium 1 kg dan massa jenisnya 2,7 x 103 kg/m3. Hitung tegangan

kawat sebelum dan sesudah

Penyelesaian:

Sebelum di celupkan air: F_y = 0

T1 – mg = 0

T1 = mg

T₁ = 1 x10 T1 = 10 N

T

T₁₁

mg

Sesudah dicelupkan :

Sesudah dicelupkan :

FFyy = 0 = 0 T

T2₂ + F + Faa – mg = 0 – mg = 0

TT2₂ = mg – F = mg – Faa

TT22 = 1 x 10 – F = 1 x 10 – Faa

T_T2₂ = 10 - F = 10 - Faa

mg

mg

T

T₂₂

Fa

Volume Al :

VAl = m / 

= 1 / (2,7 x 103)

Maka Fa = Val f g

= 3,7 N Sehingga :

Mengapung

Karena bendanya seimbang, maka : Fy = 0

Fa – w = 0

Fa = w

Fa = mb g

Fa = (b Vb) g

(f Vbf) g = (b Vb) g

b = (Vbf/Vb) f

w

w

Fa

Fa

h

h_bb

h

h_bfbf



_{bb }

f

f



Atau



_b

= (V

_bf

/V

_b

)



_f

= (A h

bf

/ A h

b

)



f



_b

= ( h

_bf

/ h

_b

)



_f

Dengan :

_b = massa jenis benda (kg / m3)

_f = masa jenis fluida (kg / m3)

hb = tinggi benda (m)

Kesimpulan :

Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan mengapung, bila massa jenis rata – rata benda lebih kecil

daripada massa jenis fluida. Syarat benda mengapung :

Contoh :

Sebuah benda di celupkan ke dalam alkohol ( massa jenis = 0,9 gr/cm3). Hanya

1/3 bagian benda yang muncul di permukaan alkohol. Tentukan massa jenis benda!

Diket :

f = 0,9 gr/cm3

Bagian yang muncul =( 1/3 ) hb, sehingga :

hbf = hb –

(1/3)hb = (2/3)hb

Ditanya : Massa jenis benda (b)

Jawab :

0

,

6

3

Melayang

Syarat benda melayang : Fa = w

(f Vbf) g = (b Vb) g

(f Vb) g = (b Vb) g

_f = _b

Fa

Fa

w

w

_

b

Kesimpulan :

Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan melayang, bila massa

jenis rata – rata benda sama dengan massa jenis fluida.

Syarat benda melayang:

Contoh :

Sebuah balok kayu yang massa jenisnya 800 kg/m3

terapung di air. Selembar aluminium yang massanya 54

gram dan massa jenisnya 2700 kg/m3 diikatkan di atas kayu

itu sehingga sistem ini melayang. Tentukan volume kayu itu ! Diket :

kayu

kayu

aluminium

aluminium

ww

k

k ww

Al

Al

FF

ak

Di tanya : volume kayu (V_k)

Jawab :

F = 0

Fak + FaAl – wk – wAl = 0

Fak + FaAl = wk + wAl

f g Vk + f g VAl = mkg + mAlg

f Vk + f VAl = mk + mAl

f Vk + f (mAl/ Al) = k Vk+ mAl

1 Vk + 1 (54/2,7) = 0,8 Vk + 54

Vk + 20 = 0,8 Vk + 54

Tenggelam

Dengan cara yang sama di peroleh :

b > f

Kesimpulan : Benda yang

dicelupkan ke dalam fluida akan tenggelam, bila massa jenis rata – rata benda lebih besar daripada massa jenis fluida.

w

w

Fa

Tantangan :

Sebuah balok mempunyai luas

penampang A, tinggi l, dan massa jenis . Balok ada pd keseimbangan

di antara dua jenis fluida dengan

massa jenis ₁ dan ₂ dengan ₁ <  < _{2 .}Fluida – fluida itu tidak bercampur.

Buktikan : Fa = [₁gy + ₂ g(l – y)]A

Ini gambarnya!

₂ ₁



y

TEGANGAN PERMUKAAN

Contoh :

 Silet dapat mengapung di air

 Nyamuk dapat hinggap di atas air

Secara matematis tegangan permukaan di rumuskan :

l

F





Dengan: F : gaya (N)

l : panjang (m)

Atau

Di rumuskan :

A

W





Dengan :

W = usaha (J)

A = luas penampang (m2)

Tegangan permukaan pd sebuah bola

 

 

cos cos

l F

l F

y

y





Dari gambar di peroleh :

Karena

maka :

l



2



r

Contoh :

Seekor serangga berada di atas

permukaan air. Telapak kaki serangga tersebut dapat di anggap sebagai bola kecil dengan jari – jari 3 x 10-5 m.

Berat serangga adalah 4,5 x 10-5 N

dan tubuhnya di sangga oleh empat buah kaki. Tentukan sudut yang

Diket :

r = 3 x 10-5 m

w = 4,5 x 10-5 N

n = 4

 = 0,072 Nm-1

Diskusi dan interaksi

Meniskus

Adalah bentuk cembung atau cekung permukaan zat cair akibat tegangan permukaan.

air

air RaksaRaksa







Proses pembentukan meniskus cekung

dan cembung

Adhesi adalah gaya tarik-menarik antara partikel tak sejenis.

Perhatiakan gambar berikut:

_Air _Raksa





F

F_aa

F

F_kk

F

F_RR

F

F_aa

F

F_kk

FF

R

R



Kapilaritas :

Adalah peristiwa naik turunnya

permukaan zat cair di dalam pipa kapiler.

Contoh :

peristiwa naiknya minyak tanah pd sumbu kompor.

Perhatikan gambar berikut :

Air Raksa

y

 

water

y

 