BELAJAR TENTANG STATIKA FLUIDA

STATIKA FLUIDA

Pengertian

Statika Fluida adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan

bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan

kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.

Massa Jenis

Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan

volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya.

ρ = ^𝑚

𝑣

Keterangan:

m = massa (kg atau g)

v = volume (𝑚³atau 𝑐𝑚³) 𝜌 = massa jenis (kg/𝑚³atau g/𝑐𝑚³)

Contoh

 Sepotong emas yang bentuknya seperti sepeda akan di tentukan massanya. Emas di masukkan dalam gelas ukur yang sebelumnya telah berisi air, seperti gambar .

Ternyata , skala yang ditunjukan oleh pemukaan air

dalam gelas ukur bertambah 3,75 cm ³ . Bila massa jenis emas = 19,3 gram/cm³ , berapakah massa emas tersebut .

penyelesaian

 Diket :

ρ = 19,3 gr/cm ³

V = 3, 75 cm ³

Ditanya : m ?



^{Jawab :}

m = ρ .V

= 19,3 x 3,75

= 27,375 gram

TEKANAN

 Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan bidang dan dibagi luas permukaan bidang tersebut.

p = ^𝐹

𝐴

Keterangan:

F = gaya (N)

A = luas permukaan (m²) p = tekanan (N/ m² =Pascal)

HUKUM PASCAL

“Tekanan yang diberikan pada fluida tertutup akan diteruskan tanpa mengalami pengurangan ke setiap bagian fluida dan

dinding bejana”

𝑝

₁

= 𝑝

_{2 𝐴}^𝐹1

1

=

^𝐹2

𝐴₂

Contoh Hukum Pascal dalam Kehidupan

Dongkrak Hidrolik Rem Hidrolik

Alat Pengangkat Mobil Pompa Hidrolik

Contoh soal

1. Sebuah dongkrak hidrolik

mempunyai jari-jari penampang kecil sebesar 1 cm, dan jari-jari penampang besar 50 cm. Pada penampang kecil diberi gaya

sebesar 20 N. Maka penampang besar dapat mengangkat beban seberat ?

Penyelesaian

 ^𝐹1

𝐴₁ = ^𝐹2

𝐴₂ 20

π𝑟² = ^𝐹2

π𝑟² 20

π .10⁻⁴ = ^𝐹2

π .2500×10⁻⁴

𝐹₂ = 50.000 𝑁

𝑚 = ^𝑤

𝑔 = ^50.000

10 = 5000 𝑘𝑔

TEKANAN HIDROSTATIS

Tekanan Hidrostatis adalah

tekanan yang terjadi di bawah air.

𝑝

_ℎ

= ρ.h.g

Dirumuskan :

Contoh soal

 Ikan berenang pada kedalaman 15 m di bawah permukaan air laut . Tentukan tekanan hidrostatis ikan jika percepatan gravitasi bumi 10 m/𝑠² dan jika massa jenis air laut adalah 1.000 kg/𝑚³ !

penyelesaian

 Diketahui:

h = 15 m g = 10 m/𝑠²

ρ = 1000 k g/𝑚³

Ditanyakan: ph ….?

 Jawab:

ph= ρ. g . h

 ph= 1000 . 10 . 15 ph= 150000 N/𝑚²

HUKUM ARCHIMEDES

“Setiap benda yang terendam seluruhnya atau sebagian di dalam fluida mendapat gaya apung berarah atas, yang besarnya adalah sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda

tersebut”

Gaya Apung 1. Terapung

𝑾 = 𝑭_𝑨

𝒎_𝒃. 𝐠 = 𝝆_𝒄. 𝐠. 𝒗_𝒄 𝝆_𝒃.𝒗_𝒃 = 𝝆_𝒄.𝒗_𝒄

2. Melayang

𝑾 = 𝑭_𝑨

𝒎_𝒃. 𝐠 = 𝝆_𝒄. 𝐠. 𝒗_𝒄 𝝆_𝒃.𝒗_𝒃 = 𝝆_𝒄.𝒗_𝒄

𝝆_𝒃 = 𝝆_𝒄

3. Tenggelam

𝑾 = 𝑭_𝑨 + 𝑾^′ 𝑭_𝑨 = 𝑾 − 𝑾^′

Contoh soal

 1. Sebuah benda tercelup 50 % di air.

Berapa massa jenis benda tersebut ? Penyelesaian :

 𝜌_𝑏.𝑣_𝑏 = 𝜌_𝑐.𝑣_𝑐

𝜌_𝑏.𝑣_𝑏 = 1000 . ¹ ₂ 𝑣_𝑏 𝜌_𝑏 = 500 ^𝑘𝑔 _𝑚3

Contoh soal

 2. Sebuah batu beratnya 30 N, ketika dimasukkan ke dalam air beratnya

menjadi 20 N. Tentukan massa jenis batu tersebut ?

 Diketahui:

1. 𝑾 = 𝟑𝟎 𝑵

2. 𝑊^′ = 20 𝑁

Penyelesaian

 𝐹_𝐴 = 𝑊 − 𝑊^′ ρ. 𝑔. 𝑣 = 30 − 20 1000 . 10 . 𝑣 = 10 𝑣 = 10⁻³

 ρ_𝑏 = ^𝑚

𝑣

= ³

10⁻³

= 3 . 10^{3 𝑘𝑔} _𝑚3

Tegangan permukaan merupakan gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang berkerja pada permukaan zat cair

sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu.

TEGANGAN PERMUKAAN

TEGANGAN PERMUKAAN

 CONTOH:

 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)

 ; tegangan permukaan (N/m)

Atau

 Di rumuskan :

A

 W



Dengan :

W = usaha (J)

A = luas penampang (m²⁾

 = tegangan permukaan (J/m²)

Tegangan permukaan pada sebuah bola









cos cos

l F

l F

y

y





 Dari gambar di peroleh :

 Karena

 maka :

l  2  r

F_y = 2  r  cos 

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 dibentuk kaki serangga dengan bidang vertikal.

 Diket :

 r = 3 x 10^-5 m

 w = 4,5 x 10^-5 N

 n = 4

  = 0,072 Nm^-1

 Ditanya : 

• Penyelesaian

0 5

5

33 83 , 0 cos

4 . 072 ,

0 . 10 . 3 . 14 , 3 . 2

10 . 5 , cos 4

cos 2

cos 2

cos 2

























 













n r w n r

w

r F_y

KAPILARITAS

 Adalah peristiwa naik turunnya

permukaan zat cair di dalam pipa kapiler.

 Contoh :

◦ peristiwa naiknya minyak tanah pd sumbu kompor.

◦ Air pd tanaman sampai ke daun

◦ Dan lain-lain.

Dirumuskan

h = ketinggi fluida dalam pipa kapiler (m) y = tegangan permukaan (N/m)

g = percepatan gravitasi (m/s) θ = sudut kontak

r = jari-jari penampang pipa kapiler (m) ρ = massa jenis zat cair (kg/ 𝑚³)

Contoh soal

 Berapakah penurunan ketinggian raksa

dalam sebuah pipa yang berjari-jari 4 mm jika sudut kontak raksa dengan kaca

sebesar 120 derajat, tegangan

permukaannya 0,642 N/m, dan massa jenis raksa 13600 kg/𝑚³?

 Diketahui:

r = 4 mm = 4 x 10⁻³m ɣ = 0,642 N/m

𝞱 = 120 derajat ρ = 13600 kg/m3 Ditanyakan: h ?

Penyelesaian

VISKOSITAS

 Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida.

 Semakin besar viskositas fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir dan juga menunjukkan semakin sulit suatu benda bergerak di

dalam fluida tersebut

 Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi(gaya tarik- menarik antar molekul yang sama antara molekul) zat cair.

 Dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas.

“Bila sebuah bola bergerak dalam suatu fluida yang diam maka terhadap bola itu akan bekerja gaya gesek dalam bentuk gaya gesekan yang arahnya

berlawanan dengan arah gerak bola tersebut.”

Syarat-syarat berlakunya hukum Stokes : 1. Ruang tempat fluida terbatas.

2. Tidak ada turbulensi(gerak bergolak tidak teratur yg merupakan ciri gerak zat yang mengalir) di

dalam fluida.

3. Kecepatan (V) tidak besar sehingga aliran masih linier.

Contoh turbulensi

Hukum Stokes

Dirumuskan

F_s = 6 π η r v

Keterangan :

F_s : gaya gesekan stokes (N)

η : koefisien viskositas fluida (Pa s)

r : jari-jari bola (m)

v : kelajuan bola (m/s)

Contoh soal

 Sebuah bola logam berdiameter 200 mm

jatuh ke dalam cairan gliserin yang memiliki koefisien viskositas 1,5 Pa.s sehingga

memiliki kecepatan 0,2 m/s. Tentukan gaya gesekan Stokes antara bola dan gliserin.

 Diketahui:

d = 200 mm = 0,2 m⇒ R = 0,1 m η = 1,25 Pa. s

v = 0,2 m/s

Penyelesaian

 Ditanya F ? Jawab

 F = 6 π η R v

F= 6 x 3,14 x 1,25 x 0,1 x 0,2 F= 0,471 N

Jadi ∴ Gaya gesekan Stokes sebesar 0,471 N

Soal Tekanan Hidrostatis

1. Jika massa jenis air

100 kg/𝑚³dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/𝑠², tentukan tekanan hidrostatis yang dialami ikan?

Soal Hukum Archimedis

 2. Tentukan massa jenis gabus jika 75 % voume gabus tercelup ke dalam air dan massa jenis air 1 gram/𝑐𝑚³!

Soal Hukum Archimedis

 3. Sebuah balok massa jenisnya 2.500 kg/𝑚³dan ketika di udara beratnya 25 Newton. Tentukan berat balok di dalam air jika massa jenis air 1000 kg/𝑚³dan percepatan gravitasi bumi 10 m/𝑠²!