Pengertian
Fluida
Suatu
zat yang mempunyai kemampuan mengalir dinamakan Fluida. Cairan adalah salah
satu jenis fluida yang mempunyai kerapatan mendekati zat padat. Letak
partikelnya lebih merenggang karena gaya interaksi antar partikelnya lemah. Gas
juga merupakan fluida yang interaksi antar partikelnya sangat lemah sehingga
diabaikan.
Dengan
demikian kerapatannya akan lebih kecil. Karena itu, fluida dapat ditinjau
sebagai sistem partikel dan kita dapat menelaah sifatnya dengan menggunakan
konsep mekanika partikel. Apabila fluida mengalami gaya geser maka akan siap
untuk mengalir. Jika kita mengamati fluida statis misalnya di air tempayan.
Berdasarkan uraian diatas, maka pada makalah ini akan dibahas mengenai fluida
statis.
Fluida
adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat car, air dan gas
karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau
seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir.
Susu,
minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat
dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu
tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat
gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin
merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain.
Fluida
merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Setiap
hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya.
Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di
atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya.
Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh
manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari.
Fluida
ini dapat kita bagi menjadi dua bagian yakni:
1. Fluida
statis
2. Fluida
Dinamis
Tapi
yang kita bahas dalam makalah ini hanyalah membahas tentang fluida statis
(fluida diam).
Adapun
pengertian dari Fluida Statis 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.
Contoh
fenomena fluida statis dapat dibagi menjadi statis sederhana dan tidak
sederhana. Contoh fluida yang diam secara sederhana adalah air di bak yang
tidak dikenai gaya oleh gaya apapun, seperti gaya angin, panas, dan lain-lain
yang mengakibatkan air tersebut bergerak. Contoh fluida statis yang tidak
sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan seragam pada tiap partikel
di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar sungai.
Contoh
pada kehidupan sehari-hari, sering digunakan air sebagai contoh. Cairan yang
berada dalam bejana mengalami gaya-gaya yang seimbang sehingga cairan itu tidak
mengalir. Gaya dari sebelah kiri diimbangi dengan gaya dari sebelah kanan, gaya
dari atas ditahan dari bawah. Cairan yang massanya M menekan dasar bejana
dengan gaya sebesar Mg. Gaya ini tersebar merata pada seluruh permukaan dasar
bejana. Selama cairan itu tidak mengalir (dalam keadaan statis), pada cairan
tidak ada gaya geseran sehingga hanya melakukan gaya ke bawah oleh akibat berat
cairan dalam kolom tersebut.
Sifat-sifat
Fluida
Sifat
fisis fluida dapat ditentukan dan dipahami lebih jelas saat fluida berada dalam
keadaan diam (statis). Sifat-sifat fisis fluida statis ini di antaranya, massa
jenis, tekanan, tegangan permukaan, kapilaritas, dan viskositas. Tapi yang
kita bahas dalam makalah ini hanyalah massa jenis dan tekanan.
Massa Jenis/Kerapatan
Pernahkah
Anda membandingkan berat antara kayu dan besi? Benarkah pernyataan bahwa besi lebih
berat daripada kayu? Pernyataan tersebut tentunya kurang tepat, karena
segelondong kayu yang besar jauh lebih berat daripada sebuah bola besi.
Pernyataan yang tepat untuk perbandingan antara kayu dan besi tersebut, yaitu
besi lebih padat daripada kayu.
Anda
tentu masih ingat, bahwa setiap benda memiliki kerapatan massa yang
berbeda-beda serta merupakan sifat alami dari benda tersebut. Dalam Fisika,
ukuran kepadatan (densitas) benda homogen disebut massa jenis, yaitu massa per
satuan volume. Jadi massa jenis adalah pengukuran massa setiap
satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar
pula massa setiap volumenya.
Massa
jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total
volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi)
akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang
memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air).
Satuan SI massa
jenis adalah kilogram per meter kubik
(kg·m-3). Massa jenis
berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda.
Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis
yang sama.
Secara
matematis, massa jenis dituliskan sebagai berikut :
V =
volume (m3 atau cm3),
ρ =
massa jenis (kg/m3 atau g/cm3).
Jenis
beberapa bahan dan massa jenisnya dapat dilihat pada Tabel berikut.
Tabel Massa
Jenis atau Kerapatan Massa (Density)
Bahan
|
Massa Jenis (g/cm3)
|
Nama Bahan
|
Massa Jenis (g/cm3)
|
Air
|
1,00
|
Gliserin
|
1,26
|
Aluminium
|
2,7
|
Kuningan
|
8,6
|
Baja
|
7,8
|
Perak
|
10,5
|
Benzena
|
0,9
|
Platina
|
21,4
|
Besi
|
7,8
|
Raksa
|
13,6
|
Emas
|
19,3
|
Tembaga
|
8,9
|
Es
|
0,92
|
Timah Hitam
|
11,3
|
Etil Alkohol
|
0,81
|
Udara
|
0,0012
|
Kerapatan berat didefinisikan
sebagai Berat persatuan Volume, yang biasa disimbolkan dengan “D”.
atau
Dengan : D = Berat jenis (N/m3)
w = Berat
benda (N)
V = Volume (m3)
ρ
= Massa jenis (kg/m3)
g =
Percepatan gravitasi (m/s2)
Rapat
massa relatif didefinisikan sebagai perbandingan dari rapat massa zat tersebut
terhadap rapat massa dari zat tertentu sebagai zat pembanding.
Zat
pembanding biasa diambil air, pada suhu 40 C.
Rapat
massa relatif biasa disimbolkan dengan : rho r.
Juga berlaku :
Atau
Rapat massa relatif tidak mempunyai SATUAN.
Contoh soal :
1. 1000 liter alkohol massanya 789
kg. Massa jenis alkohol tersebut adalah ...
2. Sebuah cangkir
(berbentuk tabung) dapat memuat air kopi sebanyak 314 gram jika diisi sampai
setinggi 10 cm. Jika massa jenis kopi dianggap 1 gram/cm3,
maka radius dalam cangkir tersebut adalah ...
Pembahasan :
1. diketahui :
V = 1000
l;
m = 789 kg;
Jawab :
ρ = = = 0,789
kg/m3
Jadi massa jenis
alkohol sebesar 0,789 kg/m3
2. diketahui :
m = 314
gram; ρ = 1
gram/cm3 2
h = 10 cm
Jawab :
ρ = = ρ =
1 =
31,4 r2 =
314
r2 =
10
r = =
3,16 cm
Jadi radius dalam cangkir tersebut
adalah 3,16 cm.
Tekanan
Pengertian
tekanan akan mudah kita pahami setelah kita menjawab pertanyaan-pertanyaan di
bawah ini. Mengapa pisau yang tajam lebih mudah memotong dari pada pisau yang
tumpul? Mengapa paku yang runcing lebih mudah menancap kedalam benda
dibandingkan paku yang kurang runcing? Pertanyaan diatas sangat berhubungan
dengan konsep tekanan. Konsep tekanan identik dengan gaya, gaya selalu menyertai
pengertian tekanan. Tekanan yang besar dihasilkan dari gaya yang besar pula,
sebaliknya tekanan yang kecil dihasilkan dari gaya yang kecil. Dari pernyataan
di atas dapat dikatakan bahwa tekanan sebanding dengan gaya. Mari kita lihat
orang memukul paku sebagai contoh. Orang menancapkan paku dengan gaya yang
besar menghasilkan paku yang menancap lebih dalam dibandingkan dengan gaya yang
kecil.
Pengertian
tekanan tidak cukup sampai disini. Terdapat perbedaan hasil tancapan paku bila
paku runcing dan paku tumpul. Paku runcing menancap lebih dalam dari pada paku
yang tumpul walaupun dipukul dengan gaya yang sama besar. Dari sini terlihat
bahwa luas permukaan yang terkena gaya berpengaruh terhadap tekanan. Luas
permukaan yang sempit/kecil menghasilkan tekanan yang lebih besar daripada luas
permukaan yang lebar. Artinya tekanan berbanding terbalik dengan luas
permukaan.
Penjelasan
di atas memberikan bukti yang sangat nyata pada pengertian tekanan. Jadi,
tekanan dinyatakan sebagai gaya per satuan luas. Pengertian tekanan ini
digunakan secara luas dan lebih khusus lagi untuk Fluida. Satuan untuk tekanan
dapat diperoleh dari rumus di atas yaitu 1 Newton/m2 atau disebut dengan
pascal. Jadi 1 N/m2=1 Pa (pascal). Bila suatu cairan diberi tekanan dari luar, tekanan
ini akan menekan ke seluruh bagian cairan dengan sama prinsip ini dikenal
sebagai hukum Pascal.
Jika
gaya F bekerja tegak lurus bekerja pada benda seluas A, besarnya tekanan secara
matematis dituliskan sebagai berikut :
P = F/A
|
Keterangan : P = Tekanan (N/m2 atau
pascal)
F
= Gaya (N)
A = Luas permukaan benda (m2)
Persamaan
diatas menyatakan bahwa tekanan p berbanding
terbalik dengan luas permukaan bidang tempat gaya bekerja. Jadi, untuk besar
gaya yang sama, luas bidang yang kecil akan mendapatkan tekanan yang lebih
besar daripada luas bidang yang besar.
Tekanan Hidrostatis
Tekanan Hidrostatis
adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan hidrostatis
disebabkan oleh fluida tak bergerak. Tekanan hidrostatis yang dialami oleh
suatu titik di dalam fluida diakibatkan oleh gaya berat fluida yang berada di
atas titik tersebut. Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar tabung
adalah p, menurut konsep tekanan, besarnya p dapat
dihitung dari perbandingan antara gaya berat fluida (F) dan luas
permukaan bejana (A).
Gaya
berat fluida merupakan perkalian antara massa fluida dengan percepatan
gravitasi Bumi, ditulis :
Oleh karena m = ρ.V
persamaan tekanan oleh fluida dituliskan sebagai p =
Volume fluida di
dalam bejana merupakan hasil perkalian antara luas permukaan bejana (A)
dan tinggi fluida dalam bejana (h). Oleh karena itu, persamaan tekanan
di dasar bejana akibat fluida setinggi h dapat dituliskan
menjadi : P = = ρ.g.h
Jika
tekanan hidrostatis dilambangkan dengan ph,
persamaannya dituliskan sebagai berikut
Dengan
: Ph= Tek anan
hidrostatis (N/m2)
Ph = ρ.g.h ρ =
Massa jenis (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
h = Ketinggian (m)
Semakin
tinggi dari permukaan Bumi, tekanan udara akan semakin berkurang. Sebaliknya,
semakin dalam Anda menyelam dari permukaan laut atau danau, tekanan hidrostatis
akan semakin bertambah. Mengaa demikian? Hal tersebut disebabkan oleh gaya
berat yang dihasilkan oleh udara dan zat cair. Anda telah mengetahui bahwa
lapisan udara akan semakin tipis seiring bertambahnya ketinggian dari permukaan
Bumi sehingga tekanan udara akan berkurang jika ketinggian bertambah. Adapun
untuk zat cair, massanya akan semakin besar seiring dengan bertambahnya
kedalaman. Oleh karena itu, tekanan hidrostatis akan bertambah jika kedalaman
bertambah.
Manometer Pipa Terbuka
Manometer pipa terbuka adalah alat pengukur tekanan gas yang paling
sederhana. Alat ini berupa pipa berbentuk U yang berisi zat cair. Ujung yang
satu mendapat tekanan sebesar p (dari gas yang hendak diukur tekanannya)
dan ujung lainnya berhubungan dengan tekanan atmosfir (p0).
Barometer
Barometer raksa ini ditemukan pada 1643 oleh Evangelista Torricelli,
seorang ahli Fisika dan Matematika dari Italia. Barometer adalah alat untuk
mengukur tekanan udara. Barometer umum digunakan dalam peramalan cuaca, dimana
tekanan udara yang tinggi menandakan cuaca bersahabat, sedangkan tekanan udara
rendah menandakan kemungkinan badai. Ia mendefinisikan tekanan atmosfir dalam
bukunya yang berjudul “A Unit of Measurement, The Torr” Tekanan atmosfer
(1 atm) sama dengan tekanan hidrostatis raksa (mercury) yang tingginya 760 mm.
Cara mengonversikan satuannya adalah sebagai berikut.
ρ raksa ×
percepatan gravitasi Bumi × panjang raksa dalam tabung atau
(13.600
kg/cm3 )(9,8 m/s2)(0,76 m) = 1,103 × 105 N/m2
Jadi, 1 atm = 76 cmHg = 1,013 × 105 N/m2
Pengukur Tekanan Ban
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan udara di dalam ban. Bentuknya
berupa silinder panjang yang di dalamnya terdapat pegas. Saat ujungnya
ditekankan pada pentil ban, tekanan udara dari dalam ban akan masuk ke dalam
silinder dan menekan pegas. Besarnya tekanan yang diterima oleh pegas akan
diteruskan ke ujung lain dari silinder yang dihubungkan dengan skala. Skala ini
telah dikalibrasi sehingga dapat menunjukkan nilai selisih tekanan udara luar
(atmosfer) dengan tekanan udara dalam ban.
0 comments:
Post a Comment