Apa kabar Sobat, Bagaimana kabarmu hari ini ? Semoga sehat selalu dan tetap semangat ! oh ya jika membahas tentang kesehatan, tentunya tak lepas dari aktivitas olahraga, salah satu olah raga misalnya renang, untuk bisa berenang tentu saja sobat harus mempelajari tekhnik tekhniknya bukan? setelah meenguasai tekhniknya sobat tidak akan tenggelam dalam air, mengapa dengan menguasai tekhnik berenang tubuh kita tidak akan tenggelam di air?
Pada saat tubuh kita masuk kedalam air,akan terjadi gaya apung yang diakibatkan oleh air sebagai fluida. Jika bagian tubuh semakin banyak tercelup ke air, maka gaya apungnya akan semakin besar . itulah prinsip dasar dalam olahraga renang. dan konsep apung ini akan sobat jumpai pada pembahasan fluida statis kali ini.. jadi jangan kemana mana…
Apa itu fluida?
Fluida yaitu zat yang dapat mengalir dan memberikan hambatan pada saat diberi tekanan. Adapun contoh zat yang tergolong dalam jenis fluida yakni zat cair dan gas. berikut ini merupakan sifat – sifat dari fluida;
- Dapat mengalami perubahan bentuk
- Dapat mengalir
- Mempunyai kemampuan untuk menenmpati suatu ruang dan wadah
Besaran – Besaran Fluida
Pada dasarnya fluida dibedakan menjadi dua jenis yaitu fluida statis , dan fluida dinamis, namun pada kesempatan kali ini kita hanya akan mempelajari tentang fluida statis atau fluida yang tidak mengalir. sebelum kita mempelajari hukum dasar dari fluida statis, ada baiknya kita mengenal besaran – besaran yang terkait dengan fluida, dan diantaranya;
1) Kompresibel dan tak kompresibel
kompresibel yaitu kemampuan suatu zat untuk dimampatkan akibat tekanan. zat kompresibel artinya zat yang bisa dimampatkan , karena zat ini bisa mengalami perubahan volme saat di tekan misalnya gas. Adapun zat tak kompresibel artinya zat yang tidak bisa dimampatkan, karena zat ini tidak bisa mengalami perubahan volume pada saat ditekan misalnya zat cait.
2) Massa Jenis
Massa jenis yaitu kerapatan suatu benda. Semakin rapat susunan partikel suatu benda maka massa jenisnya juga akan semakin besar. Secara matematis massa jenis dirumuskan dengan ;
Keterangan;
ρ = massa jenis (kg/m3),
V = volume (m3), dan
m = massa benda (kg).
jika sobat ingin tahu massa jenis dari suatu benda,
Berikut ini merupakan daftar massa jenis dari beberapa benda;
3) Viskositas (kekentalan)
Viskositas merupakan sifat tahanan pada suatu fluida terhadap tegangan yang diberikan. Hukum yang membahas tentang viskositas yaitu hukum Stokes. Secara matematis hukum stokes dapat dituliskan sebagai berikut;
Keterangan;
Fs = gaya gesek (N)
r = jari jari benda (m)
v = kecepatan jath dalam fluida (m/s)
4) Berat Jenis
Berat jenis dapat didefinisikan sebagai berat fliuda per satuan volume. Perlu sobat ketahui bahwa berat jenis itu berbeda degan massa jenis. Perbedaannya yaitu berat jenis dipengaruhi oleh percepatan gravitasi, sehingga nilainya dapat berubah ubah sesuai dengan percepatan gravitasi yang berlaku ditempat tersebut. Secara matematis berat jenis dirumuskan dengan;
Keterangan;
s = berat jenis benda
w = berat benda
v = volume benda
ρ = massa jenis
g = percepatan gravitasi
5) Tegangan Permukaan
Tegangan Permukaan yaitu kemampuan suatu permukaan zat cair untuk menegang sebagai contoh bisa sobat amati pada serangga yang bisa berdiri di permukaan air. Secara sistematis, tegangan permukaan dirumuskan dengan;
Keterangan;
𝛾 = tegangan permukaan (N/m),
F = gaya (N), dan
L = panjang permukaan (m).
6) Kapilaritas
Kapilaritas yaitu peristiwa meresapnya zat cair didalam pipa kapiler. yang dimaksud dengan meresap yaitu gerakan naik atau turunnya zat cair. Kapilaritas terjadi karena adanya pengaruh tegangan permukaan, gaya adhesi, dan gaya kohesi antara zat cair dan dinding kapiler, sebagai contohnya yaitu air. Apabila kohesi lebih besar daripada adhesi, maka zat cair akan turun contoh raksa, adapun ilustrasinya bisa sobat amati sebagai berikut;
lalu berapakah kenaikan atau penurunannya?
keterangan;
h = kenaikan atau penurunan zat cair dalam pipa kapiler (m),
𝛾 = tegangan permukaan (N/m),
𝜃 = sudut kontak,
𝜌 = massa jenis (kg/m3),
g = percepatan gravotasi (m/s2), dan
r = jari-jari pipa kapiler (m).
Tekanan Hidrostatis
Pernahkah sobat berenang di suatu kolam yang cukup dalam? saat posisi berenang kita semakin dalam gendang telinga terasa semakin sakit? Nah hal tersebut diakibatkan oleh adanya tekanan hidrostatis, yaitu tekanan yang diakibatkan oleh adanya berat fluida yang tak bergerak. secara sistematis dirumuskan sebagai berikut;
Keterangan:
P = tekanan hidrostatis (N/m2),
ρ = massa jenis fluida (kg/m3), dan
h = kedalaman (m).
Penjumlahan antara besarnya tekanan hidrostatis dengan besarnya tekanan luar akan menghasilkan besaran baru yang disebut dengan tekanan mutlak, secara matematik dirumuskan dengan;
Keterangan;
PT = tekanan mutlak (Pa), dan
P0 = tekanan atmosfer (Pa).
Hukum Utama Hidrostatis
Hukum utama hidrostatis yaitu hukum yang berkaitan dengan persamaan tekanan pada saat fluida diletakkan di satu bidang datar. Pernyataan hukum utama hidrostatis berbunyi “Semua titik yang terletak pada suatu bidang datar didalam fluida , akan mempunyai tekanan yang sama” . Contohnya sebagai berikut;
Secara matematis dirumuskan dengan;
keterangan;
PA = tekanan di penampang A (N/m2),
PB = tekanan di penampang B (N/m2),
𝜌A = massa jenis fluida A (N/m3),
𝜌B = massa jenis fluida B (N/m3),
hA = tinggi fluida A (N/m3), dan
hB = massa jenis fluida B (N/m3).
Hukum Pascal
Hukum pascal dikemukakan oleh seorang ilmuwan dari perancis bernama Blaise Pascal. Hukum Pascal berbunyi ” Tekanan yang diberikan pada fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan kesegala arah dengan sama besar” . Secara matematis dirumuskan dengan;
Keterangan;
P1 = tekanan di penampang 1 (N/m2),
P2 = tekanan di penampang 2 (N/m2),
F1 = gaya tekan di penampang 1 (N/m2,
F2 = gaya tekan di penampang 2 (N/m2),
A1 = luas penampang pipa 1 (N/m2), dan
A2 = luas penampang pipa 2 (N/m2).
Hukum Archimedes
Hukum Archimedes mungkin sudah tak asing lagi sobat dengar, Adapun pernyataan hukum archimedes berbunyi ” Benda yang dicelupkan seluruhnya ataupun sebagian kedalam zat cair (fluida) akan mengalami gaya keatas yang besarnya sama dengan berat zat cair (fluida) yang dipindahkan “.
Dari bunyi hukum Archimedes diatas dapat kita ketahui bahwa zat cair (fluida) memiliki gaya tekan keatas, yang kita kenal dengan gaya apung. dan secara matematis gaya apung dirumuskan dengan;
Keterangan;
FA = gaya apung / gaya ke atas (N),
ρf = massa jenis fluida (kg/m3),
g = percepatan gravitasi (m/s2), dan
Vbf = volume benda tercelup (m3).
Adanya gaya apung inilah yang menyebabkan benda terapung, melayang, dan tenggelam didalam air
Jika sobat melakukan percobaan dengan menimbang benda dalam fluida, akan sobat temui bahwa berat benda didalam fluida lebih kecil dibandingkan berat benda di udara, hal ini dapat terjadi akibat adanya gaya apung, jika dirumuskan ;
Keterangan;
Wbf = berat benda di dalam fluida (N),
Wu = berat benda di udara (N), dan
FA = gaya apung (N),
Nah sobat, itulah beberapa hukum dasar fluida statis yang bisa sobat pelajari. Untuk lebih jelasnya, yuk kita latihan soal ..
Contoh 1
Diketahui Suatu tabung berdiameter 0,2 cm dimasukkan kedalam air secara vertikal, sehingga terbentuklah sudut kontak sebesar 60o , jika tegangan permukaan airnya 0,5 N/m, tentukanlah kenaikan air didalam tabung tersebut !
Penyelesaian;
diketahui;
di tanya h = ..?
pembahasan;
Kenaikan air didalam tabung dapat di tentukan menggunakan persamaan berikut;
jadi, kenaikan airnya yaitu sebesar 0,05m atau 5 cm
Contoh 2
Pada suatu bejana berhungan, di salah satu kaki bejana berisi air (ρa = 1 gr/cm3) dan pada kaki lainnya berisi minyak (ρm = 0,8 gr/cm3) , jika tinggi minyak saat diukur dari bidang batas air dan minyak di ketahui setinggi 25 cm, carilah selisih tinggi permukaan keduanya!
Penyelesaian;
diketahui;
ρa = 1 gr/cm3
ρm = 0,8 gr/cm3
hm = 25 cm
ditanya hm – ha = …?
pembahasan;
Untuk menyelesaikan soal diatas kita bisa menggunakan hukum utama hidrostatis yaitu ;
jadi selisih ketinggian permukaannya keduanya sebesar 20 cm
Contoh 3
Suatu benda dicelupkan kedalam minyak yang memilki massa jenis 0,8 gr/cm3 , ternyata 25 % volume benda tersebut terapung pada permukaan minyak, tentukanlah mass jenis benda tersebut!
Penyelesaian;
diketahui;
ρm = 0,8 gr/cm3
Vb = 100%
Vbf = 100% – 25% = 75%
Ditanya ρb = …?
pembahasan;
Untuk menyelesaikannya, gunakanlah perbandingan benda tercelup dalam fluida dan volume benda di udara
jadi massa jenis benda tersebut sebesar 0,6 gr/cm3.
Demikian Sobat sedikit materi tentang Fluida yang dapat kami sampaikan, semoga bermanfaat 🙂 🙂 🙂