PHYSIC

FLUIDA

PENDAHULUAN

• Kita telah mengetahui bahwa zat yang terdapat di alam ini dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis yaitu zat padat, zat cair dan zat gas, zat cair dan gas memiliki kesamaan sifat, yaitu dapat mengalir. Suatu zat yang memiliki kemampuan mengalir dinamakan fluida. Sehingga zat cair dan gas termasuk fluida.

Fluida adalah zat yang dapat mengalir baik berupa cairan maupun berupa gas, yang memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan.

•Sifat-sifat fluida sebagai berikut :

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

2. Gaya yang dikerjakan oleh tekanan dalam suatu fluida pada kedalaman yang sama adalah sama dalam segala arah

3. Suatu gaya luar yang bekerja pada suatu fluida diteruskan sama besar ke seluruh fluida diteruskan sama besar ke seluruh fluida. Ini tidak berarti bahwa tekanan dalam sutu fluida adalah sama di mana saja sebab berat fluida itu sendiri mengerjakan tekanan yang bertambah dengan bertambahnya kedalaman

HUBUNGAN Antara TEKANAN dan FLUIDA

TEKANAN, ialah gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang itu.

Tekanan pada kedalaman h dalam suatu fluida yang memiliki massa jenis dinyatakan oleh:

Besar tekanan di definisikan sebagai gaya tiap satuan luas. Apabila gaya sebesar F bekerja secara tegak lurus dan merata pada permukaan bidang seluas A, tekanan ada permukaan itu dapat di rumuskan sebagai berikut:

Keterangan : P = tekanan (N/m2)F = gaya (N)A = luas (m2)

Tekanan didefinisikan sebagai Gaya peratuan luas

Jadi, tekanan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas penampang.

Contoh dalam kehidupan sehari-hari yaitu jik kita berdiri dengan satu kaki ternyata lebih melelahkan daripada berdiri dengan dua kaki. Mengapa demikin ? Penyebabnya adalah gaya berat bekerja pada permukan yang lebih kecil (untuk satu kaki) sehingga Tekanan yang dirasakan kaki tersebut lebih besar

•Tekanan Dalam Zat CairPandang suatu elemen volume di dalam fluida yang terletak pada jarak y dari permukaan. Gaya horizontal, resultan gaya oleh tekanan fluida di sekitar elemen = 0. Gaya vertical terdiri dari tekanan fluida dan berat elemen fluida. Dalam keadaan diam ... 0F

 

• Tekanan Udara

Anggaplah bahwa kerapatan sebanding dengan tekanan :

Evangelista Toricelli adalah orang yang pertama kalimengukur besarnya tekanan udara atmosfer, menggunakan pipa kaca yang berdiameter sempit , berdinding tebal dan salah satu ujungnya tertutup. Menurut Toricolli, besarnya tekanan atmosfer di permukaan laut akan menyebabkan ketinggian raksa dalam pipa sebesar 76 cm sehingga 1 atm=76 cmHg

Pada persamaan

P = g h

 

Dengan , =massa jenis fluida (kg/m3)

g=percepatan gravitasi (N/kg)

h=kedalaman (m)

P= tekanan (N/m2)

Menunjukkan bahwa tekanan pada fluida diam berbanding lurus dengan kedalamannya. Untuk kedalaman yang sama, besar tekanan adalah sama ke segalah arah. Semakin dalam kedudukan suatu benda maka semakin besar pula tekanan hidrostatik yang di alaminya

MASSA JENIS

Salah satu sifat penting dari suatu benda adalah kerapatan alias massa jenisnya. Istilah kerennya adalah densitas (density). Massa jenis adalah perbandingan massa terhadap volume zat. Secara matematis ditulis :

p = m/v

(p dibaca “rho”) merupakan huruf yunani yang biasa digunakan untuk menyatakan kerapatan, m adalah massa dan v adalah volume.

NONAMA ZAT Massa Jenis (Kg/m3)

1 Air 1000

2 Alkohol 790,0900

3 Mercury 13600

4 Bensin 900

5 Zat padat

6 Aluminium 2700

7 Besi 7900

8 Emas 19300

Pada tabel berikut ditunjukkan nilai massa jenis beberapa zat :

• Massa jenis udara dan zat cair

Massa jenis fluida berbeda dengan massa jenis zat padat. Besi atau kayu memiliki kerapatan yang sama pada setiap bagiannya. Berbeda dengan fluida, misalnya udara atau air. Makin tinggi udara dari permukaan permukaan laut, massa jenis udara semakin kecil. Hal ini disebabkan karena gaya gravitasi berkurang terhadap ketinggian. Semakin ke atas, gaya gravitasi semakin kecil sehingga jumlah udara yang ditarik juga berkurang. Jumlah udara di dekat permukaan laut lebih banyak dibandingkan jumlah udara di puncak gunung.

Dalam suatu ruang atau volume yang sama, udara yang berada di dekat laut mempunyai massa yang lebih besar sehingga massa jenisnya juga lebih besar. Sebaliknya udara yang berada di puncak gunung mempunyai massa lebih kecil sehingga massa jenis udara juga lebih kecil. Semakin jauh dari permukaan laut, massa jenis udara semakin kecil.

• Pengaruh perubahan suhu dan volume terhadap massa jenis fluida

Setiap benda memuai (volume bertambah) jika suhunya meningkat dan menyusut (volume berkurang) jika suhunya berkurang. Kecuali air pada suhu 0oC–4oC. Beberapa contoh berikut menjelaskan hal ini. Pernah mengalami peristiwa di mana roda sepeda motor yang sedang diparkir kempes walaupun tidak ada kebocoran ? Roda sepeda motor kempes karena volume udara di dalam roda berkurang. Volume udara berkurang karena menurunnya suhu udara tersebut. Hal ini terjadi ketika suhu udara sangat dingin.

• Contoh lain. Silahkan meniup balon karet hingga mengembang lalu ikat mulut balon agar udara tidak keluar. Jemur balon di tempat yang panas. Amati apa yang terjadi pada balon! Balon akan meletus karena volume udara di dalam balon bertambah akibat peningkatan suhu udara tersebut. Elastisitas karet tidak mampu menahan pemuaian udara sehingga balon meletus.

• Dua contoh di atas menunjukkan bahwa volume fluida, baik zat cair maupun zat gas dapat berubah jika suhunya berubah. Massa udara di dalam roda atau balon tertutup selalu sama; yang berubah hanya volume udara. Perubahan volume udara menyebabkan massa jenis udara berubah

TEKANAN HIDROSTATIK

Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu. Besarnya tekanan ini bergantung kepada ketinggian zat cair, massa jenis dan percepatan gravitasi. Tekanan Hidrostatika hanya berlaku pada zat cair yang tidak bergerak. Sedangkan tekanan zat cair yang bergerak akan dipelajari lebih lanjut dalam Mekanika Fluida

Tekanan Hidrostatik dirumuskan sebagai berikut

Keterangan:

•ph: Tekanan hidrostatis (N/m² atau dn/cm²) •h: jarak ke permukaan zat cair (m atau cm) •s: berat jenis zat cair (N/m³ atau dn/cm³) •ρ: massa jenis zat cair (kg/m³ atau g/cm³) •g: gravitasi (m/s² atau cm/s²)

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.

Gaya gravitasi menyebabkan zat cair dalam suatu wadah selalu tertarik ke bawah. Semain tinggi zat cair dalam wadah, maka semakin berat zat itu sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair yang ada di dasar wadah.

Sedangkan untuk satu jenis zat cair besar tekanan di dalamnya tergantung pada kedalamannya. Setiap titik yang berada pada kedalaman sama akan mengalami tekanan hidrostatik yang sama pula.

"Tekanan hidrostatik pada sembarang titik yang terletak pada satu bidang datar di dalam satu jenis zat cair yang diam, besarnya sama.“

HUKUM PASCAL & PENGAPLIKASIANNYA

Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah. Keterangan:•F1: Gaya tekan pada pengisap 1

•F2: Gaya tekan pada pengisap 2

•A1: Luas penampang pada pengisap 1

•A2: Luas penampang pada pengisap 2

HUKUM PASCAL BESERTA PENGAPLIKASIANNYA

Kita telah mempelajari konsep tekanan hidrostatik.Berdasarkan konsep tersebut, besar tekanan yang dilakukan fluida pada dasar bejana tergantung pada massa jenis, percepatan gravitasi, dan kedalaman fluida. Bagaimana sifat tekanan hidrostatik fluida tersebut apabila ditempatkan pada pipa U. Kita akan mempelajari konsep tersebut melalui hukum Pascal. Simaklah bunyi hukum Pascal berikut!

“Tekanan yang bekerja pada fluida di dalam ruang tertutup akan diteruskan oleh fluida tersebut ke segala arah dengan sama besar”.

Perhatikan gambar 7.8! :

Permukaan fluida pada kedua kakibejana berhubungan sama tinggi. Bila kaki I yang luas penampangnya A1 mendapat gaya F1dan kaki II yang luas penampangnya A2 mendapat gaya F2 maka menurut hukum Pascal berlaku :

Hukum Pascal dimanfaatkan dalam peralatan teknik yang banyak membantu pekerjaan manusia, antara lain dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, mesin hidrolik pengangkat mobil, mesin pres hidrolik, dan rem hidrolik. Berikut pembahasan mengenai cara kerja beberapa alat yang menggunakan prinsip Hukum Pascal.

a. Hukum Pascal pada Dongkrak Hidrolik

Dongkrak hidrolik merupakan salah satu aplikasi sederhana dari Hukum Pascal. Berikut ini prinsip kerja dongkrak hidrolik berdasarkan hukum pascal. Saat pengisap kecil diberi gaya tekan, gaya tersebut akan diteruskan oleh fluida (minyak) yang terdapat di dalam pompa. Akibatnya Berdasarkan Hukum Pascal, minyak dalam dongkrak akan menghasilkan gaya angkat pada pengisap besar dan dapat mengangkat beban di atasnya.

• Hukum Pascal pada Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil

Aplikasi hukum pascal berikutnya adalah mesin hidrolik pengangkat mobil ini memiliki prinsip yang sama dengan dongkrak hidrolik. Perbedaannya terletak pada perbandingan luas penampang pengisap yang digunakan. Pada mesin pengangkat mobil, perbandingan antara luas penampang kedua pengisap sangat besar sehingga gaya angkat yang dihasilkan pada pipa berpenampang besar dan dapat digunakan untuk mengangkat mobil.

• Hukum Pascal pada Rem Hidrolik

Aplikasi hukum pascal berikutnya adalah Rem hidrolik digunakan pada mobil. Ketika Anda menekan pedal rem, gaya yang Anda berikan pada pedal akan diteruskan ke silinder utama yang berisi minyak rem. Selanjutnya, minyak rem tersebut akan menekan bantalan rem yang dihubungkan pada sebuah piringan logam sehingga timbul gesekan antara bantalan rem dengan piringan logam. Gaya gesek ini akhirnya akan menghentikan putaran roda.

• KESIMPULAN

• Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.

• Hukum Pascal dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.

P masuk = P keluar

F1 : A1 = F2 : A2

dengan P = tekanan (pascal), F = gaya (newton), dan A = luas permukaan (m2).

NAMA ANGGOTA :

• FAUZYAH RAMADHANI

• MIFTAHUL JANNAH

• RAFLY YUSUF

• SRI DEVI

TERIMA KASIH