Kelompok IV Fluida Statis

• Reliza Delsan Rizky • Rieska Dian Tiara• Rizky Destya• Santria Wippri Permadi• Vasha Ramadhani• Viditya Pradipta• Wanda Damayanti• Yoshua Lira Karunia• Yulius Ari Wijaya• Zuhriansyah

Dalam statistika fluida kita mempelajari bab fluida yang ada

dalam keadaan diam. Fluida dalam keadaan diam disebut fluida statis.

Tekanan Tekanan didefinisikan sebagai gaya normal (tegak lurus) yang

bekerja di suatu bidang dibagi dengan luas suatu bidang tersebut.

Rumus tekanan:

Satuan Internasional (SI) untuk tekanan adalah pascal (Pa) untuk memberi penghargaan kepada Blaise Pascal, penemu hukum Pascal.

1 Pa = 1 N m-2

Beberapa satuan tekanan yang umum.

Untuk keperluan cuaca digunakan satuan atmosfer (atm), cmHg atau mmHg dan milibar (mb).

1 mb = 0,001 bar; 1 bar = 105 Pa

1 atm = 76 cmHg = 1,01 x 105 Pa = 1,01 bar

Untuk menghormati Toricelli, fisikawan Italia penemu barometer, ditetapkan satuan tekanan dalam torr.

Nama Nilai (N m-2 = Pa)

1 pascal (Pa) 1

1 bar 1,00 x 105

1 atmosfer (atm) 1,01 x 105

1 mmHg 1,33 x 102

1 torr 1,33 x 102

1 lb/in2 (psi) 6,89 x 103

Tekanan Hidrostatis

Tekanan zat cair yang hanya disebabkan oleh beratnya sendiri disebut tekanan hidrostatis.

Rumus : ph = gh

Tekanan Gauge

Tekanan gauge adalah selisih antara tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan atmosfer (tekanan udara luar). Nilai tekanan yang diukur oleh alat pengukur tekanan adalah tekanan gaude. Tekanan gauge juga disebut sebagai tekanan mutlak.

Tekanan mutlak = Tekanan gauge + Tekanan atmosfer

p = p gauge + p atm

Tekanan Mutlak pada Suatu Kedalaman Zat Cair

Rumus tekanan mutlak pada kedalaman h adalah

P = p0 + gh

Hukum Pokok Hidrostatika

Semua titik yang terletak pada bidang datar yang sama di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan (mutlak) yang sama. Pernyataan inilah yang disebut sebagai hukum pokok hidrostatika.

Alat ukur tekanan gas

Manometer terbuka digunakan untuk mengukur tekanan gas di dalam ruangan tertutup. Sesuai dengan hukum pokok hidrostatika, kita peroleh:

pA = pB

P = p0 + gh

Barometer digunakan untuk menghitung tekanan udara luar. Instrumen ini ditemukan oleh Evangelista Torricelli.

menurut hukum pokok hidrostatika :

pB = pA p0 = gh

Hukum Pascal

Tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.

Sebuah penerapan sederhana dari prinsip Pascal adalah dongkrak hidrolik. Dongkrak hidrolik terdiri dari bejana dengan dua kaki (kaki 1 dan kaki 2) yang masing-masing diberi pengisap. Pengisap 1 memiliki luas penampang A1 (lebih kecil) dan pengisap 2 memiliki luas penampang A2 (lebih besar). Bejana diisi dengan cairan (misalnya oli).

Jika pengisap 1 ditekan dengan gaya F1, zat cair akan menekan pengisap 1 ke atas dengan gaya pA1, sehingga terjadi keseimbangan pada pengisap 1 dan berlaku

pA1 = F1 atau p =

Sesuai dengan hukum Pascal bahwa tekanan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah sama besar, maka pada penghisap 2 bekerja gaya ke atas pA2 yang bekerja pada pengisap 2 dengan arah ke bawah.

pA2 = F2 atau p =

Maka kita memperoleh persamaan:

=

Persamaan diatas menyatakan bahwa perbandingan gaya sama dengan perbandingan luas pengisap. Sebagai contoh, jika luas pengisap 2 adalah 20 x luas pengisap 1, gaya yang dihasilkan pada pengisap 2 dikalikan dengan 20, sehingga gaya tekan 1000 N dapat mengangkat sebuah mobil yang memiliki berat 20000 N.Penampang pengisap dongkrak hidrolik berbentuk silinder dengan diameter yang diketahui. Misalnya pengisap 1 berdiameter D1 dan pengisap 2 berdiameter D2, maka :

Maka akan kita peroleh persamaan:

Persamaan diatas menyatakan bahwa perbandingan gaya sama dengan perbandingan kuadrat diameter. Ini berarti jika diameter pengisap 2 adalah 10 x diameter pengisap 1, gaya tekan 100 N pada pengisap 1 dapat mengangkat mobil yang memiliki berat (10)2 x 100 N = 10000 N pada pengisap 2.

Hukum ArchimedesSuatu benda yang dicelupkan dalam zat cair mendapat gaya ke atas sehingga benda kehilangan sebagian beratnya (beratnya menjadi berat semu). Gaya ke atas ini disebut gaya apung (bouyancy), yaitu suatu gaya ke atas yang dikerjakan zat cair kepada benda. Munculnya gaya apung adalah konsekuensi dari tekanan zat cair yang meningkat dengan kedalaman. Dengan demikian berlaku :

gaya apung = berat benda di udara – berat benda dalam zat cair

Fa = W benda di udara – W benda dalam zat cair

Hukum Archimedes yang berbunyi :

Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu zat fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Penurunan Matematis Hukum Archimedes

Gaya apung muncul karena adanya selisih antara gaya hidrostatis yang dikerjakan fluida terhadap permukaan bawah dengan permukaan atas benda. Kita akan menurunkan rumus gaya apung Fa secara teoretis berdasarkan pemahaman tekanan hidrostatis yang telah Anda pelajari sebelumnya.

Dengan kata lain, gaya apung terjadi karena makin dalam zat cair, makin besar tekanan hidrostatisnya. Ini menyebabkan tekanan pada bagian bawah benda lebih besar daripada tekanan pada bagian atasnya.

Perhatikan sebuah silinder yang tingginya h, yang luasnya A, yang tercelup seluruhnya di dalam zat cair dengan massa jenis f. Fluida melakukan tekanan hidrostatis p1 = fgh1 pada bagian atas silinder. Gaya yang berhubungan dengan tekanan ini adalah F1 = p1A = fgh1A berarah ke bawah. Dengan cara yang sama, fluida melakukan tekanan hidrostatiks F2 = p2A = fgh2A dengan arah ke atas.

Resultan kedua gaya ini adalah gaya apung Fa.

Jadi :

Fa = F2 - F1 karena F2 > F1

= fgh2A - fgh1A

= fgA(h2 - h1)

= fgAhsebab h2 - h1 = h

= fgVbf sebab Ah = Vbf adalah volum silinder yang tercelup dalam fluida

Perhatikan fVbf = Mf adalah massa fluida yang dipindahkan oleh benda; fgVbf = Mfg adalah berat fluida yang dipindahkan oleh benda. Jadi, gaya apung Fa yang dikerjakan fluida adalah benda (silinder) sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda (silinder). Pernyataan ini berlaku untuk sembarang bentuk benda, dan telah dinyatakan sebelumnya sebagai hukum Archimedes. Jadi, gaya apung dapat dirumuskan sebagai:

Fa = MfgFa = fVbfg

Dengan f adalah massa jenis fluida dan Vbf adalah volum benda yang tercelup dalam fluida.

Perhatian:

• Hukum Archimedes berlaku untuk semua fluida (zat cair dan gas)

Vbf adalah volum benda yang tercelup dalam fluida. Jika benda tercelup seluruhnya, Vbf = volum benda. Namun, jika volum benda hanya tercelup sebagian, Vbf = volum benda yang tercelup di dalam fluida saja. Tentu saja, untuk kasus ini, Vbf , volum benda.