Dr.Ir.H. Muhammad Yerizam, M.T

Pertemuan: 4

Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya

Mekanika Fluida Teknik Kimia

Minggu ke : 4

MATERI

HIDROSTATIKA

PENGAPUNGAN DAN PENGAMBANGAN

MINGGU KE 4PERTEMUAN KE 4

HIDROSTATIKA

Hidrostatika sering dikenal dengan statika fluida yang merupakan cabang ilmu yang mempelajari fluida dalam keadaan diam yang mencakup kondisi dalam keadaan kesetimbangan yang stabil.

Pengapungan dan Pengambangan

Sebuah benda padat yang terbenam dalam fluida akan mengalami gaya apung / pengapungan dan pengambangan yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Hal ini disebabkan oleh tekanan hidrostatik fluida.

Sebagai contoh, sebuah kapal kontainer dapat mengapung sebab gaya beratnya diimbangi oleh gaya apung dari air yang dipindahkan. Makin banyak kargo yang dimuat, posisi kapal makin rendah di dalam air, sehingga makin banyak air yang "dipindahkan", dan semakin besar pula gaya apung yang bekerja

Paρ.g.hP

makaPacairzatndipermukaatekananP

danPcairZatdidalamadayangtekananPBila

hhgPP

maka

hkehyaitu

hpdperubahandengansamaypdperubahan

PkePdarifluidapdtekanan

gdy

dP

APAygdPAAP

APAygAdPP

FWF

F

IIINewtonHukum

BA

),(

)(

)(.

:

..

0......

0....).(

0

0

:

2

1

1212

21

21

Contoh Soal

• P1 = ρ.g/gc.h1 + Po (BritishI Unit) = (0,917 g/cm3 x 62,43 (lbm/ft3) /(g/cm3)).(1,0 lbf/lbm)(10 ft) (1/144 in2/ft2) + 14,696 lbf/in2 = 18,68 psia• P1 = ρ.g.h1 + Po (S.I Unit) = (917 kg/m3 x 9,8 m/s2)).(3,05 m) + 1,00132 x105 N/m2

= 1,287 x 105 Pa

• P2 = ρ.g/gc.h2 + P1 (BritishI Unit) = (1,0 g/cm3 x 62,43 (lbm/ft3)/(g/cm3)).(1,0 lbf/lbm)(2 ft) (1/144 in2/ft2) + 18,68 psia = 19,55 psia

• P2 = ρ.g.h1 + P1 (S.I Unit) = (1000 kg/m3 x 9,8 m/s2).(0,61 m) + 1,287 x 105 N/m2

= 1,347 x 105 Pa

Hukum ARCHIMEDES

Sebuah Tangki berisi air diletakkan diatas sebuah timbangan pegas, ternyata beratnya = W, Sebutir batu dengan berat M yang tergantung pada seutas tali diturunkan masuk kedalam air tanpa menyinggung dinding dan dasar tangki . Berapa berat seluruhnya menurut jarum timbangan ?

Analisa gaya dan berat yang terjadi

1. Gaya-gaya terhadap batu :B adalah gaya apung dan T adalah gaya tegangan dalam tali

T + B = M

2. Gaya terhadap tangki berisi air dan batu : S adalah gaya yang dikerjakan timbangan terhadap sistem yang terisolasi tersebut

T + S = M + W

Berat seluruhnya

T + S = M + W

T + B = M

T + S = (T + B) + W

S = B + W

Artinya Jarum skala timbangan menunjukkan pertambahan berat sebesar gaya apung.

Contoh soal

Balok A tergantung dengan tali dari neraca pegas D dan dicelupkan ke cairan C dalam bejana B. Berat bejana 2 lb, berat cairan 3 lb. Neraca D menunjukkan 5 lb. dan neraca E menunjukkan 15 lb. Volum balok A = 0,1 ft3.A). Berapa berat cairan itu

persatuan valumeB). Berat berapa yang ditunjuk

kan tiap neraca itu apabila balok A diangkat ke luar dari cairan ?

PenyelesaianTotal berat bejana dan cairan (W): W = B + C = 3 lb + 2 lb = 5 lbGaya pada pegas menahan balok (T)T = 5 lbPenunjukkan Neraca E (S)S = 15 lb

T + B = M 5 lb + B = M…………………..(1)T + S = M + W5 lb + 15 lb = M + 5 lb M = 15 lbMaka persamaan (1) menjadi: B = M – T = 15 lb - 5 lb = 10 lba). Berat cairan persatuan volume = 10 lb/0,1 ft3 = 100 lb/ft3b). Berat E menunjukkan 5 lb dan D menunjukkan 15 lb

KUIS-1

1. Bagaimana dinamika dan prinsip pengapungan yang dilakukan oleh Archimedes

2. Hitunglah tekanan dalam psia dan kN/m2 dalam tangki yang berbentuk sphere dengan diameter 8,0 ft. tangki diisi dengan minyak dengan densitas 0,922 g/cm3 bagian atas tangki dikontakkan dengan udara bebas dengan tekanan 14,72 psia.

3. Tabung diisi dengan air raksa setinggi 12,1 cmHg dan air setinggi 5,6 cmHg. Bagian atas tabung dikontakkan dengan atmosfer yaitu 756 mmHg. Densitas Air raksa 13,55 g/cm3 dan air 0,998 g/cm3 Hitunglah tekanan pada dasar tabung ?

4. Sebuah balok kayu berbentuk kubus yang sisinya 10 cm terapung sekitar permukaan batas antara minyak dan air. Bagian bawah balok yaitu 2 cm berada didalam air. Densitas minyak 0,6 g/cm3.A. berapakah massa balok ituB. berapakah tekanan pengukur dipermukaan bawah balok itu ?