Bab 7Bab 7Fluida Fluida

Standar Kompetensi:Standar Kompetensi:Menerapkan konsep dan prinsip mekanika klasik sistem kontinu dalam menyelesaikan masalah.

Kompetensi Dasar:Kompetensi Dasar:Menganalisis hukum-hukum yang berhubungan dengan fuida statik serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

A.A. Tekanan Hidrostatik Tekanan Hidrostatik 1.1. TekananTekanan

Tekanan, gaya per satuan luas.

AFP

Keterangan:P = tekanan (N/m2)F = lengan gaya (N)A = luas permukaan (m2) Satuan tekanan dalam SI adalah N/m2 (pascal),

disingkat Pa. Untuk satuan tekanan udara digunakan satuan atmosfer (atm), cm raksa (cmHg), atau milibar (mb).• 1 mb = 10–3 bar

• 1 bar = 105 Pa• 1 atm = 76 cmHg = 1,01 × 105 Pa• 1 mmHg = 1 torr = 1,316 × 10–3 atm =

133,3 Pa

2.2. Tekanan Tekanan Fluida Fluida

Tekanan fluida pada fluida statik atau fluida zat cair disebut dengan tekanan hidrostatik.

ghP Keterangan:P = tekanan hidrostatik (N/m2)ρ= massa jenis zat cair (kg/m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)h = kedalaman zat cair (m)

Jika tekanan atmosfer di permukaan zat cair itu adalah Po maka tekanan mutlak pada tempat atau titik yangberada pada kedalaman h adalah

ghPP 0

Gaya berat zat cair yang menekan alas bejana disebut gaya hidrostatik.

F PA F ghA

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

Hukum utama hidrostatika:

Menurut hukum utama hidrostatika:

BA PP 21 ghgh

1

2

hh

x

Keterangan:x = massa jenis zat cair x (kg/m3)h1 = tinggi zat cair x (m)h2 = tinggi zat cair standar (m) = massa jenis zat cair standar (air) (kg/m3)

2.2. Alat Ukur Tekanan Alat Ukur Tekanan Fluida Fluida

Perbedaan teka-nan absolut P dan tekanan atmosfer Pat dinamakan tekanan gauge.

Tekanan absolut P diperoleh dari penjumlahan tekanan gauge dan tekanan atmosfer.

atgauge PPP

Keterangan:P = tekanan absolut

pada tabung (N/m2)Pgauge = tekanan gauge =

ρghPat = tekanan atmosfer

saat itu (N/m2)

B.B. Hukum Pascal Hukum Pascal

“ Tekanan yang diberikan kepada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah. ”

Karena tekanan pada kedua pengisap sama maka:

2

2

1

1

AF

AF

Keterangan:F1 = gaya pada penampang 1 (N)F2 = gaya pada penampang 2 (N)A1 = luas penampang 1 (m2)A2 = luas penampang 2 (m2)

C.C. Hukum Archimedes Hukum Archimedes 1.1. Gaya ke Atas Gaya ke Atas Jika sebuah bendadimasukkan ke dalam fuida seluruhnya atau sebagian, benda tersebut akan mendapat gaya angkat ke atas sebesar berat fluida yang dipin-dahkan.Gaya ke atas pada benda di dalam zat cair adalah: Keterangan:

FA = gaya angkat (N)ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)V = volume benda dalam fluida (m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)

2.2. Pengaruh Gaya ke Atas pada Benda Pengaruh Gaya ke Atas pada Benda

Mengapung, syarat: benda < zat cair• Gaya berat benda lebih kecil dari

gaya ke atas zat cair pada benda

Melayang, syarat: benda = zat cair• Gaya berat benda sama

dengan gaya ke atas zat cair pada benda.

Tenggelam, syarat: benda > zat cair• Gaya berat benda lebih besar

dari gaya ke atas zat cair pada benda

3.3. Penerapan Gaya Apung Penerapan Gaya Apung

a.a. Kapal LautKapal LautAgar kapal selalu dalam keadaan normal (tidak tenggelam) maka garis kerja gaya ke atas air harus melalui titik berat kapal

b.b. Galangan Galangan KapalKapal

Setelah kapal masuk dalam galangan, air laut dalam galangan dikeluar-kan sehingga galangan terangkat.

c.c. Balon UdaraBalon UdaraBalon diisi gas yang massa jenisnya lebih kecil dibanding-kan dengan massa jenis udara. Jika gaya ke atas lebih besar daripada berat balon, balon akan terangkat.

Tegangan Permukaan• Tegangan permukaan zat cair :

kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh lapisan elastis

Tegangan PermukaanGaya tarik molekul sejenis (kohesif) Gaya tarik antar molekul berlainan jenis (adhesif) di permukaan Tegangan Permukaan

Fenomena Permukaan

Molekul-molekul di permukaan mengalami gaya tarik antar mole-kular di sekitarnya baik dengan sesama molekul (kohesif) mau-pun dengan molekul-molekul lain di atasnya (adhesif)

Molekul-molekul di bagian bawah mengalami gaya tarik dengan kekuatan yang sama ke segala arah oleh sesama molekul

D.D. Tegangan Permukaan Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan zat cair, besarnya gaya yang dialami oleh tiap satuan panjang pada permu-kaan zat cair.

Keterangan: = tegangan permukaan (N/m)F = gaya yang menyinggung

permukaan zat cair (N)d = panjang permukaan (m),

dimana nilai d = 2. l dengan l = panjang kawat (m)

Nilai Tegangan Permukaan Beberapa Zat (Nilai Tegangan Permukaan Beberapa Zat () pada Berbagai Suhu) pada Berbagai Suhu

Kapilaritas Kapilaritas Kapilaritas, peristiwa naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler dibandingkan zat cair yang berada di luarnya akibat adanya pengaruh kohesi dan adhesi.

Panjang naik/turunnya zat cair (y) dalam pipa kapiler dihitung dengan,

rgy

cos2

Keterangan: = tegangan permukaan zat cair (N/m)Ө = sudut kontakρ = massa jenis zat cair (kg/m3)r = jari-jari penampang pipa (m)g = percepatan gravitasi (m/s2)

H.H. Viskositas dan Hukum Viskositas dan Hukum StokesStokes

1.1. ViskositasViskositas• Viskositas (kekentalan),

gesekan pada fluida. • Fluida, baik zat cair maupun

gas mempunyai viskositas.• Jenis alat pengukur viskositas

zat cair yang disebut viskosimeter.

• Zat cair lebih kental dibanding gas, sehingga gerak benda di dalam zat cair akan mendapatkan gesekan yang lebih besar dibanding di dalam gas.

Viskositas Beberapa FluidaViskositas Beberapa Fluida

senyawa eter yang paling umum adalah pelarut dan anestetik dietil eter (etoksietana, CH3-CH2-O-CH2-CH3). Eter sangat umum ditemukan dalam kimia organik dan biokimia

2.2. Hukum StokesHukum Stokes• Gaya gesek terhadap bola

yang bergerak di dalam fluida diam disebut dengan gaya Stokes.

• Gaya gesek Stokes dirumuskan dengan:

rvFs 6

Keterangan:Fs = gaya gesekan Stokes (N) = koefisien viskositas (N/m2)r = jari-jari bola (m)v = kecepatan relatif bola terhadap fluida (m/s)

3. Kecepatan terminal• Suatu benda bila dijatuhkan bebas

dalam suatu fluida kental, kecepatannya makin besar sampai mencapai suatu kecepatan terbesar yang tetap.

• Kecepatan terminal : kecepatan terbesar yang tetap.

Jika sebuah bola jatuh ke dalam fluida yang kental, selama bola bergerak di dalam fluida pada bola bekerja gaya-gaya berikut.

• Gaya berat bola (w) berarah vertikal ke bawah.

• Gaya Archimedes (FA) berarah vertikal ke atas.

• Gaya Stokes (FS) berarah vertikal ke atas.

Koefisien viskositas fluida dihitung dengan persamaan:

)'(92 2

vgr

Keterangan: = koefisien viskositas (“eta) (Ns/m2)r = jari-jari bola (m)v = kecepatan maksimum bola (m/s) = massa jenis bola (kg/m3)’ = massa jenis fluida (kg/m3)