MATERI DAN SOAL-SOAL BESERTA JAWABAN TENTANG FLUIDA:

MATERI DAN SOAL-SOAL BESERTA JAWABAN TENTANG FLUIDA:

A.    FLUIDA STATIS(FLUIDA DIAM)

Menurut Kamus besar bahasa Indonesia fluida merupakan benda spt air atau gas yg berubah bentuknya oleh pengaruh gaya geser; 2 Fis zat yg mudah mengalir (spt zat cair dan gas); zat alir; zalir.Fluida diam zat alir yang tidak dalam kondisi bergerak.

Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.

1.A Tekanan

Tekanan zat adalah gaya yang bekerja pada benda tiap satuan luas benda
Secara matematis, tekanan zat dirumuskan sebagai berikut.

P=F/A

Ket: P=TEKANAN(N/m² ATAU P_a)

        F=GAYA(N)

        A=LUAS PENAMPANG(m²)

EX:

1.      Hitunglah tekanan pada lantai yang ditimbulkan oleh sebuah batu bara dengan massa 0,25 kgserta memiliki tinggi 5cm,lebar 10 cm dan panjang 20 cm.

Dik: m=0,25kg.

         g = 10 m/s².

        A= Tinggi  lebar =5m*10 cm =50cm²=0,005 m²

        F = m g=0,25kg. 10 m/ s²=2,5 N.

Dit:  p?

Jawab: karena gaya beratnya selalu tegak lurus bidang bersentuhan,maka

 P=F/A

P= 2,5 N./0,005 m²= 500 P_a

2.A Tekanan hidrostatis.(p_h)

         Menurut kamus besar bahasa Indonesia hidrostatis merupakan mengenai, berhubungan dengan zat cair yg berada dalam keadaan tenang dan mengenai gaya yang bekerja pada zat cair itu.

         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.

Secara matematis dirumuskan sebagai berikut:

P_h= ρ g h

ket.
P_h= Tekanan Hidrostatik (N/m² ATAU P_a)
ρ= Massa Jenis (kg/m³) 
g= Percepatan gravitasi (10 m/s²) 
h= Kedalaman/ketinggian  (m)

EX:

1.      Sebuah tenpat di atas danau kedalaman 10 m, tentukan tekanan hidrostatis pada tempat tersebut ?

Dik: h:10m.

         g: 10 m/s².

                     :1000 kg/m³.(Karena di dalam air)

Dit:Ph   ?

Jawab:. Ph  =p g h

                               =1000 kg/m³. 10 m/s². 10m.

                               =100000 pa atau 100 kpa.

3.A Tekanan absolute

sama dengan tekanan total, tekanan pada fluida ditambah dengan tekanan atmosfer. Pada tekanan atmosfer nilainya telah mutlak yaitu satu atm = 101,3*10 ⁵ (N/m² ATAU P_a)secara matematis dapat di rumuskan sebagai berikut:

P_ABSOLUTE=P_TOTAL=P_h+P_atm

         P_TOTAL = g +101,3 *10 ⁵ (N/m² ATAU P_a)

Ket:

P_h= Tekanan Hidrostatik (N/m² ATAU P_a)

P_atm = tekanan udara luar atau tekanan atmosfer(N/m² ATAU P_a)

h  = ke dalaman di ukur dari permukaan. (m)

ρ= massa jenis fluida .( kg/m³)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

EX:

1.      Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air.

 Jika massa jenis air 1000 kg/m³ , percepatan gravitasi bumi 10 m/s² dan tekanan atmosfer nya=101,3*10 ⁵ (N/m² ATAU P_a) , tentukan :tekanan total yang dialami ikan?

Dik: =1000 kg/m³

           h=15 meter

                            g = 10 m/s²

                         =101,3*10 ⁵ (N/m² ATAU P_a)

                   Dit: P TOTAL?

                   Jawab:p total =Ph +Patm

                             =Pgh +101,3*10 ⁵ (N/m² ATAU P_a)                                                                                                    

                                         =1000 kg/ . 10 m/s²15 meter+101,3*10 ⁵ (N/m² ATAU P_a)

                                         =15*10⁴+1013*10⁴               

                                         =10⁴(15+1013)

                                         =1028 10⁴(N/m² ATAU P_a)

4.A Hukum utama hidrostatis.

 Tekanan di titik A, B, C, dan D sama besar, serta tidak bergantung pada bentuk penampang tempat fluida tersebut.Apabila ditarik garis lurus maka tekanan pada suatu zat cair yang ditaruh pada suatu wadah akan sama.secara matematis dapat dirumuskan:

                 P_h1= P_h2                                                   

  P_1.g.h1=P ₂ g.h₁

_ket:

 P_h1= tekanan pada sisi 1

P_h2=takanan pada sisi 2

Ρ₁= Massa Jenis pada sisi 1 (kg/m³) 

P₂= Massa Jenis pada sisi 2(kg/m³)

g= Percepatan gravitasi (10 m/s²) 

h₁= Kedalaman/ketinggian sisi ke 1 (m)

h₂= Kedalaman/ketinggian sisi ke 2 (m)

EX:

1.      Pada pipa U Air raksa berhubungan mempunyai selisih pemukaan 2 cm (massa jenisnya=13,6 g/cm³ ).kaki sebelah kiri berisi zat  cair tingginya 25 cm.tentukan massa jenis zat cair tersebut?

Dik: =13,6 g/cm³

                          =2 cm

                          g     =10 m/s².=1000 cm/s²

                          Misalkan 1  merupakan zat cair yang ditanya

=25 cm.

Dit: ?

Jawab:                   P_h1= P_h2

                         P_1.g.h₁=P ₂ g.h₂

      P₁1000 cm/s²25 cm=13,6 g/cm³1000 cm/s². 2 cm

                        25000 P₁=27200

                                   P₁=27200/2500

                                   P_1=1,088 cm/s²

5.A Hukum pascal.

                                 Tekanan yang di berikan kepada fluida yang memenuhi sebuah ruangan di teruskan oleh fluida itu dengan sama kuatnya ke segala arah tanpa mengalami pengurangan

 Blaise Pascal.

PRINSIP HUKUM PASCAL

Di rumuskan :    Jika diketahui jari-jari (r) atau diameter (D) pipa gunakan rumus:
F1/A1=F2/A2
F1/r1 kuadrat=F2/r2 kuadrat

F1/D1 kuadrat=F2/D2 kuadrat

Dengan :

F₁ : gaya yang bekerja pd piston 1(N)

F₂ : gaya yang bekerja pd piston 2(N)

A₁ : luas penampang 1(M²)

A₂ : luas penampang 2 (M²)

r ₁: jari-jari 1(m)

r ₂:jari-jari 2(m)

d₁:diameter 1(m)

d₁:diameter 2(m)

EX:

1.      Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton dengan alat seperti gambar berikut!

Jika luas penampang pipa besar adalah 250 kali luas penampang pipa kecil dan tekanan cairan pengisi pipa diabaikan, tentukan gaya minimal yang harus diberikan anak agar batu bisa terangkat!

Pembahasan
Hukum Pascal
Dat
a :F₁ = F
F₂ = W_batu = (1000)(10) = 10000 N
A₁ : A₂ = 1 : 250
F1/A1=F2/A2
F1/1  =10000/20

F1=40N

6.A Hukum Archimedes.

Menurut Archimedes, benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mengalami gaya ke atas. Besar gaya ke atas tersebut besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda. Secara matematis, Hukum Archimedes dituliskan sebagai berikut.

F_A=p_f.g.v_t                     F_A=w_b-w_a  

Ket:

F_A = gaya ke atas (N),                                                 W_a=berat benda di air(N)

ρ_f = massa jenis fluida (kg/m³),                                   W_b=berat benda di udara(N)

V_f = volume fluida yang dipindahkan (m³), dan

g = percepatan gravitasi (m/s²).

EX:

1.      Besarnya gaya keatas yang dialami oleh sepotong tembaga yang bervolume 200cm³dan berada didalam minyak yang massa jenisnya 0,8 g/ cm³adalah?

Dik: : 0,8 g/ cm³   =0,8*10 ³kg/m³.

        g: 10 m/s².  v_t=200cm³ = 2 *10 ^-4 m³

            Dit: Fa ?      

            Jawab : . Fa=p g v_t

                               =0,8*10 ³kg/m³. 10 m/s².  2 *10 ^-4 m³

                               =1,6 N

Mengapung

      

         Karena bendanya seimbang, maka :

 åF_y = 0                                             F_A=W_{BENDA YANG TERCELUP}

    F_a – w = 0

          F_a  =  w                                    F_A>W_{BENDA TIDAK TERCELUP ATAU  D I ATAS.}

          F_a  =  m_b g

          F_a  = (r_b V_b) g

(r_f V_bf) g = (r_b V_b) g

 r_b  = (V_bf/V_b) rf 

Atau

r_b  = (V_bf/V_b) r_f

              = (A h_bf / A h_b) r_f

  r_b  = ( h_bf / h_b ) r_f

Dengan :

r_b  = massa jenis benda (kg / m³)

r_f   = masa jenis fluida (kg / m³)

h_b  = tinggi benda (m)

h_bf = tinggi benda dalam fluida (m)

V_b=volume benda (m³)

V_bf=volume benda di dalam fluida/tercelup(m³)

Kesimpulan :

Benda  yang dicelupkan ke dalam fluida akan mengapung, bila massa jenis rata – rata benda lebih kecil daripada massa jenis fluida.

Syarat benda mengapung :

r_b < r_f

F_A=W_{BENDA YANG TERCELUP}

F_A>W_{BENDA TIDAK TERCELUP ATAU  D I ATAS.}

_EX:

1.      Dik:     V_b= 2 m³(volume total)        M_b=1.400 kg.

   g=10 m/s²                          r_f =1.000 kg / m³.

Dit: V_{benda di atas air?}

Jawab: F_A=W_{BENDA YANG TERCELUP}

                  (r_f V_bf) g= M_b.g

1.000kg / m³. V_bf . 10 m/s2=1.400 kg. 10 m/s²

                V_bf=1,4 m³.

Jadi, V_{benda di atas air}= V_b- V_bf=2 m³-1,4 m³=0,6 m³.

2.    

Melayang

Syarat benda melayang :

            Fa = w

(r_f V_bf)  g = (r_b V_b) g

           r_f  = r_b

Kesimpulan :

Benda  yang dicelupkan ke dalam fluida akan melayang, bila massa jenis rata – rata benda sama dengan massa jenis fluida.

Syarat benda melayang:

r_b = r_f

F_A=W_{BENDA TOTAL}

Tenggelam

 

Dengan cara yang sama di peroleh :

r_b  > r_f

Kesimpulan :

Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan tenggelam, bila massa jenis rata – rata benda lebih besar daripada massa jenis fluida.

Syarat benda tenggelam.

r_b > r_f

F_A=W_B.

_EX:

1.      Sebuah benda yang bermassa 100 kg dimasukkan ke dalam kolam yang berisi air. Jika massa jenis benda itu 1,25 g/cm³ gaya normal yang bekerja pada benda itu adalah ?gaya normal adalah gaya sentuh antara 2 permukaan yang bersentuhan arahnya tegak lurus terhadap bidang sentuh.

Dik: M_B= 100 kg.

          r_b=1,25g/cm³

                          =125  10 kg / m³

                       g = 10 m/s²

       Dit: gaya normal (N) atau w_benda?

               Jawab: N=W_B

                               = M_B.g

                               =100 kg. 10 m/s²

                               =1.000 N

TEGANGAN PERMUKAAN

contoh:

 

Secara matematis tegangan permukaan di rumuskan :

 

 Atau

 

Tegangan Permukaan pd Sebuah Bola

 

DAFTAR PUSTAKA:

1.      https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjxlgUvZ3hzKfO0l_5sXsOUBRHyrlDuEMRH110acQfURMawE_zaDleo7J1pd_uju5XehCULrtOyVi6DyUNrdrnALLmL_sTDUDlrpyn4zj5moti_VkGHS4H7uge8zx-i5saWmbEvLZlKtcZm/s1600/TEGANGAN+PERMUKAAN.png

2.      https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEikY9N6HRdzopmTmubHgOJ7s8HmxLhyphenhyphen1vp-dQeJOvm_7KcE1wk2LbZEV_EslvDqdGi4CqMZqLN-bSHGA425fRYwM06UOUti7nLNfA-72iVUh-fpxZw5vhinN5vzFuBLXIO7n-zxKC9wMSP-/s1600/TEGANGAN+PERMUKAAN1.png

3.      https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiFAFldInGN4vPxccCCPebUK-Y9g0ATP5mN5mfRC1UqUizZNlOPlITjly7lUvZBgtbIgcWBCNi9olFb6s6ZblSkQz6nRaU65qyC0Aj6h79J-D-AkYc_4t2mB48y4aaEhrEb-_Wh8kGF6UhK/s1600/TEGANGAN+PERMUKAAN2.png

4.      https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiZtsLEj2vrX6EaGM40ER3GxtJ-XP0HzzYYgOOLpPzNJ3x0eBktlnXmn8ncnL6echPFSA9mh1txHVdVUI-2BEqWX6lV9jIHggB8aM7j0U6BMDmmqCZvRf-jdS2Z0mRC407WYQnEm7yFOBNH/s1600/Tegangan+Permukaan+pd+Sebuah+Bola.png

Terimakasih kepada narasumber yang telah berkontribusi dalam pembuatan artikel ini. Saya menerima masukan dari siapapun yang sifatnya membangun agar artikel ini lebih sempurna lagi.