Fluida Statis

 

     Fluida merupakan zat yang dapat mengalir, Statis (diam atau tidak mengalir). Dengan demikian Fluida Sttatis adalah zat yang dapat mengalir, tapi ketika tidak mengalir.

 

Hidrostatis

Fluida yang tidak mengalir dinamakan "Hidrostatis" dan zat yang termasuk fluida adalah zat cair dan gas

 

Tekanan Hidrostatis

Di dalam fluida yang diam terdapat tekanan yaitu "Tekanan Hidrostatis"

Besar dapat dituliskan:

       

  

Besar dapat dituliskan:

 

Ph = ρgh

 

Ph = Tekanan Hidrostatika ( N/m² )

ρ = massajanis fluida ( kg/m³ )

g = percepatan gravitasi (m/s² )

h = kedalaman titik dalam fluida ( m )

 

Jika tekanan udara di atas permukaan ( Po ) diperhitungkan maka persamaan menjadi :

 

Ph = Po + ρgh

 

Po = tekanan udara di atas permukaan satuan N/m² atau Pascal

 

Tegangan Permukaan

Jika kita meletakkan suatu benda yang tipis sekali pada permukaan zat cair, maka benda tersebut dapat terapung, terapungnya benda tersebut di karenakan adanya tegangan permukaan zat cair.

Besarnya tegangan permukaan adalah "gaya selaput permukaan zat cair tiap satuan panjang".dapat ditulis dalam persamaan :

 

ɣ = F / l

 

ɣ = tegangan permukaan satuan N/m

F = gaya atau berat benda satuan newton

l = panjang permukaan satuan meter (m)

 

Hukum Utama Hidrostatika

"Semua titik yang terletak pada bidang horisontal di dalam zat cair yang tenang mempunyai tekanan hidrostatika yang sama"

  

ρA1 = massa jenis fluida di pipa A ( kg/m³ )

ρA2 = massa jenis fluida di pipa A ( kg/m³ )

ρB1 = massa jenis fluida di pipa B ( kg/m³ )

Ρb2 = massa jenis fluida di pipa B ( kg/m³ )

g  = percepatan gravitasi ( m/s²  )

h₁ = kedalaman titik 1 ( meter )

h₂ = kedalaman titik 2 ( meter )

h₃ = kedalaman titik 3 ( meter )

h₄ = kedalaman titik 4 ( meter )

 

Contoh 1:

Sebuah kapal selam berada didalam air laut 150 m dari permukaan, berpakah tekanan hidrostatis yang dialami kapal selam tersebut ? ( massa jenis air laut 1,03 x 10³ kg/m³ dan tekanan udara di atas permukaan air laut 10⁵ N/m²)

 

Jawab ;

Diketahui ;    h = 150 m

                             ρ = 1,03 x 10³ kg/m³

                             Po =  10⁵ N/m²

                             g = 10 m/s²

 

Ditanya ; Ph = ?

Penyelesaian ;

Rumus :       Ph = Po + ρgh

                             Ph = 10⁵ N/m² + 1,03 x 10³ kg/m³. 10 m/s² . 150 m

                             Ph = 10⁵ N/m² + 1,545 x 10⁶ N/m²

                             Ph = 0,1 x 10⁶ N/m² + 1,545 x 10⁶ N/m²

                             Ph = 1,645 x 10⁶ N/m²

 

 

 

Pernyataan Pascal

Pascal menyatakan bahwa "tekanan yang diadakan dari luar zat cair di dalam ruang tertutup di teruskan zat cair itu ke segala arah dengan sama rata"

 

 

Pascal Sebagai Dasar Pembuatan Dongkrak Hidrolik

Sesuai dengan pernyataan Pascal bahwa tekanan diseluruh zat cair adalah sama besar, dengan demikian menggunakan gaya yang relatif kecil dapat menghasilkan gaya yang lebih besar, dapat di tulis dalam persamaan sebagai berikut :

 

 

F₁/A₁ = F₂/A₂

 

F₁ = gaya pada piston pertama satuan newton (N)

F₂  = gaya pada piston kedua satuan newton (N)

A₁= luas penampang piston pertama satuan m²

A₂ = luas penampang piston kedua satuan m²

 

Contoh :

Sebuah dongkrak hidrolik yang memiliki luas penampang piston pertama 100 cm² dan luas penampang piston kedua 10000 cm², jika sebuah mobil yang di angkat beratnya 20000 N, berapakah gaya yang diperlukan pada penampang pisto pertama ?

 

Jawab ;

Diketahui ;    A1 = 100 cm² = 0,01 m²

                             A2 = 1000 cm² = 1 m²

                             F2 =  20000 N

                            

Ditanya ; F1 = ?

Penyelesaian ;

Rumus :       F₁/A₁ = F₂/A₂

F₁/0,01 m² = 20000 N /1 m²

F₁ = (20000 N x 0,01 m²) /1 m²

F₁ = 200 Nm² /1 m²

F₁ = 200 N

 

 

      Pernyataan Archimedes

     Ketika benda di udara beratnya tidak sama dengan ketika benda berada dalam fluida, orang yang pertama kali mengamati hal tersebut adalah "Archimedes" dan dalam pernyataannya "bahwa sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruh ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang di pindahkan"

 

 

h = kenaikan permukaan zat cair setelah benda di masukkan ke dalam zat cair, maka pertambahan volume zat cair setelah sebuah benda dalam zat cair tersebut, yang merupakan zat cair yang di pindahkan yaitu : Vf = A.h

Persamaan Archimedes

 

F_A = ρVg

 

F_A = gaya ke atas

ρ  = massa jenis zat cair yang di pindahkan satuan kg/m³

V = volume zat cair yang di pindahkan satuan m³

g =  percepatan gravitasi m/s²

 

sebuah benda dalam zat cair akan dapat mengalami 3 kejadian yaitu :

a.    Mengapung

 

Syarat benda dapat melayang :

w_f < F_A

ρb < ρf

 

b.    Melayang

 

Syarat benda dapat melayang :

w_f = F_A

ρb = ρf

 

c.    Tenggelam

 

Syarat benda dapat melayang :

w_f > F_A

ρb > ρf

 

 

Contoh :

Sebuah benda memiliki sisi-sisi yang sama  0,5 m dan massa jenisnya 2,7 gram/cm3 dicelupkan seluruhnya ke dalam minyak yang massa jenisnya 0,8 gram/cm3. Tentukanlah gaya keatas yang dialami benda tersebut !

 

Jawab ;

Diketahui ;         s = 0,5 m

                         ρ_b = 2,7 gr/m³ = 2700 kg/m³

                         ρ_m = 0,8 gr/m³ = 800 kg/m³

                         g   = 10 m/s²

                        

Ditanya ; F_A = ?

Penyelesaian ;

Rumus :   F_A = ρ_m.V_m.g

                         V_m = Vb = s³

                         V_m = (0,5 m)³

                         V_m = 0,125 m³

 

Sehingga : gaya keatas

                         F_A = 800 kg/m³ . 0,125 m³. 10 m/s²

                         F_A = 1000 N