fluida statis

Fluida
Statis
Fluida statis mempelajari tentang sifat-sifat fluida yang diam atau
tidak mengalir
Tekanan adalah hasil bagi antara gaya dengan luas
penampang
Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang dialami benda saat di
dalam zat cair karena adanya gaya gravitasi
FLUIDA STATIS
Hukum pokok hidrostatik "di semua titik yang berada
pada suatu bidang mendatar di dalam zat cair sejenis
memiliki tekanan hidrostatik yang sama"
Hukum pascal "tekanan yang diberikan kepada zat cair di
dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan
sama besar"
Hukum Archimedes "jika sebuah benda tercelup sebagian atau
seluruhnya pada suatu zat cair maka benda itu akan
mendapatkan gaya angkat ke atas yang besarnya sama dengan
berat zat cair yang dipindahkan oleh benda"
Standart Kompetensi
2. Menerapkan konsep dan prinsip mekanika klasik sistem kontinu dalam
menyelesaikan masalah.
Kompetensi Dasar
2.2 Menganalisis hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statik dan
dinamik serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
Indikator
1. Memformulasikan konsep tekanan hidrostatika
2. Memformulasikan hukum Pascal
3. Memformulasikan hukum Archimedes
4. Mendeskripsikan konsep terapung, melayang, dan tenggelam
5. Menerapkan hukum Archimedes dalam masalah fisika sehari-hari
25 | F i s i k a
SMA
XI
(2)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Fluida
Statis
FLUIDA STATIS
 Definisi Fluida Statis
Fluida adalah zat yang mudah mengalir, seperti zat cair dan gas. Contoh pada
zat cair, yaitu air, susu, minyak, bensin, solar, dll. Contoh pada gas, yaitu uap,
gas, dan asap.
Jadi fluida statis mempelajari tentang sifat-sifat fluida yang diam atau tidak
mengalir.
 Tekanan
Tekanan adalah hasil bagi antara gaya dengan luas penampang.
P
𝑭
=𝑨
“Semakin besar gaya yang diberikan maka tekanannya juga semakin besar,
begitupun sebaliknya.
Ketiga buah logam (A, B, dan C) yang
terbuat dari bahan yang sama di pukul
dengan
kekuatan
(gaya)
yang
sama.
Manakah yang akan menancap paling dalam
pada alas meja dibawahnya?
Logam yang memiliki luas penampang kecil (B) akan menancap paling dalam,
dibandingkan logam dengan luas penampang yang lebih besar (A dan C).
Keterangan:
P = tekanan (N/m2)
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2)
Satuan tekanan yang lain adalah pascal (Pa), atmosfer (atm), cm raksa (cmHg).
1 N/m2 = 1 Pa (pascal)
1 atm = 105 Pa = 76 cmHg
Contoh Soal
1. Gaya 200 N menekan bidang seluas 60 cm 2 . tentukan tekanan yang
dihasilkan?
2. Gaya 240 N menekan bidang seluas 50 cm 2 . tentukan tekanan yang
dihasilkan?
26 | F i s i k a
SMA
XI
(2)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Fluida
Statis
 Tekanan Hidrostatik dan Tekanan Total
Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang dialami benda saat di dalam zat cair
karena adanya gaya gravitasi.
Ph = 𝜌gh
Keterangan:
Ph = tekanan hidrostatik (N/m2)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = kedalaman (m)
𝜌 = massa jenis zat cair (kg/m3)
Tekanan total adalah penjumlahan tekanan udara luar dengan tekanan
hidrostatik.
Ptotal = Po + Ph
Keterangan:
Ptotal = tekanan total (N/m2)
Po = tekanan udara luar (N/m2)
Hukum pokok hidrostatik menyatakan bahwa “di semua titik yang berada pada
satu bidang mendatar di dalam zat cair sejenis memiliki tekanan hidrostatis yang
sama”
Walaupun bentuk penampang tempat
zat cair
tersebut berbeda, tetapi
tekanan hidrostatis di tik A, B, C, dan D
sama.
PA = PB = PC = PD = 𝜌gh
Jika pada suatu bejana berhubungan dimasukkan dua zat cair dengan massa
jenis yang berbeda, yaitu 𝜌𝐴 dan 𝜌𝐵 . Zat cair A memiliki ketinggian hA dan zat cair
B memiliki ketinggian hB maka tekanan hidrostatik di titik A dan B sama besar.
PA = PB
𝜌𝐴 g hA = 𝜌𝐵 g hB
𝜌𝐴 hA = 𝜌𝐵 hB
27 | F i s i k a
SMA
XI
(2)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Fluida
Statis
Keterangan:
hA = jarak titik A terhadap permukaan zat cair (m)
hB = jarak titik B terhadap permukaan zat cair (m)
𝜌𝐴 = massa jenis zat cair A (kg/m3)
𝜌𝐵 = massa jenis zat cair B (kg/m3)
Contoh Soal
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
udara luar 105 N/m, tentukan :
a. tekanan hidrostatis yang dialami ikan (150.000 N/m2)
b. tekanan total yang dialami ikan (250.000 N/m2)
2. Perhatikanlah gambar bejana di bawah ini.
Jika diketahui massa jenis minyak 0,8
g/cm3, massa jenis raksa 13,6 g/cm3, dan
massa jenis air 1 g/cm3, tentukanlah
perbedaan
tinggi
permukaan
antara
minyak dan air? (3 cm)
Kaji Soal
1. Di dalam sebuah tabung gelas terdapat zat cair setinggi 10 cm. Tekanan air
pada dasar tabung adalah 1200 N/m 2. Jika g = 10 m/s2. Abaikan tekanan
udara. Berapa massa jenis zat cair ?
a. 800 kg/m3
c. 1000 kg/m3
b. 900 kg/m3
d. 1200 kg/m3
e. 1300 kg/m3
2. Pipa U diisi dengan air raksa dan cairan minyak
seperti terlihat pada gambar!
Jika ketinggian minyak h2 adalah 27,2 cm, massa jenis
minyak 0,8 gr/cm3 dan massa jenis Hg adalah 13,6
gr/cm3 tentukan ketinggian air raksa (h1)!
a. 1,3 cm
c. 1,5 cm
b. 1,4 cm
d. 1,6 cm
28 | F i s i k a
SMA
XI
(2)/MA
Nurul
Huda/BY
e. 1,7 cm
Triyanti
Mandasari
Fluida
Statis
 Hukum Pascal
Hukum pascal dinyatakan sebagai berikut “Tekanan yang diberikan kepada zat
cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama
besar”.
Penerapan hukum pascal dalam kehidupan sehari-hari, yaitu pada dongkrak
hidrolik. Dokrak hidrolik terdiri atas bejana dengan dua tabung berhubungan
yang memiliki diameter berbeda ukurannya, masing-masing tabung diberi
pengisap. Pengisap 1 mempunyai luas penampang A 1 (lebih kecil) dan pengisap
2 mempunyai luas penampang A2 (lebih besar). Dua tabung tersebut ditutup dan
diisi dengan zat cair, misalnya oli.
Sesuai dengan hukum pascal:
P1 = P2
𝐅𝟏
𝐀𝟏
𝐅
= 𝐀𝟐
𝟐
Jika pengisap 1 ditekan dengan gaya F1, maka zat cair dalam bejana mengalami
𝐅
tekanan yang besarnya: P1 = 𝟏
𝐀𝟏
Maka tekanan oleh gaya sebesar F1 akan diteruskan oleh zat cair menjadi gaya
𝐅
angkat ke atas F2 pada pengisap 2 yang besarnya: F2 = P2 . A2 atau P2 = 𝟐
𝐀𝟐
Keterangan:
F1 = gaya yang diberikan pada pengisap 1 (N)
F2 = gaya yang diberikan pada pengisap 2 (N)
A1 = luas penampang pada pengisap 1 (m2)
A2 = luas penampang pada pengisap 2 (m2)
Contoh Soal
1. Alat pengangkat mobil yang memiliki luas pengisap masing-masing sebesar
0,10 m2 dan 4 × 10–4 m2 digunakan untuk mengangkat mobil seberat 2
× 104 N. Berapakah besar gaya yang harus diberikan pada pengisap yang
kecil? (80 N)
29 | F i s i k a
SMA
XI
(2)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Fluida
Statis
2. Sebuah pompa hidrolik berbentuk silinder memiliki jari-jari 4 cm dan 20 cm.
Jika pengisap kecil ditekan dengan gaya 200 N, berapakah gaya yang
dihasilkan pada pengisap besar? (5000 N)
 Hukum Archimedes
Hukum Archimedes mempelajari tentang gaya ke atas yang dialami oleh benda
apabila berada dalam zat cair.
Hukum Archimedes dinyatakan sebagai berikut:
“semua benda yang dimasukkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair
akan mendapat gaya ke atas dari zat cair tersebut sebesar berat zat cair
yang dipindahkan“.
Besar gaya angkat ke atas pada balok:
FA = Wzat cair yang dipindahkan
FA = mzat cair g
FA = 𝜌𝑓 g Vc
Keterangan:
FA = gaya angkat ke atas / gaya Archimedes (N)
𝜌𝑓 = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Vc = Volume zat cair yang dipindahkan oleh benda atau volume benda yang tercelup (m 3)
Gaya angkat ke atas inilah yang menyebabkan berkurangnya berat benda yang
tercelup di dalam zat cair.
FA = Wdi udara - Wdi zat cair
Keterangan:
Wdi udara = berat benda di udara (N)
Wdi zat cair = berat benda setelah tercelup di zat cair (N)
Adanya gaya angkat ke atas pada
sebuah benda jika tercelup di dalam
zat
cair,
menyebabkan
benda
mengapung, melayang, tenggelam.
30 | F i s i k a
SMA
XI
(2)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Fluida
Statis
Benda Mengapung
Benda mengapung
Benda dikatakan mengapung (mengambang) jika
sebagian benda masih muncul diatas permukaan
zat cair. Benda terapung jika :

𝜌𝑓 > 𝜌𝐵 , Massa jenis benda (𝜌𝐵 ) lebih kecil dari
massa jenis zat cair (𝜌𝑓 ).

FA = W Benda , Besar gaya angkat ke atas (FA)
sama dengan berat benda.
Benda Melayang
Benda melayang
Benda dikatakan melayang jika benda berada
dalam zat cair, tetapi tidak berada di dasar zat cair.
Benda melayang jika :

𝜌𝑓 = 𝜌𝐵 , Massa jenis benda (𝜌𝐵 ) sama dengan
massa jenis zat cair (𝜌𝑓 ).

FA = W Benda, Besar gaya angkat ke atas (FA)
sama dengan berat benda.
Benda Tenggelam
Benda Tenggelam
Benda dikatakan tenggelam jika berada di dasar
zat cair. Benda tenggelam jika :

𝜌𝑓 < 𝜌𝐵 , Massa jenis benda (𝜌𝐵 ) lebih besar
dari massa jenis zat cair (𝜌𝑓 ).

FA < wB, Besar gaya angkat ke atas (FA) lebih
kecil dari berat benda.
31 | F i s i k a
SMA
XI
(2)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Fluida
Statis
Contoh Soal
1. Sebuah batu memiliki berat 30 N Jika ditimbang di udara. Jika batu tersebut
ditimbang di dalam air beratnya = 21 N. Jika massa jenis air adalah 1 g/cm 3,
tentukanlah:
c. gaya ke atas yang diterima batu
(9 N)
d. volume batu
(9 x 10-4 m3)
e. massa jenis batu
(3 x 104 kg/m3)
1
2. Sebuah benda memiliki volume 20 m3 dan massa jenisnya = 800 kg/m3. Jika
benda tersebut dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1.000 kg/m 3,
tentukanlah volume benda yang berada di atas permukaan air? (4 m3)
Kaji Soal
1. Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang
memiliki massa jenis 0,75 gr/cm3 seperti ditunjukkan oleh
gambar berikut! Jika volume benda yang tercelup adalah
0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda
tersebut!
2. Seorang anak memasukkan benda M bermassa 500
gram ke dalam sebuah gelas berpancuran berisi air,
air yang tumpah ditampung dengan sebuah gelas
ukur seperti terlihat pada gambar berikut: Jika
percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan
berat semu benda di dalam air!
 Banun, Choirul dan Supriyana. 2013. FRESH UPDATE TOP NO 1. FISIKA
SMA/MA (Kelas 1, 2, 3). Jakarta. Wahyumedia.
 Sulistyahadi. 2011. Bahas Tuntas 1001 Soal Fisika SMA. Yogyakarta. Pustaka
Widyatama.
 http://sarypebry.com/My%20Quizzes/QUIZ%20%20BACKGROUND%20PERI.html
 http://sirwandita.blogspot.com/2013/05/fluida-statis-dan-fluida-dinamis.html
 http://sukasains.com/materi/terapung-melayang-dan-tenggelam/
 http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/37-fluida-statis
 http://gurumuda.net/tekanan-fluida-contoh-soal-un.html
32 | F i s i k a
SMA
XI
(2)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari