FISIKA STATIKA FLUIDA SMK SMTI MASSA JENIS Massa jenis atau kerapatan suatu zat didefinisikan sebagai perbandingan massa dengan volum zat tersebut m V Keterangan: ρ = massa jenis zat (kg/m3) m = massa zat kg V = volum zat m3 Satuan massa jenis zat sering juga dinyatakan dengan I g/cm3 1 g/cm3 = 1000 kg/m3 Hal.: 2 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif TEKANAN Tekanan adalah gaya per satuan luas A gaya tekanan luas F p A F=w Keterangan: p = tekanan (N/m2) atau Pascal (Pa) F = gaya N A = luas bidang tekan m2 Hal.: 3 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif TEKANAN HIDROSTATIS Tekanan zat cair dalam keadaan diam disebut tekanan hidrostatis p gh h air x Keterangan: ρ = massa jenis zat cair (kg/m2) g = percepatan gravitasi bumi (m/s2) h = kedalaman zat cair diukur dari permukaannya ke titik yang diberi tekanan (m) p = hydrostatic pressure (N/m2) Berdasarkan rumus tekanan hidrostatis di atas, diketahui bahwa tekanan hidrostatis bergantung pada massa jenis zat cair, ketinggian atau kedalaman zat cair, serta percepatan gravitasi bumi Hal.: 4 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif TEKANAN HIDROSTATIS Kegiatan ilmiah air lubang pancaran air Hal.: 5 Kekuatan pancaran air atau pancaran zat cair ini ditentukan oleh besarnya tekanan dalam air atau zat cair tersebut. Hal ini berarti semakin dalam suatu tempat dalam air atau zat cair dari permukaannya, maka semakin besar tekanan hidrostatisnya Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif HUKUM POKOK HIDROSTATIS Source: http://superphysics.netfirms.com/t240754a.jpg Setiap titik yang terletak pada bidang datar di dalam suatu zat cair memiliki tekanan hidrostatis yang sama Hal.: 6 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif HUKUM POKOK HIDROSTATIS Sebuah tabung berbentuk U berisi minyak dan air, seperti tampak pada gambar di bawah: minyak air hA A hB B Titik A dan titik B berada pada suatu bidang datar dan dalam suatu jenis zat cair. Berdasarkan hukum pokok hidrostatis maka kedua titik tersebut memiliki tekanan yang sama, sehingga: pA = pB Keterangan: ρoil = massa jenis minyak ρwater = massa jenis air hA = tinggi kolom minyak hB = tinggi kolom air Hal.: 7 ρminyak g hA = ρair g hB ρminyak hA = ρair hB ρair hA ρminy ak hB Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif HUKUM PASKAL Tekanan yang diberikan kepada zat cair di dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dan semua bagian ruang tersebut dengan sama besar Contoh pemakaian hukum paskal F1 Keterangan: F2 A 2 F = gaya pada A (N) 1 1 A1 A F1 2 A1 F2 F2 = gaya pada A2 (N) A1 = luas penampang 1 (m2) A2 = luas penampang 2 (m2) Azas dongkrak hidrolik Source: http://home.wxs.nl/~brink494/hydr.htg/pascal.gif Hal.: 8 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif HUKUM ARCHIMEDES Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair atau zat cair lain akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya FA = wbf FA = ρf Vbf g Hal.: 9 Keterangan: FA = gaya ke atas wbf = berat zat cair yang dipindahkan Keterangan: ρf = massa jenis fluida Vbf = volum zat cair yang dipindahkan g = percepatan gravitasi bumi Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif HUKUM ARCHIMEDES FA air w Benda tenggelam FA < w mf g < mb g Vf ρf g < Vb ρb g ρf < ρb Hal.: 10 Sebuah benda dikatakan tenggelam jika benda tersebut tercelup seluruhnya dan berada di dasar suatu zat cair Keterangan: mb = massa benda mf = massa zat cair yang dipindahkan Vb = volum benda Vf = volum zat cair yang dipindahkan ρb = massa jenis benda ρf = massa jenis zat cair Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif HUKUM ARCHIMEDES FA air w Benda melayang FA = w mf g = mb g Vf ρf g = Vb ρb g ρf = ρb Hal.: 11 Sebuah benda dikatakan melayang jika benda tersebut tercelup seluruhnya tetapi tidak mencapai dasar dari zat cair tersebut Keterangan: mb = massa benda mf = massa zat cair yang dipindahkan Vb = volum benda Vf = volum zat cair yang dipindahkan ρb = massa jenis benda ρf = massa jenis zat cair Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif Hukum archimedes FA water w FA = w mf g = mb g Vf ρf g = Vb ρb g karena Vf < Vb maka ρf > ρb Vf ρb ρf Vb Benda terapung Sebuah benda dikatakan terapung jika benda tersebut tercelup sebagian di dalam zat cair Hal.: 12 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif TEGANGAN PERMUKAAN ZAT CAIR Gaya tarik-menarik antara partikel-partikel sejenis disebut kohesi; sedangkan gaya tarik tarik-menarik antara partikelpartikel yang tidak sejenis disebut adhesi. Tiap partikel dalam zat cair ditarik oleh gaya yang sama besar kesegala arah oleh partikel-partikel didekatnya, sehingga resultan gaya yang bekerja pada partikel sama dengan nol. Hal.: 13 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif TEGANGAN PERMUKAAN ZAT CAIR Tegangan permukaan dapat diartikan sebagai besar gaya yang dialami pada permukaan zat cair per satuan panjang. F Keterangan: tegangan permuakaan F gaya panjang Hal.: 14 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif KAPILARITAS Peristiwa naik atau turunnya zat cair dalam pipa kapiler dinamakan kapilaritas air kohesi < adhesi raksa kohesi > adhesi Air dalam pipa kapiler akan terus naik sampai tercapai keseimbangan, yakni berat air yang diangkat seimbang dengan gaya adhesi. Sedangkan peristiwa turunnya raksa di dalam pipa kapiler terjadi karena kohesi antara partikel-partikel raksa lebih besar daripada adhesi antara partikel raksa dengan partikel kaca. Hal.: 15 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif KAPILARITAS Banyaknya kenaikan atau penurunan zat cair pada pembuluh/pipa kapiler dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut. Keterangan: h = kenaikan atau penurunan zat cair (m) = tegangan permukaan (N/m) massa jenis zat (kg/m3) = sudut kontak g = percepatan gravitasi (m/s2) r = jari-jari pipa kapiler (m) Hal.: 16 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif VISKOSITAS FLUIDA DAN HUKUM STOKES Ukuran kekentalan suatu fluida dinyatakan dengan viskositas. Keterangan: Ff = k h v Ff = gaya gesekan fluida (N) k = koefesien (tergantung pada geometrik benda) h = koefesien viskositas (Pa s) v = kecepatan gerak benda (m/s) Persamaan gaya gesekan fluida untuk benda berbentuk bola dapat dirumuskan sebagai berikut. Ff = 6 k r h v Hal.: 17 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif VISKOSITAS FLUIDA DAN HUKUM STOKES Perhatikan gambar di bawah ini! arah gerak FA FA oil f w=mg Pada saat benda bergerak dengan kecepatan terminal, pada benda tersebut bekerja tiga buah gaya, yaitu gaya berat, gaya ke atas yang dikerjakan fluida, dan gaya gesekan fluida SF = 0 + m g – FA – ff = 0 m g – FA = ff ff = m g – FA Hal.: 18 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif VISKOSITAS FLUIDA DAN HUKUM STOKES 2r g ρb ρ f vT 9 η 2 Keterangan: vT = kecepatan terminal (m/s) h viskositas fluida (Ns/m2) b = massa jenis benda (kg/m3) f = massa jenis fluida (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2) r = jari-jari bola (m) Hal.: 19 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif TERIMA KASIH Hal.: 20 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif Soal Latihan 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 b) tekanan total yang dialami ikan Hal.: 21 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif 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! Hal.: 22 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif Sebuah dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat beban. Jika jari-jari pada pipa kecil adalah 2 cm dan jari-jari pipa besar adalah 18 cm, tentukan besar gaya minimal yang diperlukan untuk mengangkat beban 81 kg ! Hal.: 23 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif 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/cm3tentukan ketinggian air raksa (h1)! Hal.: 24 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif 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! Hal.: 25 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif 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! Hal.: 26 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif Perbandingan diameter pipa kecil dan pipa besar dari sebuah alat berdasarkan hukum Pascal adalah 1 : 25. Jika alat hendak dipergunakan untuk mengangkat beban seberat 12000 Newton, tentukan besar gaya yang harus diberikan pada pipa kecil! Hal.: 27 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif Sebuah pipa U diisi dengan 3 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar berikut Jika ρ1, ρ2 dan ρ3 berturut-turut adalah massa jenis zat cair 1, 2 dan 3 dan h1, h2, h3 adalah tinggi masing-masing zat cair seperti nampak pada gambar di atas, tentukan persamaan untuk menentukan massa jenis zat cair 1. Hal.: 28 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif Sebuah pipa U diisi dengan 4 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar. Tentukan persamaan untuk menentukan besarnya massa jenis zat cair 1 Hal.: 29 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif Sebuah benda berbentuk balok berada pada bejana yang berisikan air dan minyak. 50% dari volum balok berada di dalam air, 30% berada dalam minyak seperti terlihat pada gambar berikut. Tentukan massa jenis balok tersebut Diketahui massa jenis air adalah 1 g/cm3 dan massa jenis minyak 0,8 g/cm3 Hal.: 30 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif
