Materi Fluida Statis dan Dinamis Kelas X

MATERI PERTEMUAN KE DUA
KBM ONLINE SMKIT BINAUL UMMAH KUNINGAN
TP. 2019-2020
FISIKA – X.TLM
KD. 3.7 Menerapkan hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statik dan dinamik
Fluida Statis dan Dinamis
A. Pengertian Fluida
Fluida merupakan bentuk zat dimana zat tersebut dapat mengalir. Fluida secara
jenisnya dibagi menjadi dua jenis yaitu, fluida cair dan gas. Pada kesempatan kali ini kita
akan membahas tentang fluida yang dibedakan berdasarkan sifatnya.
Pertama ialah fluida statis dimana objek fluida adalah sesuatu yang diam.
Kedua adalah fluida dinamis yang merupakan fluida bergerak alias objek fluidanya
bergerak ke suatu arah dan tujuan.
1. Fluida Statis
Seperti yang telah dibahas diatas fluida statis adalah fluida yang berada di suatu tempat
dalam fase diam atau tidak bergerak. Sifat yang dimiliki fluida statis antara lain. Fluida
statis dapat ditentukan dan dipahami di saat fluida berada dalam diam. Parameter
Fluida statis adalah massa jenis, teganga permukaan, kapilaritas dan viskositas.
2. Fluida Dinamis
Fluida dinamis merupakan fluida atau zat (cair dan gas) yang dapat bergerak. Sifat dari
fluida dinamis antara lain menempati ruangan, memiliki gaya dorong, memiliki
kecepatan aliran, dan memiliki koefisien kekentalan zat.
B.
Fluida Statis dan Dinamis dalam Kehidupan Sehari Hari
1. Dongkrak Hidrolik
Pada penerapan ini kita akan memanfaatkan hukum pascal yang diaplikasikan pada
dongkrak hidrolik. Dongkrak ini menggunakan bejana berhubungan yang terdiri atas
dua tabung yang berdiameter berbeda. Masing-masing ditutup sehingga kedap dan
didalam tebung diisikan fluida (air atau minyak).
Dengan menekan salah satu tabung dengan menggunakan piston berarti akan
memindahkan tekanan pada tabung tersebut kepada tabung yang lain. Pada konsep ini
berarti kita dapat mengangkan benda yang berat (tekanan yang tinggi) menjadi ringan
dengan memanipulasi diameter tabung piston dan tabung tempat benda akan diangkat.
2. Rem Motor (Hidrolik)
Pada perangkat ini kita juga memanfaatkan hukum paskal dimana setiap rem akan
dihubungkan pada pipa pipa menuju ke master silinder. Di dalam pipa penghubung dan
master silinder terdapat fluida minyak. Hal tersebut digunakan karena untuk
memudahkan pengereman motor. Kita akan meradakan saat mengerem terasa ringan
akan tetapi cengkaraman yang diberikan sudah mantab dan kuat.
3. Sayap Pesawat Terbang
Ada apa dengan sayap pesawat terbang?
Pesawat dapat terbang karena aplikasi fluida pada sayap pesawat. Hukum yang
diterapkan adalah hukum bernoulli. Pesawat akan terbang ke atas jika bagian bawah
pesawat memiliki tekanan yang kecildan kecepatan aliran udara yang besar. Sebaliknya
jika pesawat ingin turun maka tekanan di bawah sayap besar dan kecepatan aliran udara
kecil.
C. Rumus Fluida Statis dan Dinamis
Fluida Statis
Massa Jenis
Massa jenis merupakan suatu ukuran kerapatan suatu benda dan didefinisikan sebagai berat
suatu benda dibagi dengan dengan volumenya. Semakin besar massa jenisnya, maka benda
tersebut memiliki kerapatan yang besar.
Dimana:
ρ =𝑚
𝑣
ρ (dibaca rho) merupakan massa jenis suatu benda (kg/m3)
m merupakan massa benda (kg)
V merupakan volume benda (m3)
Tekanan Hidrostatis
“semua titik yang terletak di suatu bidang datar di dalam fluida, akan memiliki tekanan
yang sama”
Ph = ρgh
Dimana
Ph = Tekanan hidrostatis (J)
ρ = massa jenis (kg/m3)
g = gaya gravitasi (m/s2)
h = kedalaman air (m)
Hukum Pascal
“Tekanan yang diberikan kepada suatu zat cair di dalam ruang tertutup akan diteruskan sama
besar oleh zat cair tersebut ke segala arah.”
P=F/A
Dimana
F = Besar Gaya (N)
A = Luas penampang (m2)
P = Tekanan Pascal (pascal)
Gaya Archimedes
“Sebuah benda yang terendam dalam fluida baik sebagian maupun seluruhnya akan mendapat gaya tekan ke
atas (populer dikenal dengan gaya apung) yang bersarnya sama dengan berat
(W = mg) fluida yang dipindahkan.
Fa = ρgV
Dimana
Fa = Gaya ardhimedes (N)
ρ = massa jenis (kg/m3)
g = gaya gravitasi (m/s2)
V = volume tercelup (m3)
Fluida Dinamis
Hukum Bernoulli
Tekanan + Ekinetik + Epotensial = konstan
P1 + 1/2ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2ρv22 + ρgh2
Dimana
*P = Tekanan (pascal)
*ρ = Massa jenis fluida (kg/m3)
*h = ketinggian (m)
*v = Kecepatan aliran fluida (m/s)
*g = gaua gravtasi (m/s2)
D. Contoh Soal Fluida Statis dan Dinamis
Contoh Soal Fluida Statis 1
Sebuah bola besi yang bermassa 220 kg dan volume 0,2 m3 masuk ke dalam kolam.
Apakah bola tersebut akan tenggelam atau mengapung ke permukaan air?
Pembahasan:
Diketahui:
m = 220 kg
v = 0,2 m
Ditanya :
3
ρair = 1000 kg/m3
ρbola?
Penyelesaian:
ρbola =
𝑚 𝑏𝑜𝑙𝑎
𝑣 𝑏𝑜𝑙𝑎
220 𝑘𝑔
= 0,2 𝑚3 = 1100 𝑘𝑔/𝑚3
Diketahui ρair = 1000 kg/m3
Maka,
ρbola > ρair (bola akan tenggelam)
Contoh soal Tekanan Hidrostatik
“Lihat Contoh soal di buku hal. 146 nomor 1”
Contoh Soal Hukum Archimedes
“Lihat Contoh soal di buku hal. 150 nomor 2”
Contoh Soal Hukum Pascal
“Lihat Contoh soal di buku hal. 152”
Contoh Soal Hukum Bernoulli
Sebuah pipa horizontal mempunyai luas 0,1 m2 pada penampang pertama dan 0,05 m2 pada
penampang kedua. Laju aliran dan tekanan fluida pada penampang pertama berturut-turut 5 m/s
dan 2 x 105 N/m2. Jika massa jenis fluida yang mengalir 0,8 g/cm3, tentukan besarnya tekanan fluida
di penampang kedua!
Pembahasan:
Diketahui:
A1 = 0,1 m2
A2 = 0,05 m2
v1 = 5 m/s
P1 = 2 x 105 N/m2
ρ1 = ρ2 = 0,8 g/cm3
h1 = h2 = 0 (posisi horizontal)
Ditanya: P2 =…?
Pembahasan:
Mula-mula, tentukan dahulu kecepatan aliran fluida pada penampang kedua menggunakan
persamaan kontinuitas berikut.
Selanjutnya, gunakan persamaan Hukum Bernoulli untuk menentukan tekanannya.
Jadi, tekanan pada penampang kedua adalah 1,7 x 105 N/m2.
Tugas!
Pelajari Materi diatas dan baca juga dari buku paket!!!
Pelajari contoh soal-soalnya dan coba di ulang kembali cara menyelesaikannya …