1. variasi tekanan dalam fluida

Matakuliah
Tahun
: K0614 / FISIKA
: 2006
Pertemuan 9
1
Pada pertemuan ini akan dibahas hidrostatika
(fluida yang diam), meliputi :
1. Variasi tekanan dalam fluida
2. Hukum pascal dan Archimedes
3. Pengukuran tekanan
4. Tegangan permukaan
2
HIDROSTATIKA
Mempelajari fluida dalam keadaan diam.
Fluida merupakan zat yang dapat mengalir , seprti zat cair
dan gas .Perbedaan zat cair dan gas adalah pada
kompressibilitas,
dimana zat cair mempunyai kompressibilitas yang tinggi
dibandingkan dengan gas
BERAT JENIS
Adalah perbandingan rapat massa suatu zat dengan rapat
massa zat baku ( zat baku untuk cairan adalah air pada
suhu 40C , untuk gas adalah udara : BJ =  / baku
3
1. VARIASI TEKANAN DALAM FLUIDA
Tekanan hidrostatika pada suatu titik adalah :
Perbandingan gaya normal dF yang bekerja pada suatu
luas permukaan dA di titik tersebut berada :
P  dF
dA
atau : dF = P dA
Satuan tekanan : atm atau Pascal ( Pa)
1 atm = 1,013x105 Pa
1 Bar = 105 Pa
1 Psi = 1 lb/inci2
dP
= - g
Variasi tekanan dalam fluida :
dy
4
*
Untuk benda cairan, dimana  = konstan
Jika : P1= P tekanan pada elevasi y1
dan P2 = Pa tekanan pada elevasi y2
Maka :
atau :
P - Pa = - g(Y2-Y1) = g h
P = Pa +  g h
* Untuk gas atau udara , dimana rapat massa  berubah
dengan ketinggian , yaitu :  = ( P / P0) 0
maka tekanan pada ketinggian Y dari permukaan :
P = P0 e- g( /P ) y
P0 = tekanan pada permukaan
5
2. Hukun Pascal dan Archimedes
a. Hukum Pascal
Bila tekanan pada fluida yang berada dalam suatu ruang
tertutup diubah , maka tekanan pada semua bagian fluida
akan berubah dengan besar yang sama.
b. Hukum Archimedes
Benda yang berada dalam suatu fluida ( sebagian atau
seluruhnya tenggelam ) akan mendapat gaya ke atas ,
yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan.
Macam-macam kesetimbangan :
Benda terapung :
benda < fluida
Benda melayang:
benda = fluida
Benda tenggelam:
benda > fluida
6
3. PENGUKURAN TEKANAN
a. Barometer
Adalah untuk mengukur tekanan udara luar
P2=0
h=Y2-Y1
Y2
P1 = Pa
ρ
Pa = ρ g h
Y1
ρ = massa jenis fluida dalam bak dan pipa
7
b. Manometer
Alat untuk mengukur tekanan gas dalam tabung tertutup/
tangki. Tangki dihubungkan ke pipa U yang berisi fluida
dengan rapat massa ρ. Ujung pipa U yang satu lagi
berhungan dengan udara luar.
P2=Pa
h
P1=P
gas
(tangki)
fluida
massa jenis ρ
8
c. POMPA HIDROLIK
Tekanan di bawah penghisap besar = tekanan di bawah
pengisap kecil
F1 / A1 = F2 / A2 atau : F2 = ( A2 / A1) F1
F1
A1
F2
A2
Fluida tak termampatkan
9
4. TEGANGAN PERMUKAAN
Perbandingan gaya permukaan terhadap panjang
permukaan yang tegak lurus gaya tersebut.
 = F / 2L
( selaput mempunyai dua permukaan )
Gaya Kohesi : Gaya tarik antara molekul zat
sejenis
Gaya adhesi : Gaya tarik antara molekul zat yang
tidak sejenis
10
Contoh.
1. Tentukan tekanan total di dalam air laut pada kedalaman 40 m
dari permukaan
Jawab.
Dari persamaan P = Pa + ρ g h
Pa = 1,013x105 Pa , ρ = 1,03x103 kg/m3
g = 10 m/s2 dan h = 40 m
P = 1,013x105 + (1,03x103)(10)(40) = 6,213x105 Pa
= 6,13 atm
2. Sebuah balok, massa 3,7 kg dan rapat massa 600 kg/m3
dimasukan ke dalam danau.Tentukan :
a. Volume balok yang terbenam dalam air
b. Pemberat yang harus diletakan di atas balok agar 0,9
volume nya terbenam dalam air.
11
Jawab.
a. Volume balok adalah : v = m/ρ = 3,6 / 600 = 6x10-3 m3
Karena balok dalam kesetimbangan, maka gaya berat balok=
berat air yang dipisahkan, yaitu = 3,6 x10 = 36 N.
Volume air yang dipisahkan balok = volume balok yang
terendam dalam air = massa air yang dipisah / rapat massa air,
atau vair = 3,6/103 = 3,6x10-3 m3 . Maka volume balok yang
terbenam dalam air = 3,6x10-3 m3 ,
atau 3,6x10-3 /6x10-3 = 0,6 bagian volume balok.
b. 0,9 volumenya terbenam, berarti volume air yang dipisahkan :
0,9x6x10-3 m3 = 5,4x10-3 m3 dan massa air tersebut adalah
5,4 kg. Maka massa pemmberat haruslah = 5,4 -3,6 =1,8 kg
12