DAFTAR ISI
Judul..................................................................................................................................
Daftar
isi...........................................................................................................................
BAB
I................................................................................................................................
1.1 Latar
Belakang............................................................................................................
1.2
Perumusan
Masalah....................................................................................................
1.3 Tujuan
Penulisan........................................................................................................
1.4
Manfaat
Penulisan......................................................................................................
BAB
II..............................................................................................................................
2.1
Pengertian
Fluida........................................................................................................
2.2
Pengertian Fluida
Statis..............................................................................................
2.3
Sifat-sifat
Fluida.........................................................................................................
2.3.1
Massa
Jenis/Kerapatan.....................................................................................
2.3.2
Tekanan............................................................................................................
2.4
Tekanan Hidrostatis....................................................................................................
2.4.1
Manometer Pipa
Terbuka.................................................................................
2.4.2
Barometer.........................................................................................................
2.4.3
Pengukur Tekanan
Ban.....................................................................................
BAB
III...........................................................................................................................
3.1
Kesimpulan...............................................................................................................
3.2
Saran.........................................................................................................................
Daftar
Pustaka.................................................................................................................
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Suatu zat yang mempunyai kemampuan
mengalir dinamakan Fluida. Cairan adalah salah satu jenis fluida yang mempunyai
kerapatan mendekati zat padat. Letak partikelnya lebih merenggang karena gaya
interaksi antar partikelnya lemah. Gas juga merupakan fluida yang interaksi
antar partikelnya sangat lemah sehingga diabaikan.
Dengan demikian kerapatannya akan
lebih kecil. Karena itu, fluida dapat ditinjau sebagai sistem partikel dan kita
dapat menelaah sifatnya dengan menggunakan konsep mekanika partikel. Apabila
fluida mengalami gaya geser maka akan siap untuk mengalir. Jika kita mengamati
fluida statis misalnya di air tempayan. Berdasarkan uraian diatas, maka pada
makalah ini akan dibahas mengenai fluida statis.
1.2 Perumusan Masalah
Dalam penyusunan makalah ini penulis
mencoba mengidentifikasi beberapa pertanyaan yang akan dijadikan bahan dalam
penyusunan dan penyelesaian makalah. Diantaranya yaitu :
1.
Apakah fluida itu?
2.
Apakah pengertian dari fluida statis?
3.
Apa sifat-
sifat Fluida Statis?
4.
Apa itu
Tekanan Hidrostatis?
5. Bagaimana penerapan fluida dalam kehidupan
sehari-hari?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penyusunan makalah ini
adalah :
1.
Agar dapat
mengetahui pengertian dari Fluida.
2.
Agar dapat mengetahui pengertian dari Fluida statis.
3.
Agar mengetahui sifat- sifat Fluida Statis.
4.
Agar mengetahui Tekanan Hidrostatis.
5.
Agar
dapat mengetahui penerapan fluida dalam kehidupan sehari-hari.
1.4 Manfaat Penulisan
Manfa’at dari penyusunan makalah ini
adalah :
1. Dapat mengetahui pengertian dari
Fluida.
2.
Dapat mengetahui pengertian dari Fluida statis.
3.
Dapat mengetahui sifat- sifat Fluida Statis.
4.
Dapat mengetahui Tekanan Hidrostatis.
5.
Dapat mengetahui
penerapan fluida dalam kehidupan sehari-hari.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Fluida
Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup
zat car, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan
benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida
karena tidak bisa mengalir.
Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat
cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya
yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat
gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke
tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu
tempat ke tempat lain.
Fluida merupakan salah satu aspek
yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Setiap hari manusia menghirupnya,
meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara
terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal
selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara
yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun
sering tidak disadari.
2.2 Pengertian Fluida Statis
Fluida ini dapat kita bagi menjadi
dua bagian yakni:
1. Fluida statis
2. Fluida Dinamis
Tapi yang kita bahas dalam makalah
ini hanyalah membahas tentang fluida statis (fluida diam).
Adapun pengertian dari Fluida Statis
adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam
keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida
tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak
dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.
Contoh fenomena fluida statis dapat
dibagi menjadi statis sederhana dan tidak sederhana. Contoh fluida yang diam
secara sederhana adalah air di bak yang tidak dikenai gaya oleh gaya apapun,
seperti gaya angin, panas, dan lain-lain yang mengakibatkan air tersebut
bergerak. Contoh fluida statis yang tidak sederhana adalah air sungai yang
memiliki kecepatan seragam pada tiap partikel di berbagai lapisan dari
permukaan sampai dasar sungai.
Contoh pada kehidupan sehari-hari,
sering digunakan air sebagai contoh. Cairan yang berada dalam bejana
mengalami gaya-gaya yang seimbang sehingga cairan itu tidak mengalir. Gaya dari
sebelah kiri diimbangi dengan gaya dari sebelah kanan, gaya dari atas ditahan
dari bawah. Cairan yang massanya M menekan dasar bejana dengan gaya sebesar Mg.
Gaya ini tersebar merata pada seluruh permukaan dasar bejana. Selama cairan itu
tidak mengalir (dalam keadaan statis), pada cairan tidak ada gaya geseran
sehingga hanya melakukan gaya ke bawah oleh akibat berat cairan dalam kolom
tersebut.
2.3 Sifat-sifat Fluida
Sifat
fisis fluida dapat ditentukan dan dipahami lebih jelas saat fluida berada dalam
keadaan diam (statis). Sifat-sifat fisis fluida statis ini di antaranya, massa
jenis, tekanan, tegangan permukaan, kapilaritas, dan viskositas. Tapi yang kita bahas dalam makalah
ini hanyalah massa jenis dan tekanan.
2.3.1
Massa
Jenis/Kerapatan
Pernahkah Anda membandingkan berat antara kayu dan besi?
Benarkah pernyataan bahwa besi lebih berat daripada kayu? Pernyataan tersebut
tentunya kurang tepat, karena segelondong kayu yang besar jauh lebih berat
daripada sebuah bola besi. Pernyataan yang tepat untuk perbandingan antara kayu
dan besi tersebut, yaitu besi lebih padat daripada kayu.
Anda tentu masih ingat, bahwa setiap benda memiliki
kerapatan massa yang berbeda-beda serta merupakan sifat alami dari benda tersebut.
Dalam Fisika, ukuran kepadatan (densitas) benda homogen disebut massa jenis,
yaitu massa per satuan volume. Jadi massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis
suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya.
Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa
dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih
tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda
bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air).
Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3). Massa
jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang
berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki
massa jenis yang sama.
Secara matematis, massa jenis dituliskan sebagai berikut :
 |
dengan: m = massa (kg atau g),
V = volume (m3 atau cm3),
ρ = massa jenis (kg/m
3 atau g/cm3).
Jenis beberapa bahan dan massa jenisnya dapat dilihat pada Tabel
berikut.
Tabel Massa Jenis
atau Kerapatan Massa (Density)
|
Bahan
|
Massa Jenis (g/cm3)
|
Nama Bahan
|
Massa Jenis (g/cm3)
|
|
Air
|
1,00
|
Gliserin
|
1,26
|
|
Aluminium
|
2,7
|
Kuningan
|
8,6
|
|
Baja
|
7,8
|
Perak
|
10,5
|
|
Benzena
|
0,9
|
Platina
|
21,4
|
|
Besi
|
7,8
|
Raksa
|
13,6
|
|
Emas
|
19,3
|
Tembaga
|
8,9
|
|
Es
|
0,92
|
Timah Hitam
|
11,3
|
|
Etil Alkohol
|
0,81
|
Udara
|
0,0012
|
Kerapatan
berat didefinisikan sebagai Berat
persatuan Volume, yang biasa disimbolkan dengan “D”.
D = W
V
atau
D = ρ . g
Dengan
: D = Berat jenis (N/m3)
w
= Berat benda (N)
V
= Volume (m3)
ρ = Massa jenis
(kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
Rapat
massa relatif didefinisikan sebagai perbandingan dari rapat massa zat tersebut
terhadap rapat massa dari zat tertentu sebagai zat pembanding.
Zat
pembanding biasa diambil air, pada suhu 40 C.
Rapat
massa relatif biasa disimbolkan dengan : rho r.
Juga berlaku :
ρr = ρ Zat
ρ Air
Atau
ρr = D Zat
D Air
Rapat massa relatif tidak mempunyai SATUAN.Contoh soal :
1. 1000 liter alkohol massanya 789
kg. Massa jenis alkohol tersebut adalah ...
2. Sebuah cangkir (berbentuk tabung)
dapat memuat air kopi sebanyak 314 gram jika diisi sampai setinggi 10 cm. Jika
massa jenis kopi dianggap 1 gram/cm3, maka radius dalam cangkir
tersebut adalah ...
Pembahasan :
1. diketahui :
V = 1000
l;
m = 789 kg;
Jawab :
ρ
= = = 0,789
kg/m3
Jadi massa jenis alkohol sebesar 0,789
kg/m3
2. diketahui :
m = 314
gram;
ρ
=
1
gram/cm3 2
h = 10 cm
Jawab :
ρ = =
ρ
=
1 =
31,4
r2 = 314
r2
= 10
r
= = 3,16 cm
Jadi
radius dalam cangkir tersebut adalah 3,16 cm.
2.3.2
Tekanan
Pengertian tekanan akan mudah kita
pahami setelah kita menjawab pertanyaan-pertanyaan di bawah ini. Mengapa pisau
yang tajam lebih mudah memotong dari pada pisau yang tumpul? Mengapa paku yang
runcing lebih mudah menancap kedalam benda dibandingkan paku yang kurang
runcing? Pertanyaan diatas sangat berhubungan dengan konsep tekanan. Konsep
tekanan identik dengan gaya, gaya selalu menyertai pengertian tekanan. Tekanan
yang besar dihasilkan dari gaya yang besar pula, sebaliknya tekanan yang kecil
dihasilkan dari gaya yang kecil. Dari pernyataan di atas dapat dikatakan bahwa
tekanan sebanding dengan gaya. Mari kita lihat orang memukul paku sebagai
contoh. Orang menancapkan paku dengan gaya yang besar menghasilkan paku yang
menancap lebih dalam dibandingkan dengan gaya yang kecil.
Pengertian tekanan tidak cukup
sampai disini. Terdapat perbedaan hasil tancapan paku bila paku runcing dan
paku tumpul. Paku runcing menancap lebih dalam dari pada paku yang tumpul
walaupun dipukul dengan gaya yang sama besar. Dari sini terlihat bahwa luas
permukaan yang terkena gaya berpengaruh terhadap tekanan. Luas permukaan yang
sempit/kecil menghasilkan tekanan yang lebih besar daripada luas permukaan yang
lebar. Artinya tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan.
Penjelasan di atas memberikan bukti
yang sangat nyata pada pengertian tekanan. Jadi, tekanan dinyatakan sebagai
gaya per satuan luas. Pengertian tekanan ini digunakan secara luas dan lebih
khusus lagi untuk Fluida. Satuan untuk tekanan dapat diperoleh dari rumus di
atas yaitu 1 Newton/m2 atau disebut dengan pascal. Jadi 1 N/m2=1 Pa (pascal).
Bila suatu cairan diberi tekanan dari luar, tekanan ini akan menekan ke seluruh
bagian cairan dengan sama prinsip ini dikenal sebagai hukum Pascal.
Jika gaya F bekerja tegak lurus
bekerja pada benda seluas A, besarnya tekanan secara matematis dituliskan
sebagai berikut :
|
P
= F/A
|
Keterangan : P = Tekanan (N/m2 atau pascal)
F =
Gaya (N)
A = Luas permukaan benda (m2)
Persamaan diatas menyatakan bahwa tekanan p berbanding
terbalik dengan luas permukaan bidang tempat gaya bekerja. Jadi, untuk besar
gaya yang sama, luas bidang yang kecil akan mendapatkan tekanan yang lebih
besar daripada luas bidang yang besar.
2.3 Tekanan Hidrostatis
Tekanan Hidrostatis adalah tekanan
yang terjadi di bawah air. Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fluida
tak bergerak. Tekanan hidrostatis yang dialami oleh suatu titik di dalam fluida
diakibatkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas titik
tersebut. Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar tabung adalah p,
menurut konsep tekanan, besarnya p dapat dihitung dari perbandingan
antara gaya berat fluida (F) dan luas permukaan bejana (A).
P = F = gaya berat fluida .
A luas permukaan bejana
Gaya berat fluida merupakan perkalian antara massa fluida
dengan percepatan gravitasi Bumi, ditulis :
ρ = m fluida g
A
Oleh karena m = ρ.V persamaan
tekanan oleh fluida dituliskan sebagai p =
Volume fluida di dalam bejana merupakan hasil perkalian
antara luas permukaan bejana (A) dan tinggi fluida dalam bejana (h).
Oleh karena itu, persamaan tekanan di dasar bejana akibat fluida setinggi h dapat
dituliskan menjadi : P = = ρ.g.h
Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan ph,
persamaannya dituliskan sebagai berikut :
Dengan : Ph = Tek anan hidrostatis (N/m2)
Ph = ρ.g.h
ρ = Massa jenis (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
h = Ketinggian (m)
Semakin tinggi dari permukaan Bumi, tekanan udara akan
semakin berkurang. Sebaliknya, semakin dalam Anda menyelam dari permukaan laut
atau danau, tekanan hidrostatis akan semakin bertambah. Mengaa demikian? Hal
tersebut disebabkan oleh gaya berat yang dihasilkan oleh udara dan zat cair.
Anda telah mengetahui bahwa lapisan udara akan semakin tipis seiring
bertambahnya ketinggian dari permukaan Bumi sehingga tekanan udara akan
berkurang jika ketinggian bertambah. Adapun untuk zat cair, massanya akan
semakin besar seiring dengan bertambahnya kedalaman. Oleh karena itu, tekanan
hidrostatis akan bertambah jika kedalaman bertambah.
2.3.1 Manometer Pipa Terbuka
Manometer pipa terbuka adalah alat pengukur tekanan
gas yang paling sederhana. Alat ini berupa pipa berbentuk U yang berisi zat
cair. Ujung yang satu mendapat tekanan sebesar p (dari gas yang hendak
diukur tekanannya) dan ujung lainnya berhubungan dengan tekanan atmosfir (p0).
2.3.2 Barometer
Barometer raksa ini ditemukan pada 1643 oleh Evangelista
Torricelli, seorang ahli Fisika dan Matematika dari Italia. Barometer
adalah alat untuk mengukur tekanan udara. Barometer umum digunakan dalam
peramalan cuaca, dimana tekanan udara yang tinggi menandakan cuaca bersahabat,
sedangkan tekanan udara rendah menandakan kemungkinan badai. Ia mendefinisikan
tekanan atmosfir dalam bukunya yang berjudul “A Unit of Measurement, The
Torr” Tekanan atmosfer (1 atm) sama dengan tekanan hidrostatis raksa (mercury)
yang tingginya 760 mm. Cara mengonversikan satuannya adalah sebagai berikut.
ρ raksa × percepatan gravitasi Bumi × panjang
raksa dalam tabung atau
(13.600 kg/cm3 )(9,8 m/s2)(0,76 m) =
1,103 × 105 N/m2
Jadi, 1 atm = 76 cmHg = 1,013 × 105
N/m2
2.3.3 Pengukur Tekanan Ban
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan udara di dalam
ban. Bentuknya berupa silinder panjang yang di dalamnya terdapat pegas. Saat
ujungnya ditekankan pada pentil ban, tekanan udara dari dalam ban akan masuk ke
dalam silinder dan menekan pegas. Besarnya tekanan yang diterima oleh pegas
akan diteruskan ke ujung lain dari silinder yang dihubungkan dengan skala.
Skala ini telah dikalibrasi sehingga dapat menunjukkan nilai selisih tekanan
udara luar (atmosfer) dengan tekanan udara dalam ban.
Contoh soal :
1. Sebuah tempa air berbentuk kubus memiliki panjang rusuk
60 cm diisi 180 liter air (massa jenis air = 103 kg/m3).
Jika g = 10 m/s2, tentukan :
a.
tekanan hidrostatik pada dasar kubus;
b. gaya hidrostatik pada dasar kubus;
c. gaya hidrostatik pada titik B yangberjarak 0,25 m dari
permukaan air.
2. Sebuah pipa U berisi dua cairan dengan kerapatan berbeda
pada keadaan setimbang. Di pipa sebelah kiri berisi minyak yang tidak diketahui
kerapatannya, di sebelah kanan berisi air dengan kerapatan 1000 kg/m3.
Bila selisih ketinggian di permukaan air adalah h=13 mm dan selisih ketinggian
antara minyak dan air adalah 15 mm. Berapakah kerapatan minyak ?
3. Dalam sebuah bejana diisi air (ρ = 1000 kg/m3).
Ketinggian airnya adalah 85cm. Jika g = 10 m/s2 dan tekanan udara 1
atm, maka tentukan :
a.
tekanan hidrostatis di dasar bejana;
b.
tekanan mutlak di dasar bejana.
Penyelesaian
:
1. Diketahui:
V = 180 L = 0,18 m3; ρ
= 103 kg/m3
g = 10 m/s2;
A = 0.36 m2
s = 60
cm;
hB =
0,25
m
hA =
= = 0,5
jawab :
a. PA = ρ.g.h
= 1000.10.0,5 = 5000 Pa
b. FA = PA.A
= 5000.0,36 = 1800 N
c.
PB = ρ.g.h
= 1000.10.0,25 = 2500 Pa
FB = PB.A
= 2500.0,25 = 900 N
Jadi
besar tekanan hidrostatis pada dasar kubus adalah PA = 5000 Pa, gaya
hidrostatis pada dasar kubus adalah FA = 1800 N, dan gaya
hidrostatis pada titik B adalah FB = 900 N.
2. Tekanan di sebelah kiri pipa disebabkan karena tekanan
atmosfer dan berat minyak. Tekanan di sebelah kanan pipa adalah karena berat
air dan tekanan atmosfer. Tekanan pada titik yang segaris adalah sama sehingga
:
P1 = P2
ρ1.g1.h1
= ρ2.g2.h2
ρ1.h1 = ρ1.h2
=> ρ1 = =
= 866,7 kg/m3
Jadi kerapatan minyak adalah 866,7
kg/m3
3. Diketahui :
h = 85 cm = 0,85 m; ρ = 1000
kg/m3;
Pu = 1
atm;
g = 10 m/s2.
Jawab :
a. Tekanan hidrostatis di dasar bejana.
Ph = ρ.g.h
= 1000.10.0.85
= 8,5.103 Pa.
b. Tekanan mutlak di dasar bejana.
PA = Pu + Ph
= 105 +
8,5.103
= 1,085.103 Pa.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Fluida adalah suatu bentuk materi yang mudah mengalir
misalnya zat cair dan gas. Sifat kemudahan mengalir dan kemampuan untuk menyesuaikan
dengan tempatnya berada merupakan aspek yang membedakan fluida dengan zat benda
tegar.
Dalam kehidupan sehari-hari, dapat ditemukan aplikasi Hukum
Bernoulli yang sudah banyak diterapkan pada sarana dan prasarana yang menunjang
kehidupan manusia masa kini seperti untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan
badan pesawat terbang, penyemprot parfum, penyemprot racun serangga dan lain
sebagainya.
3.2 Saran
Saran-saran dari kami adalah :
1. Semoga penerapan Fluida dapat di
terapkan dalam kehidupan sehari-hari semaksimal mungkin.
2. Bagi masyarakat semoga dapat
memanfaatkan penerapan fluida dengan baik.
3. Bagi masyarakat haruslah memahami
fluida dengan baik.
No comments:
Post a Comment