Fluida

Posted on June 8, 2016        Written by Ade

g

Pada umumnya fluida adalah sebutan untuk zat yang dapat mengalir. Udara dan zat cair adalah contoh yang paling sering dipakai untuk mempelajari fluida. Fluida telah dipelajari sejak jaman Yunani kuno. Ada satu kisah yang sangat terkenal tentang Archimedes yang berhasil menjawab teka-teki sang raja mengenai bagaimana mengetahui keaslian mahkota milik sang raja tersebut yang terbuat dari emas. Archimedes berhasil menjawab teka-teki itu dan memberi suatu sumbangan yang sangat bermanfaat bagi dunia, yaitu Hukum Archimedes. Secara sederhana jika kita meletakkan sebuah benda ke dalam suatu fluida (ambil contoh air) maka benda itu akan mendapat suatu gaya angkat (disebut gaya Archimedes).

i

Besar gaya Archimedes ini adalah sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh volume benda yang tercelup ke dalam fluida itu.

j

k

Dari hubungan massa, volume dan massa jenis kita dapat menghitung besar massa fluida yang dipindahkan oleh benda yang dicelup di dalamnya, yakni :

l

Besar gaya Archimedes yang dialami oleh suatu benda nilainya sama dengan berat fluida yang dipindahkan tersebut.

m

Pada saat benda terapung (sebagian benda muncul di permukaan zat cair) dan pada saat benda melayang di dalam zat cair, besarnya Gaya Archimedes ini sama dengan berat benda.

h

Tekanan Hidrostatik

Gaya yang bekerja pada suatu permukaan menghasilkan sebuah tekanan. Manakah menurutmu yang lebih menghasilkan tekanan yang besar, sepatu wanita ber-hak tinggi atau seekor gajah ? Mengapa ?

n

Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas

Satuan yang digunakan adalah N/m2 atau disebut dengan Pascal.

Untuk sebuah gaya, makin besar permukaan yang ditekannya maka makin kecil tekanan yang dirasakan sedangkan makin kecil permukaan yang ditekannya maka makin besar tekanan yang dirasakan (contohnya adalah paku dan pisau). Namun apabila jumlah paku yang digunakan makin banyak maka hal ini akan memperbesar bidang tekan sehingga hal tersebut akan memperkecil tekanan.

o

p

Tekanan hidrostatik

Pernahkah kamu mencoba olahraga menyelam scuba (scuba diving) ?

Ada satu hal yang perlu kita ketahui di saat kita melakukan penyelaman scuba. Yaitu bahwa kita akan mengalami suatu tekanan yang makin besar saat kita menyelam semakin dalam.

r

q

Tekanan yang kita alami saat menyelam akan bertambah besar sebanding dengan kedalaman tempat kita menyelam. Hal tersebut akan membuat ukuran paru-paru kita semakin bertambah kecil dan hal tersebut dapat membahayakan fungsi paru-paru.

Saat kita berada pada kedalaman sekitar 10 meter, maka ukuran paru-paru kita akan menjadi sekitar setengah kali ukuran normal. Mengapa ?

Pernahkan kamu berpikir mengapa dinding sebuah bendungan dibuat semakin tebal pada bagian bawah bendungan ?

s

Benar, hal tersebut dikarenakan tekanan yang diakibatkan oleh suatu zat cair akan semakin besar pada tempat yang makin dalam. Besar tekanan yang diakibatkan oleh zat cair pada suatu kedalaman:

Dimana P adalah tekanan (N/m2), ρ adalah massa jenis (kg/m3), g adalah percepatan gravitasi (m/s2) dan h adalah kedalaman (m).

Hukum Pascal

Ada satu hal yang sangat mendasar dan berlaku umum pada zat cair yang diam (statik). Hal tersebut adalah hukum Pascal, yaitu bahwa di dalam fluida yang diam, pada tempat-tempat yang sama kedalamannya (posisinya) terdapat tekanan yang sama besar.

t

Selain itu, tekanan di dalam suatu fluida akan diteruskan ke segala arah. Hal ini yang mendasari beberapa alat yang dalam kehidupan sehari-hari menggunakan fluida.

u

Contoh alat yang menggunakan Hukum Pascal :

Mesin Hidrolik 

v

Soal-soal:

1. Torricelli, adalah seorang murid terakhir dari Galileo. Sumbangan Torricelli pada dunia ilmiah adalah pengukuran besar tekanan udara, yang juga disarankan oleh Galileo, menggunakan tabung berisi raksa. Nah, dari percobaannya tsb, Torricelli mendapati ketinggian lajur raksa pada tabung tersebut sebesar 76 cm. Manakah ketinggian 76 cm tsb dalam percobaan Torricelli ? A, B, C atau D ?
fl1

2. Rank in order, from the largest to smallest, the pressures at A, B, and C in figure below. Explain!
fl2

3. Sebuah kapal berada di suatu perairan. Manakah titik yang lebih besar tekanannya ? A atau B, A adalah titik yang berada di bawah kapal tesebut !
fl3

4. Rank in order, from the largest to smallest the pressure at D, E, and F !
fl4

5. Tiga buah wadah yang luas penampang alasnya sama besar diisi air sehingga permukaan air sama tingginya. Kita pahami bahwa pada alas wadah terdapat tekanan yang sama. Nah jika kita mengetahui bahwa tekanan didefinisikan sebagai gaya tiap satuan luas, dan gaya yang menekan pada alas wadah adalah berat dari zat cair. Maka apabila kita timbang berat zat cair dalam ketiga wadah tersebut akan menghasilkan nilai yang berbeda, sesuatu yang kelihatannya sangat kontradiktif. Jelaskan bagaimana pendapatmu akan hal tersebut ?
fl5

6. Sebuah gelas diisi air dan es hingga permukaan air tepat berada di mulut gelas. Jika seluruh es dalam gelas tersebut mencair, apakah akan ada air yang tumpah dari dalam gelas ? Jelaskan pendapatmu !
fl6

7.  Ada tiga bejana berhubungan seperti pada gambar, dengan beban masing masing. Jika tiap bejana tersebut diberi gaya F1, F2 dan F3, Urutkanlah gaya-gaya tersebut dari yang terbesar ke yang terkecil ! (penampang pipa yang kecil di semua bejana sama besar, demikian juga penampang pipa besar di semua bejana)
fl7

8. Two identical containers filled with the water until they reach the same height. Container B has a chunk of pumice (batu apung) inside. Which container with all its contents, will weigh more ? explain !
fl8

9. Sebuah bendungan berisi air (lihat gambar), lebar bendungan L, kedalaman air hingga dasar bendungan adalah h. Berapakah besar momen gaya yang dikerjakan oleh gaya tekan air pada dinding bendungan terhadap titik o di dasar bendungan ?
fl9

10. Three cubical shaped objects are floating on the water. Rank in order, from the largest to the smallest, the densities of the block !
fl10

11. Dua buah balok kayu A dan B ditimbang di udara beratnya masing masing 40 N dan 80 N. Kedua balok dimasukkan di air dan terapung di air. Apabila mereka kemudian ditimbang dengan neraca tersebut pada saat di air, manakah yang lebih berat ?
fl11

12. Sebuah kubus ditimbang di udara beratnya W, jika kubus tersebut dicelupkan ke dalam air maka akan terapung dengan 1/4 bagian muncul di atas permukaan air. Jika kubus ini ditarik dan ditahan dengan tali yang diikat di dasar kolam hingga kubus tercelup keseluruhan ke dalam air (lihat gambar). Berapakah nilai tegangan tali tersebut ?
fl12

13. Tiga buah kubus A, B dan C memiliki ukuran sama namun massa yang berbeda cukup signifikan (anggap perbandingan massa mereka cukup besar, misalkan 1:2:3). Ketika dicelupkan ke dalam suatu zat cair, balok A tepat berada di bawah permukaan zat cair, sedangkan balok C tenggelam.
Jika balok B dimasukkan ke dalam zat cair tersebut, manakah posisi yang paling mungkin dari balok B ?
A. sejajar tepat dengan balok A.
B. di antara balok A dan balok C.
C. sejajar tepat dengan balok C.
fl13

14. A cone of density rho (gram/cm³) floats in water. The height of the cone is L and the exposed height is h. Find the ratio h/L !
fl14



Leave a Reply


Calendar

September 2017
M T W T F S S
« May    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930  

Support Us

Galileo To Einstein is entirely supported and maintained by generous people who are very passionate about education. We will always improve its service and keep it for free for

View details

Sitemap