Fluida.docx

A.Definisi Fluida

Fluida adalah sub-himpunan dari fase benda, termasuk cairan, gas, plasma, dan padat plastik. Fluida memiliki sifat tidak menolak terhadap perubahan bentuk dan kemampuan untuk mengalir (atau umumnya kemampuannya untuk mengambil bentuk dari wadah mereka). Sifat ini biasanya dikarenakan sebuah fungsi dari ketidakmampuan mereka mengadakan tegangan geser (shear stress) dalam ekuilibrium statik. Konsekuensi dari sifat ini adalah hukum Pascal yang menekankan pentingnya tekanan dalam menggolongkan bentuk fluid. Dapat disimpulkan bahwa fluida adalah zat atau entitas yang terdeformasi secara berkesinambungan apabila diberi tegangan geser walau sekecil apapun tegangan geser itu. Fluida suatu zat yang keberadaannya tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia. Sepanjang hidupnya manusia akan selalu berhubungan dengan fluida terutama dalam bentuk air dan udara. Dari kedua fluida itu, manusia dapat hidup dan berkembang dan mendapatkan kesejahteraan hidupnya. Karena banyak hal yang bisa dipelajari dari fluida yang ketika diaplikasi kedalam kehidupan sangat bermanfaat. a.Jenis-jenis Fluida. Berdasarkan kondisinya, Fluida dibedakan menjadi 2, yaitu: Fluida Statis (fluida yang diam).

Fluida statis adalah fluida yang berada kondisi diam dan tidak bergerak. Contohnya air sumur, air dalam gelas, air laut, dll. Berkat fluida statis, para ilmuwan dunia menemukan hukum-hukum dasar fisika yang sangat bermanfaat bagi kesjahteraan umat manusia. Hukum-hukum dasar yang berikat dengan fluida statis adantara lain adalah hukum Archimedes, hukum Pascal, hukum Boyle, teori tekanan hidrostatik, dll. Contoh aplikasi yang berhubungan dengan fluida statis adalah kemampuan kapal laut untuk melayang dan mengapung di air, dongkrak hidrolik yang dapat mengangkat benda berat, dll. Fluida Dinamis (fluida yang bergerak).

Fluida dinamis adalah fluida yang berada dalam kondisi bergerak atau mengalir. Contohnya adalah aliran air, angin, dll. Dari fluida dinamis di temukan energi potensial yang dapat dijadikan sumberenergi listrik. Contohnya PLT air, PLT angin, dll. Fluida dinamis merupakan salah satu jenis sumber daya alam yang dapat dimanipulasi dan rekayasa untuk kesejahteraan umat. Karena begitu pentingnya zat fluida dalam menunjang kehidupan manusia, maka ilmu fisika memberikan perhatikan khusus dalam mempelajari tentang fluida dan hal-hal yang berhubungan dengannya. Kesemua zat-zat diatas atau zat cair itu dapat dikkategorikan kedalam fluida karena sifat-sifatnya fluida yang bisa mengalir dari tempat yang satu ketempat yang lain.

Fluida dibagi menjadi 2 jenis:  

Fluida Newtonian Fluida Non-Newtonian

bergantung

dari

cara

"stress"

bergantung

ke

"strain"

dan

turunannya.

Fluida juga dibagi menjadi cairan dan gas.  

Cairan membentuk permukaan bebas (yaitu, permukaan yang tidak diciptakan oleh bentuk wadahnya), sedangkan gas tidak.

B.Massa jenis(p) a.Konsep Massa Jenis Massa Jenis Merupakan 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 Ialah Total Massa Dibagi Dengan Total Volumenya. Kerapatan Suatu Zat Disebut Massa Jenis, Yang Dilambangkan Dengan Ρ (Rho), Yakni Hasil Bagi Massa Zat Oleh Volumenya. Hal Ini Sesuai Dengan Sifat Utama Dari Suatu Zat, Yakni Massa Dan Volume. b.satuan massa jenis Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (Kg/m3, Kg·m−3). Rumus untuk menentukan massa jenis adalah

dengan ρ adalah massa jenis, m adalah massa, V adalah volume. Satuan massa jenis dalam 'CGS [centi-gram-sekon]' adalah: gram per sentimeter kubik (g/cm3). 1 g/cm3=1000 kg/m3 cara

mengkonversi

satuan

kg/m3menjadi

g/cm3 atau

sebaliknya.

Sebaliknya

Contoh Soal Massa Jenis Sebuah Balok Dari Bahan Kuningan Mempunyai Panjang 8 Cm, Lebar 5 Cm, Dan Tinggi 2,5 Cm. Bila Diketahui Massa Jenis Balok Kuningan Tersebut 8.400 Kg/M3, Berapa Massa Balok Tersebut? Pembahasan Diketahui: Balok Dari P = 8 Cm L = 5 Cm T = 2,5 Cm Ρ = 8.400 Kg/M3 Ditanya: M = …? Jawab: V = P X V = 0,08 M X 0,05 = 0,0001 M = Ρ = (8.400 Kg/M3) = 0,84 Kg Jadi, Massa Balok Kuningan Adalah 0,84 Kg.

= = =

0,08 0,05 0,025

L M

(

X X 0,0001

Kuningan M M M

X 0,025

T M M3 V M3)

C.konversi satuan volume Cara menghitungnya pun hampir sama dengan satuan panjang dan satuan luas persegi. Hanya saja setiap turun atau naik satu lompatan akan dikali atau dibagi 1000.

Dari tabel diatas bisa kita baca bahwa 1 km(3) = 10(9) m(3) artinya 1 km = 1000 m = 10(3) dan 1 Km(3) = 10(3)x(3) m(3) = 10(9) m(3). Contoh: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

1 km3 = 109 m3 1 hm3 = 106 m3 1 dam3 = 103 m3 1 dm3 = 10-3 m3 1 cm3 = 10-6 m3 1 mm3 = 10-9 m3 1 m3 = 103 dm3 1 m3 = 106 cm3 1 m3 = 109 mm3

Contoh Konversi Satuan Volume dengan satuan lainnya       

1 liter = 1 desimeter3 = 1.000 ml = 1.000 cc 1 liter = 0,001 m3 = 10-3 m3 1 m3 = 1.000 liter 1 cm3 = 1 cc 1 mililiter = 1 ml = 1 cm3 1 ml = 0,001 liter = 10-3 liter 1 ml = 0,000 001 m3 = 10-6 m3 Contoh Soal Pada saat naik gunung, Iwan membawa air mineral ukuran 1,5 liter. Berapa ukuran air mineral Iwan jika diubah ke dalam satuan a)

m3 dan

b)

cm3?

Pembahasan: Perhatikan tangga konversi satuan luas di atas! Diketahui bahwa 1 liter = 1 dm3, maka 1,5 liter = 1,5 dm3

a)

1,5 liter = … m3

Diketahui 1,5 liter = 1,5 dm3

Dari dm3 menuju m3 naik lagi 1 tangga maka dibagi lagi 1.000, jadi: 1,5 liter = 1,5 dm3 = 1,5/1000 m3 = 0,0015 m3

b)

1,5 liter = … cm3

Diketahui 1,5 liter = 1,5 dm3 Dari dm3 menuju cm3 turun lagi 1 tangga maka dikali lagi 1.000, jadi: 1,5 liter = 1,5 dm3 = 1,5 x 1.000 cm3 = 1.500 cm3

C.Tekanan (Pressure:p) a.Definisi tekanan Definisi ini pertama kali dikemukakan oleh Blaise PascalTekanan adalah sebuah istilah fisika yang digunakan untuk menyatakan besarnya gaya per satuan luas. Perlu diperhatikan bahwa gaya yang dimaksud disini adalah gaya yang tegak lurus dengan permukaan dari suatu objek. Tekanan juga sering dihubungkan dengan volume dan suhu. Semakin tinggi tekanan di suatu tempat yang volumenya sama, maka suhu pada tempat tersebut juga akan semakin tinggi. Satuan Internasional (SI) untuk tekanan adalah Pascal (Pa), pascal ini sama dengan newton per meter persegi (N/m2)

P : Tekanan dengan satuan pascal ( Pressure ) F : Gaya dengan satuan newton ( Force ) A : Luas permukaan dengan satuan m2 ( Area ) Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan atau gas.

D.Tekanan Hidrostatis(Ph) Tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair yang disebabkan oleh berat zat cair itu sendiri.

Keterangan : p = tekanan (Pascal atau N/m2) F = gaya (N) A = luas (m2) m = massa (kg) ρ = massa jenis (kg/m2) h = tinggi atau kedalaman zat cair (m) g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

Itulah penurunan rumus tekanan hidrostatis yang diturunkan dari persamaan dasar tekanan. Jadi pada dasarnya keduanya bukanlah hal yang berbeda. Jadi dapat dilihat bahwa gaya yang dialami oleh dasar adalah gaya berat zat cair yang berada di atas nya sehingga F berubah menjadi (m . g) . kemudian cara mengukur massa sendiri berasal massa jenis kali Volume (ρ x V). Lalu dari volume ini lah yang kemudian berasal dari panjang x lebar x kedalaman , dengan panjang x lebar merupakan Luas penampang dasar wadah sehingga saling meniadakan dengan rumus awal.

Contoh soal :

Tentukan besar tekanan yang dialami seekor ikan yang berada dalam akuarium seperti gambar dibawah ini ?

Jawab : Diketahui : ρ = 1000 kg/m2 g = 10 m/s2 h = 14 – 4 = 10 cm = 0,1 m p = …… ? Penyelesaian p=ρ.g.h p = 1000 x 10 x 0.1 p = 1000 Pascal Jadi besar tekanan yang dialami oleh ikan tersebut yaitu 1000 Pascal Catatan :

Perhatikan nilai h yang didapat dari gambar. Perlu diingat bahwa h diatas merupakan kedalaman, jadi diukur dari permukaan zat cair ke objek. Bukan diukur dari dasar wadah. Dan ingat kembali konsep tekanan hidrostatis bahwa yang memberikan gaya tekan yaitu berat zat cair yang berada di atasnya.

Faktor yang Mempengaruhi Tekanan Hidrostatis Besarnya tekanan hidrostatis zat cair dipengaruhi beberapa faktor, yaitu kedalaman, massa jenis zat cair, dan percepatan gravitasi.

Contoh Soal Tekanan Hidrostatis Seorang penyelam menyelam pada kedalaman 10 m di bawah permukaan air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, tentukan tekanan hidrostatis yang dialami penyelam! Penyelesaian: Diketahui: h ρ g

= = =

Ditanyakan: Jawab: P P P

10 1.000 10

P

=

= =

ρ 1.000 =

.

. .

m kg/m3 m/s2 .

g 10 100.000

.

. .

?

h 10 Pascal

Jadi, penyelam tersebut mengalami tekanan hidrostatis sebesar 100.000 Pa atau 100 kPa.

E.Tekanan Total

Tinjaulah sebuah tabung yang diisi dengan fluida setinggi h, seperti tampak pada Gambar 6.

Gambar 6. Tekanan total atau tekanan mutlak yang dialami oleh titik A yang berada di dalam suatu fluida adalah sebesar pA.

Pada permukaan fluida yang terkena udara luar, bekerja tekanan udara luar yang dinyatakan dengan p. Jika tekanan udara luar ikut diperhitungkan, besarnya tekanan total atau tekanan mutlak pada satu titik di dalam fluida adalah

pA = p0 + ρ gh

(1–6)

dengan:

p0 = tekanan udara luar = 1,013 × 105 N/m2, dan pA = tekanan total di titik A (tekanan mutlak).

Contoh Soal 2 :

Jika diketahui tekanan udara luar 1 atm dan g = 10 m/s2, tentukanlah tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman:

a. 10 cm, b. 20 cm, dan c. 30 cm. Jawab:

Diketahui: p0 = 1 atm dan g = 10 m/s2.

a. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman 10 cm:

pA = p0 + ρgh = (1,013 × 105 N/m2) + (1.000 kg/m3) (10 m/s2) (0,1 m) pA= 1,023 × 105 N/m2

b. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman 20 cm:

pA = p0 + ρgh = (1,013 × 105 N/m2) + (1.000 kg/m3) (10 m/s2) (0,2 m) pA = 1,033.105 N/m2

c. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman 30 cm:

pA = p0 + ρgh = (1,013 × 105 N/m2) + (1.000 kg/m3) (10 m/s2) (0,3 m) pA = 1,043.105 N/m2