FLUIDA DINAMIS

 

Pengertian Fluida Dinamis

Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. memiliki kecepatan yang konstan terhadap waktu), tidak mengalami perubahan volume, tidak kental, tidak turbulen (tidak mengalami putaran-putaran).

Read More

FLUIDA STATIS

 

Kalian pernah minum es teh atau sirup dengan pipet alias penyedot bukan?Cairan apapun yang kalian minum bisa masuk ke dalam mulut karena prinsip Bernoulli. Ketika Kalian menghisap air menggunakanpipet / sedotan, sebenarnya Kalian membuat udara dalam pipet bergerak lebih cepat. Dalam hal ini, udara dalam pipet yang nempel ke mulut kalian memiliki laju lebih tinggi. Akibatnya tekanan udara dalam bagian pipet yang dekat dengan minuman mempunyai laju yang lebih kecil. Karena lajunya kecil, maka tekanannya lebih besar. Perbedaan tekanan udara ini membuat air atau minuman yang diminum mengalir masuk ke dalam mulut. Dalam hal ini cairan bergerak dari bagian pipet yang tekanan udaranya tinggi menuju bagian pipet yang tekanan udaranya rendah.

Fluida merupakan zat alir, yaitu zat dalam keadaan bisa mengalir. yang termasuk fluida adala zat cair dan gas. Fluida dalam fisika dikelompokkan menjadi Fluida statis (fluida diam) dan dinamis (fluida bergerak)

A. FLUIDA STATIS

1. Tekanan

Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu benda tiap satuan luas benda itu.

dimana:

P = Tekanan pada benda (N/m2)

F = Gaya (N)

A = Luas permukaan benda (m2)

2. Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis (p_h) adalah tekanan dalam zat cair diam yang disebabkan oleh zat cair itu sendiri karena pengaruh kedalaman.

Ilmu yang mempelajari tentang zat cair dalam keadaan diam disebut hidrostatika (statika fluida).

Tekanan yang dialami oleh suatu titik di dalam zat cair diakibatkan oleh gaya berat zat cair yang berada di atas titik tersebut.

Gaya berat zat cair bekerja pada bidang dasar karena adanya pengaruh gaya gravitasi sehingga menimbulkan tekanan.

Semakin banyak air yang berada di atas bidang dasar, semakin besar tekanan di bidang dasar. Tekanan akibat pengaruh gaya gravitasi bumi inilah yang disebut tekanan hidrostatis.

Sifat-sifat tekanan hidrostatis adalah sebagai berikut:

• Tekanan hidrostatis makin ke bawah dari permukaan zat cair akan semakin besar.
• Pada kedalaman yang sama, tekanan hidrostatis besarnya sama.
• Tekanan hidrostatis menekan ke segala arah.

Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan p_h, maka rumus tekanan hidrostatis adalah:

Jika tekanan udara luar (tekanan atmosfer) diperhitungkan (p₀), maka tekanan hidrostatis pada suatu titik di dalam zat cair pada kedalaman h dari permukaan zat cair dirumuskan:

Sementara itu, gaya hidrostatis (F) dirumuskan:

contoh soal:

1. Seekor ikan berenang diakuarium. Ikan tersebut berada 50 cm dari permukaan akuarium. Berapakah tekanan hidrostatis yang diterima ikan?
(massa jenis air = 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2)

2. Seorang penyelam sedang melakukan penyelaman pada kedalaman 10 m di bawah permukaan air. Apabila massa jenis airnya 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi buminya 10 m/s2, maka cari dan tentukanlah tekanan hidrostatis yang dialami oleh seorang penyelam tersebut !

3. Seekor ikan berada pada bak air seperti pada gambar berikut:

ika massa jenis air 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi 10 N/kg, tekanan hidrostatis yang diterima ikan adalah ….?

3. Hukum-hukum Fluida Statis

a. Hukum Utama Hidrostatis

Hukum utama hidrostatis adalah hukum yang berkaitan dengan persamaan tekanan saat fluida diletakkan di suatu bidang datar. Adapun pernyataan hukum utama hidrostatis adalah “semua titik yang terletak di suatu bidang datar di dalam fluida, akan memiliki tekanan yang sama”. Berikut ini contohnya.

Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

 

contoh:

Salah satu kaki bejana berhubungan berisi air (ρ_a = 1 gr/cm³) dan kaki lainnya berisi minyak (ρ_m = 0,8 gr/cm³). Jika tinggi minyaknya 25 cm diukur dari bidang batas air dan minyak, tentukan selisih tinggi permukaan keduanya!

b. Hukum Pascal

Hukum Pascal dicetuskan oleh seorang ilmuwan asal Prancis, yaitu Blaise Pascal. Dalam hukumnya, Pascal menyatakan bahwa “tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar”. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

c. Hukum Archimedes

Hukum Archimedes ini merupakan salah satu hukum dasar fluida statis yang mungkin sering anda dengar atau baca. Adapun pernyataan Hukum Archimedes adalah “ benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian ke dalam fluida yang dipindahkan”. Gaya tekan inilah yang kemudian disebut sebagai gaya apung atau gaya Archimedes. Secara matematis, gaya apung dirumuskan sebagai berikut.

Adanya gaya apung ini menyebabkan suatu benda terapung, melayang, dan tenggelam di dalam air.

Mengapa berat benda di dalam fluida lebih kecil daripada beratnya di udara? Ternyata, hal ini disebabkan oleh adanya gaya apung, lho. Secara matematis, berat semu dirumuskan sebagai berikut.

contoh penerapan hukum archimedes dalam kehidupan sehari-hari silahkan klik disini

4. Tegangan permukaan

Tegangan permukaan adalah kemampuan suatu permukaan zat cair untuk menegang. Contoh tegangan permukaan ini bisa Quipperian lihat saat ada serangga yang bisa berdiri di permukaan air. Secara matematis, tegangan permukaan dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:
𝛾 = tegangan permukaan (N/m);
F = gaya (N); dan
L = panjang permukaan (m).

5. Adhesi dan Kohesi

Adhesi ini didefinisikan ialah  sebagai gaya tarik menarik antar partikel yang berbeda jenisnya. Akibat adanya gaya adhesi akan dapat mengakibatkan dua zat akan dapat melekat bila dicampurkan. Contoh : bercampurnya kopi dalam air .

Adhesi adalah gaya tarik menarik antar molekul yang berbeda jenisnya. Gaya ini menyebabkan antara zat yang satu dengan yang lain dapat menempel dengan baik karena molekulnya saling tarik menarik atau merekat. Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat bila dicampurkan.

Contoh peristiwa Adhesi adalah:

• Bercampurnya air dengan teh/kopi,
• Melekatnya air pada dinding pipa kapiler
• melekatnya tinta pada kertas
• Air di atas telapak tangan
• Susu tumpah di lantai
• Garam yang larut

Kohesi ini didefinisikan sebagai gaya tarik menarik antar partikel yang sejenis. Kohesi ini dipengaruhi jarak antar partikel serta kerapatan suatu zat. Gaya kohesi pada zat padat lebih kuat jika dibandingkan dengan zat cair ataupun gas. Akibat dari gaya kohesi ini ialah menyebabkan dua zat tidak akan dapat bercampur walaupun berada dalam satu tempat. Contoh : Oli tidak akan bersatu dengan air ketika di taruh dalam wadah yang sama.

Kohesi adalah gaya tarik menarik antar molekul yang sama jenisnya. Gaya ini menyebabkan antara zat yang satu dengan yang lain tidak dapat menempel karena molekulnya saling tolak menolak. Gaya kohesi zat padat lebih besar dibandingkan dengan zat cair dan gas (Susunan partikel pada zat padat, cair, dan gas). Gaya kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling melekat.

---

Contoh peristiwa kohesi adalah :

• Tidak bercampurnya air dengan minyak,
• Tidak melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler
• Air di atas daun talas
• Air raksa yang dimasukkan ke dalam tabung reaksi kimia
• Raksa pada termometer

Bila suatu cairan gaya kohesinya > gaya adhesinya maka bila kita tuangkan ke gelas, permukaan cairan akan cembung ke atas. Sebaliknya bila gaya kohesinya < gaya adhesinya maka permukaan cairan akan melengkung ke atas pada sisi cairan.

6. Kapilaritas

Apakah kamu pernah mengamati apa yang terjadi pada kompor minyak hingga bisa menyala? Mengapa minyak tanah yang berada dibawah dapat bergerak naik sehingga api kompor menyala?

Kompor minyak tanah (Sumber: tokopedia.com)

Kapilaritas atau disebut juga gaya kapiler adalah gejala atau peristiwa meresapnya zat air melalui celah-celah sempit atau pipa kapiler. Karena kapilaritas, minyak tanah yang berada dibawah bergerak naik melalui sumbu kompor yang terbuat dari kain yang berpori-pori kecil, begitu juga yang terjadi di pipa-pipa kapiler dibawah ini.

Dari gambar diatas, kamu dapat melihat permukaan air dalam pipa akan naik. Lain hasilnya jika kamu mencelupkan pipa tersebut ke dalam bejana berisi air raksa. Permukaan air raksa dalam tabung akan turun atau lebih rendah daripada permukaan air raksa dalam bejana. Gejala inilah yang disebut dengan gejala kapilaritas.

gejala kapiler tersebut dipengaruhi oleh adanya adhesi dan kohesi. Air dalam pipa kapiler naik karena adhesi antara partikel air dengan kaca lebih besar daripada kohesi antar partikel airnya. Berbeda dengan air raksa, adhesi air raksa dengan kaca lebih kecil daripada kohesi antar partikel air raksa. Oleh karena itu, sudut kontak antara air raksa dengan dinding kaca akan lebih besar daripada sudut kontak air dengan dinding kaca.

Zat cair akan naik di dalam pipa kapiler apabila gaya adhesi lebih besar daripada gaya kohesi.

Zat cair akan turun di dalam pipa kapiler apabila gaya kohesi lebih besar daripada gaya adhesi.

Keterangan :

Y = perbedaan tinggi permukaan zat cair di dalam dan di luar pipa kapiler (m)

τ = tegangan permukaan (N/m)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

θ = sudut kontak (º)

r = jari-jari penampang pipa kapiler (m)

ρ = massa jenis zat cair (kg/m3) 

7. Viskositas

Viskositas adalah kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Suatu benda yang dijatuhkan dalam suatu cairan pada suatu saat akan mempunyai kecepatan konstan (kecepatan terminal) yang dapat dirumuskan:

Read More