Berkelas

1
Berkelas
2
Bab 7Fluida
3
Standar KompetensiMenerapkan konsep dan
prinsip mekanika klasik sistem kontinu dalam
menyelesaikan masalah.
Kompetensi Dasar
Menganalisis hukum-hukum yang berhubungan
dengan fuida statik dan dinamik serta
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
4

1. Tekanan Hidrostatik

1. Tekanan

Tekanan, gaya per satuan luas.

• Keterangan
• P tekanan (N/m2)
• F lengan gaya (N)
• A luas permukaan (m2)

Satuan tekanan dalam SI adalah N/m2 (pascal),
disingkat Pa. Untuk satuan tekanan udara
digunakan satuan atmosfer (atm), cm raksa (cmHg),
atau milibar (mb).

• 1 mb 103 bar
• 1 bar 105 Pa
• 1 atm 76 cmHg 1,01 105 Pa
• 1 mmHg 1 torr 1,316 103 atm 133,3 Pa

5

1. Tekanan Fluida

Tekanan fluida pada fluida statik atau fluida zat
cair disebut dengan tekanan hidrostatik.
Keterangan P tekanan hidrostatik (N/m2) ?
massa jenis zat cair (kg/m3) g percepatan
gravitasi (m/s2) h kedalaman zat cair (m)
Jika tekanan atmosfer di permukaan zat cair itu
adalah Po maka tekanan mutlak pada tempat atau
titik yang
berada pada kedalaman h adalah
6
Gaya berat zat cair yang menekan alas
bejana disebut gaya hidrostatik.
Hukum utama hidrostatika
Tekanan hidrostatik pada sembarang titik yang
terletak pada satu bidang datar di dalam satu
jenis zat cair yang diam, besarnya sama.
7
Menurut hukum utama hidrostatika
Keterangan ?x massa jenis zat cair x
(kg/m3) h1 tinggi zat cair x (m) h2 tinggi
zat cair standar (m) ? massa jenis zat cair
standar (air) (kg/m3)
8

1. Alat Ukur Tekanan Fluida

Perbedaan teka-nan absolut P dan tekanan
atmosfer Pat dinamakan tekanan gauge.
Tekanan absolut P diperoleh dari penjumlahan
tekanan gauge dan tekanan atmosfer.
Keterangan P tekanan absolut pada tabung
(N/m2) Pgauge tekanan gauge ?gh Pat
tekanan atmosfer saat itu (N/m2)
9

1. Hukum Pascal

Tekanan yang diberikan kepada zat cair di
dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke
segala arah.
Karena tekanan pada kedua pengisap sama maka
Keterangan F1 gaya pada penampang 1 (N) F2
gaya pada penampang 2 (N) A1 luas penampang 1
(m2) A2 luas penampang 2 (m2)
10

1. Hukum Archimedes

1. Gaya ke Atas

Jika sebuah benda dimasukkan ke dalam fuida
seluruhnya atau sebagian, benda tersebut akan
mendapat gaya angkat ke atas sebesar berat fluida
yang dipin-dahkan.
Gaya ke atas pada benda di dalam zat cair adalah
Keterangan FA gaya angkat (N) ? massa jenis
zat cair (kg/m3) V volume benda dalam fluida
(m3) g percepatan gravitasi (m/s2)
11

1. Pengaruh Gaya ke Atas pada Benda

• Mengapung, syarat
• ? benda lt ? zat cair
• Gaya berat benda lebih kecil dari gaya ke atas
  zat cair pada benda

• Melayang, syarat
• ? benda ? zat cair
• Gaya berat benda sama dengan gaya ke atas zat
  cair pada benda.

12

• Tenggelam, syarat
• ? benda gt ? zat cair
• Gaya berat benda lebih besar dari gaya ke atas
  zat cair pada benda

1. Penerapan Gaya Apung

1. Kapal Laut

Agar kapal selalu dalam keadaan normal (tidak
tenggelam) maka garis kerja gaya ke atas air
harus melalui titik berat kapal
13

1. Galangan Kapal

Setelah kapal masuk dalam galangan, air laut
dalam galangan dikeluar-kan sehingga galangan
terangkat.

1. Balon Udara

Balon diisi gas yang massa jenisnya lebih kecil
dibanding-kan dengan massa jenis udara. Jika gaya
ke atas lebih besar daripada berat balon, balon
akan terangkat.
14

1. Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan zat cair, besarnya gaya yang
dialami oleh tiap satuan panjang pada permu-kaan
zat cair.
Keterangan ? tegangan permukaan (N/m) F gaya
yang menyinggung permukaan zat cair (N) l
panjang (m)
15
Alat sederhana untuk memperlihatkan adanya
tegangan permukaan dilukis-kan pada gambar di
samping.
Besarnya tegangan permukaan lapisan gelembung
sabun yang terbentuk oleh gaya pada kawat adalah
sebesar
16
Nilai Tegangan Permukaan Beberapa Zat (??) pada
Berbagai Suhu
17

1. Meniskus dan Kapilaritas

1. Meniskus

Meniskus, gejala meleng-kungnya permukaan zat
cair di dalam bejana akibat pengaruh kohesi dan
adhesi zat cair dan bejananya.
18

1. Kapilaritas

Kapilaritas, peristiwa naik atau turunnya zat
cair di dalam pipa kapiler dibandingkan zat cair
yang berada di luarnya akibat adanya pengaruh
kohesi dan adhesi.
Panjang naik/turunnya zat cair (y) dalam pipa
kapiler dihitung dengan,
Keterangan ? tegangan permukaan zat cair
(N/m) ? sudut kontak ? massa jenis zat cair
(kg/m3) r jari-jari penampang pipa (m) g
percepatan gravitasi (m/s2)
19

1. Fluida Ideal dan Persamaan Kontinuitas

1. Fluida Ideal

• Fluida ideal, memiliki ciri-ciri
• Fluida yang tidak kompresibel (tidak mengalami
  perubahan volume karena tekanan),

• Mengalir tanpa gesekan, baik dari lapisan fuida
  di sekitarnya, maupun dari dinding tempat yang
  dilaluinya.
• Alirannya laminer, aliran fluida yang mengikuti
  garis air atau garis arus tertentu.

20

1. Persamaan Kontinuitas

Hubungan antara luas penampang dan kecepatan
fluida pada pipa adalah
Persamaan kontinuitas
Harga Av disebut juga dengan debit, sehingga
Keterangan Q debit (m3/s) V volume fluida
(m3) t waktu (s) A luas penampang pipa (m2)
21

1. Hukum Bernoulli

Persamaan Bernoulli
22

• Pada Pipa Mendatar

Persamaan Bernoulli
Karena mendatar, h1 h2, maka
23

1. Teori Toricelli

• Kecepatan (v) zat cair keluar dari lubang

• Waktu (t) yang diperlukan zat cair keluar dari
  lubang hingga menyentuh lantai

Keterangan h jarak permukaan zat cair
terhadap lubang (m) g percepatan gravitasi
(m/s2)
24

• Jarak mendatar (x) tempat jatuhnya zat cair di
  lantai terhadap dinding bejana

• Debit (Q) zat cair yang keluar dari lubang

Keterangan A luas penampang lubang (m2) v
kecepatan zat cair keluar dari lubang (m/s) t
waktu zat cair dari lubang sampai ke lantai
(s)
25

1. Venturimeter

Venturimeter, alat untuk meng ukur kecepatan
aliran zat cair dalam pipa.
Keterangan v1 kecepatan aliran air cair pada
penampang lebar (m/s) a luas penampang pipa
sempit (m2) A luas penampang pipa lebar
(m2) ? massa jenis fluida (kg/m3) ?
massa jenis fluida dalam manometer (kg/m3)
26
Venturimeter dengan pipa-pipa pengukur beda
tekanan.
Kecepatan aliran air pada penampang lebar
dihitung dengan
27

1. Tabung Pitot

Tabung pitot, alat yang digunakan untuk
mengukur kecepatan aliran gas.
Keterangan v1 kecepatan aliran air gas dalam
tabung (m/s) ? massa jenis gas (kg/m3) ?
massa jenis zat cair dalam manometer (kg/m3) g
percepatan gravitasi (m/s2) h selisih
tinggi permukaan zat cair dalam manometer (m)
28

1. Gaya Angkat Pada Pesawat Terbang

Pada sayap pesawat, berlaku persamaan Bernoulli.
Karena sayap pesawat tipis tinggi sayap dianggap
sama h1 h2 sehingga persamaan Bernouli menjadi
Karena v1 lt v2 maka P1 gt P2. Selisih tekanan
antara sisi atas dan bawah sayap itulah yang
menimbulkan gaya angkat pada sayap.
29

1. Alat Penyemprot Nyamuk dan Parfum

• Jika pengisap ditekan, udara ke luar dengan cepat
  dari lubang pipa kecil yang ada di ujung A.

• Tekanan pada tempat ini menjadi sangat kecil.

• Cairan zat insektisida yang berada di ujung B
  terhisap menuju ujung pompa A.

• Cairan insektisida tersebut akan tersembur
  (tersemprot) oleh udara yang keluar dari ujung
  pompa A.

30

1. Viskositas dan Hukum Stokes

1. Viskositas

• Viskositas (kekentalan), gesekan pada fluida.
• Fluida, baik zat cair maupun gas mempunyai
  viskositas.
• Jenis alat pengukur viskositas zat cair yang
  disebut viskosimeter.

• Zat cair lebih kental dibanding gas, sehingga
  gerak benda di dalam zat cair akan mendapatkan
  gesekan yang lebih besar dibanding di dalam gas.

31
Viskositas Beberapa Fluida
32

1. Hukum Stokes

• Gaya gesek terhadap bola yang bergerak di dalam
  fluida diam disebut dengan gaya Stokes.

• Gaya gesek Stokes dirumuskan dengan

Keterangan Fs gaya gesekan Stokes (N) ?
koefisien viskositas (N/m2) r jari-jari
bola (m) v kecepatan relatif bola terhadap
fluida (m/s)
33
Jika sebuah bola jatuh ke dalam fluida yang
kental, selama bola bergerak di dalam fluida pada
bola bekerja gaya-gaya berikut.

• Gaya berat bola (w) berarah vertikal ke bawah.
• Gaya Archimedes (FA) berarah vertikal ke atas.
• Gaya Stokes (FS) berarah vertikal ke atas.

34
Koefisien viskositas fluida dihitung dengan
persamaan
Keterangan ? koefisien viskositas (Ns/m2) r
jari-jari bola (m) v kecepatan maksimum
bola (m/s) ? massa jenis bola (kg/m3) ?
massa jenis fluida (kg/m3)