- Kerapatan zat cair.
- Tekanan.
- Hukum-Hukum Hidrostatika
- Prinsip Pascal
- Prinsip Archimedes
Definisi Kerapatan ρ adalah massa m dibagi dengan volume V.
ρ = m
V
Satuan dari kerapatan (SI) adalah kg/m3
Contoh : Kerapatan Tubuh manusia dengan berat 690 N mengandung
5,2 x 10-3 m3 darah.
(a) Tentukan berat dari darah (ρdarah = 1060 kg/m3)
(b) Tuliskan berat tersebut dalam persentase terhadap berat manusia tersebut.
Jawab:
(a) m = ρV → m = (1060)(5,2x10-3) = 5,5 kg
W = mg → W = (5,5)(10) = 55 N
(b) Persentase = (55)/(690) ≈ 8%
TEKANAN
Definisi Tekanan adalah gaya per satuan luas yang dikerjakan oleh fluida
tersebut.
F = A
P
Satuan dari tekanan (SI) adalah Pascal (Pa)
1 atm = 101,3245 kPa = 760 mmHg = 760 torr
Tekanan gauge adalah perbedaan tekanan absolut dan tekanan
atmosfer.
Hubungan Antara Tekanan Dan Kedalaman Pada Statika Fluida
- Semakin dalam seorang penyelam menyelam di dalam suatu cairan semakin kuat cairan tersebut. menekan tubuhnya dan semakin besar tekanan yang dialaminya.
- Untuk menemukan hubungan antara tekanan dan kedalaman, maka diterapkan Hukum II Newton terhadap suatu elemen volume cairan.
Hubungan Antara Tekanan Dan Kedalaman Pada Statika Fluida
ΣFy = P2A− P1A−mgh = 0 →P2A
= P1A+ mgh
Tetapi
m = ρV = ρhA
sehingga
P2 = P1 + ρgh
Hubungan Antara Tekanan Dan Kedalaman Pada Statika
Fluida
Tekanan pada sembarang titik di dalam suatu
cairan bergantung kepada jarak vertikal h yaitu kedalaman titik
tersebut terhadap permukaan cairan.
Gaya Pada Dinding
Sebuah Dan Segi empat
FR = Fair
+ Fudara di atas − Fudara di luar
oʃd (Po + ρgy).[w.dy]-Po
wd
oʃd ρgw.y.dy=1 ρgwd2
2
2
Prinsip Pascal
Tekanan yang bekerja pada cairan tertutup diteruskan
tanpa berkurang ke tiap titik dalam fluida dan ke dinding wadah.
P2 = P1
F2 = F1 => F1 ﴾ A2 )
A2 A1 A1
A2 A1 A1
Contoh Pemakaian Prinsip Pascal
Sebuah pengungkit mobil hidrolik piston 1 memiliki
jari-jari 0,0120 m dan massanya dapat diabaikan. Piston 2 memiliki jari-jari
0,150 m. Berat dari mobil dan piston 2 adalah 20.500 N.
Pengungkit ini menggunakan oli dengan kerapatan 8x102 kg/m3.
Berapa gaya F1 yang diperlukan untuk menopang mobil dan piston 2 jika permukaan
bawah dari piston 1 dan piston 2:
(a) sama
(b) memiliki perbedaan ketinggian seperti gambar dengan h
= 1,1 m
Solusi
(a) Dengan menggunakan A = πr2,
diperoleh:
F1=F2(A1)=F2(πr12)=(20500)
(0,0122) = 131 N
A2 πr22 0,1502
A2 πr22 0,1502
(b) Karena ketinggian dasar kedua piston tidak sama maka
P2
= P1 + ρgh
Sehingga
F1 =F2 (r12)-
ρgh(πr12) = 127 N
r22
r22
Patm = 0 Pa + ρgh
P2 = Patm + ρgh
- Prinsip Archimedes
Jika kita berusaha mendorong bola ke dalam suatu cairan
maka akan dirasakan bahwa cairan akan mendorong bola kembali ke atas dengan
suatu gaya, gaya tersebut disebut gaya apung.
Definisi
: Sebuah benda yang seluruhnya atau sebagian tercelup dalam fluida diapungkan
ke atas oleh gaya yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan
FB =Wcairan
Contoh :
Sebuah
papan kayu (ρ = 550 kg/m3) bujur sangkar dengan panjang sisi 4 m dan
tebal 0,3 m.
(a)
Tentukan apakah papan tersebut mengapung di air ayau tidak?
(b)
Jika mengapung, berapa bagiankah tebal papan tsb. yang terbenam dalam air
Jawab:
Berat
dari papan = (ρpapan Vpapan)g
= (550)(4,8)(9,8) = 26000 N
Gaya
apung maksimum = (ρair Vpapan)g
= (1000)(4,8)(9,8) = 47 000 N
(b)
Wcairan = 26000 = ρair
- Dinamika Fluida
Fluida yang mengalir dapat memiliki keadaan:
– Tunak dan tidak tunak
– Kompresibel dan tiak kompresibel
– Kental dan tidak kental
– Rotasional dan tidak rotasional
Untuk fluida ideal, maka diasumsikan bahwa keadaan fluida
tersebut adalah tunak, tidak kompresibel, tidak kental dan tidak rotasional.
Streamlines
Ketika aliran dalam keadaan tunak, streamlines biasanya
sering digunakan untuk menunjukkan jejak dari partikel fluida. Streamline
adalah garis-garis pada fluida, sehingga garis singgung pada streamline tersebut
di setiap titik searah dengan kecepatan fluida pada titik tersebut.
Aliran tunak seringkali disebut sebagai aliran
streamline.
- Persamaan Kontinuitas
Jika fluida memasuki suatu pipa dengan laju yang tetap maka
fluida tersebut juga harus meninggalkan pipa tersebut dengan laju yang sama,
asumsikan bahwa tidak ada kebocoran pada dinding pipa. Aliran massa fluida per
detik yang melewati pipa disebut laju aliran massa.
Persamaan Kontinuitas
Laju
aliran massa (ρAv) memilik nilai yang sama di setiap posisi sepanjang
pipa yang memiliki satu titik masuk dan satu titik keluar untuk aliran fluida.
Untuk dua posisi di
sepanjang pipa berlaku:
ρ1
A1 v1 = ρ2 A2 v2
Dengan
ρ = rapat massa fluida(kg/m3)
A = Luas penampang
lintang dari pipa (m2)
v = laju fluida (m/s)
Persamaan
Kontinuitas
Untuk
fluida ideal, berlaku ρ1 = ρ2
sehingga:
A1v1 = A2v2
Kuantitas
Av menunjukkan laju aliran volume dari fluida.
Q = laju aliran
volume = Av
- Persamaan Bernoulli
Persamaan
Bernoulli
Ketika
fluida mengalir dalam pipa horisontal dan memasuki pipa yang memiliki penampang
lintang mengecil, tekanan dari fluida menjadi lebih kecil.
Persamaan
Bernoulli
Dalam
aliran yang tunak, tidak kental, dan tiak kompresible fluida dengan rapat massa
ρ, tekanan P, kecepatan v dan ketinggian y dihitung dari
dua titik (1 dan 2) terkaitan dengan persamaan:
P1 + 1
ρv12+ρgy1 = P2
+ 1 ρv22+ρgy2
2 2
2 2
Tetapi
nilai tersebut tetap untuk setiap posisi
dalam aliran sehingga:
P + 1 ρ v2
+ ρgy = konstan
2
2
Semoga bermanfaat :)
0 Comments:
Posting Komentar