Materi Fluida Statis

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat car, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir.

1. Tekanan

Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang persatuan luas bidang tersebut. Bidang atau permukaan yang dikenai gaya disebut bidang tekan. Gaya yang diberikan pada bidang tekan disebut gaya tekan. Tekanan dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

p = tekanan, satuan pascal (pa)

F = gaya tekan, satuannya Newton (N)

A = luas bidang tekan , satuaanya 1m²

Konversi satuan tekanan dituliskan sebagai berikut:

1 pa = 1 N/m²

1 bar = 1,0 x 10⁵Pa

1 atm = 101.321 Pa

1 atm = 760 mmHg

2. Tekanan Mutlak

Penunjukan tekanan dalam ruang tertutup oleh alat ukur tekanan disebut tekanan terukur atau tekanan gauge. Alat ukur tekanan pada alat semprot dinamakan manometer tertutup. Udara di bumi atau yang dinamakan atmosfer memiliki tekanan ke segala arah. Tekanan atmosfer dapat diukur menggunakan barometer. Tekanan mutlak dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

p = tekanan mutlak

p_A = tekanan atmosfer

p_G= tekanan terukur

Tekanan hidrostatik merupakan tekanan terukur. Tekanan mutlak di dalam fluida merupakan jumlah dari tekanan hidrostatik dengan tekanan atmosfer. Persamaannya dituliskan sebagai berikut.

3. Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan suatu zat cair didefinisikan sebagai gaya setiap satuan panjang. Tegangan permukaan zat cair dituliskan dalam persamaan berikut.

Keterangan:

ϒ = tegangan permukaan

F = gaya ( N)

ℓ = panjang permukaan (m)

Selain pada zat cair, tegangan permukaan juga terjadi pada selaput sabun. Padaselaput sabun tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu permukaan persatuan panjang permukaan pada arah tegak lurus terhadap gaya tersebut. Besar tegangan permukaan suatu benda yang dipengaruhi oleh selaput sabun dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan :

w = berat kawat penutup (N)

L = panjang kawat penutup (m)

ϒ = tegangan permukaan zat cair (N/m)

4. Kapilaritas

Kapilaritas merupakan peristiwa naik turunnya zat cair dalam pipa kapiler (pipa sempit). Kapilaritas dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi antara zat cair dengan dinding kapiler.

Kenaikan atau penurunan zat cair pada pipa kapiler disebabkan adanya tegangan permukaan yang bekerja pada keliling persentuhan zat cair dengan pipa. Kenaikan atau penurunan zat cair dalam pipa dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

h = kenaikan dan penurunan permukaan fluida dalam pipa kapiler (m)

θ = sudut kotak derajat (derajat)

r = jari-jari pipa kapiler (m)

ρ= massa jenis zat cair (kg/m²)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)

5. Hukum-Hukum Dasar Fluida Statis

a. Hukum Pascal

Bunyi hukum pascal :

“Tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup diteruskan tanpa berkurang ke tiap titik dalam fluida dan ke dinding bejana.”

Hukum Pascal dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan

P1 , p2 = tekanan pada piston 1 dan 2

F1 , F2 = gaya tekan pada piston 1 dan 2

A1 , A2 = luas penampang pada piston 1 dan 2

b. Hukum Archimedes

Bunyi Hukum Archimedes

“Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida diangkat ke atas oleh sebuah gaya yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan.”

Hukum Archimedes dirumuskan sebagai berikut.