Pengertian Fluida
Fluida merupakan
zat alir, yaitu zat dalam keadaan bisa mengalir. Yang termasuk fluida adalah
zat cair dan gas. Fluida dalam fisika dikelompokkan menjadi dua, yaitu fluida
statis dan dinamis.Yang kita maksud dengan fluida disini adalah suatu
bentuk materi yang mudah mengalir misalnya zat cair dan gas. Sifat kemudahan
mengalir dan kemampuan untuk menyesuaikan dengan tempatnya berada merupakan
aspek yang membedakan fluida dengan zat benda tegar. Meskipun demikian
hukum-hukum yang berlaku pada dua sistem ini tidak berbeda. Pada bagian ini
kita akan meninjau fluida dalam keadaan tidak mengalir, contohnya air di dalam
suatu wadah atau air di danau/waduk.
1. Besaran pada fluida statis
Aspek pertama
yang kita dapati ketika kita berada dalam suatu fluida (zat cair) yaitu
tekanan. Kita merasakan ada tekanan pada tubuh kita yang berada di dalam zat
cair.
a.
Tekanan
Pengertian tekanan akan mudah kita pahami setelah kita
menjawab pertanyaan-pertanyaan di bawah ini. Mengapa pisau yang tajam lebih
mudah memotong dari pada pisau yang tumpul? Mengapa paku yang runcing lebih
mudah menancap kedalam benda dibandingkan paku yang kurang runcing? Pertanyaan
diatas sangat berhubungan dengan konsep tekanan.
Konsep tekanan identik dengan gaya, gaya selalu
menyertai pengertian tekanan. Tekanan yang besar dihasilkan dari gaya yang
besar pula, sebaliknya tekanan yang kecil dihasilkan dari gaya yang kecil. Dari
pernyataan di atas dapat dikatakan bahwa tekanan sebanding dengan gaya. Mari
kita lihat orang memukul paku sebagai contoh. Orang menancapkan paku dengan
gaya yang besar menghasilkan paku yang menancap lebih dalam dibandingkan dengan
gaya yang kecil.
Pengertian Fluida
Fluida merupakan
zat alir, yaitu zat dalam keadaan bisa mengalir. Yang termasuk fluida adalah
zat cair dan gas. Fluida dalam fisika dikelompokkan menjadi dua, yaitu fluida
statis dan dinamis.Yang kita maksud dengan fluida disini adalah suatu
bentuk materi yang mudah mengalir misalnya zat cair dan gas. Sifat kemudahan
mengalir dan kemampuan untuk menyesuaikan dengan tempatnya berada merupakan
aspek yang membedakan fluida dengan zat benda tegar. Meskipun demikian
hukum-hukum yang berlaku pada dua sistem ini tidak berbeda. Pada bagian ini
kita akan meninjau fluida dalam keadaan tidak mengalir, contohnya air di dalam
suatu wadah atau air di danau/waduk.
1. Besaran pada fluida statis
Aspek pertama
yang kita dapati ketika kita berada dalam suatu fluida (zat cair) yaitu
tekanan. Kita merasakan ada tekanan pada tubuh kita yang berada di dalam zat
cair.
a.
Tekanan
Pengertian tekanan akan mudah kita pahami setelah kita
menjawab pertanyaan-pertanyaan di bawah ini. Mengapa pisau yang tajam lebih
mudah memotong dari pada pisau yang tumpul? Mengapa paku yang runcing lebih
mudah menancap kedalam benda dibandingkan paku yang kurang runcing? Pertanyaan
diatas sangat berhubungan dengan konsep tekanan.
Konsep tekanan identik dengan gaya, gaya selalu
menyertai pengertian tekanan. Tekanan yang besar dihasilkan dari gaya yang
besar pula, sebaliknya tekanan yang kecil dihasilkan dari gaya yang kecil. Dari
pernyataan di atas dapat dikatakan bahwa tekanan sebanding dengan gaya. Mari
kita lihat orang memukul paku sebagai contoh. Orang menancapkan paku dengan
gaya yang besar menghasilkan paku yang menancap lebih dalam dibandingkan dengan
gaya yang kecil.Pengertian Fluida
Fluida merupakan
zat alir, yaitu zat dalam keadaan bisa mengalir. Yang termasuk fluida adalah
zat cair dan gas. Fluida dalam fisika dikelompokkan menjadi dua, yaitu fluida
statis dan dinamis.Yang kita maksud dengan fluida disini adalah suatu
bentuk materi yang mudah mengalir misalnya zat cair dan gas. Sifat kemudahan
mengalir dan kemampuan untuk menyesuaikan dengan tempatnya berada merupakan
aspek yang membedakan fluida dengan zat benda tegar. Meskipun demikian
hukum-hukum yang berlaku pada dua sistem ini tidak berbeda. Pada bagian ini
kita akan meninjau fluida dalam keadaan tidak mengalir, contohnya air di dalam
suatu wadah atau air di danau/waduk.
1. Besaran pada fluida statis
Aspek pertama
yang kita dapati ketika kita berada dalam suatu fluida (zat cair) yaitu
tekanan. Kita merasakan ada tekanan pada tubuh kita yang berada di dalam zat
cair.
a.
Tekanan
Luas permukaan yang terkena gaya
berpengaruh terhadap tekanan. Luas permukaan yang sempit/kecil menghasilkan
tekanan yang lebih besar daripada luas permukaan yang lebar. Artinya tekanan
berbanding terbalik dengan luas permukaan.
Penjelasan di atas memberikan bukti yang sangat nyata pada
pengertian tekanan. Jadi, tekanan dinyatakan sebagai gaya per satuan luas.
Pengertian tekanan ini digunakan secara luas dan lebih
khusus lagi untuk Fluida. Satuan untuk tekanan dapat diperoleh dari rumus di
atas yaitu 1 Newton/m2 atau disebut dengan pascal. Jadi 1 N/m2=1
Pa (pascal). Bila
suatu cairan diberi tekanan dari luar, tekanan ini akan menekan ke seluruh
bagian cairan dengan sama prinsip ini dikenal sebagai hukum Pascal.
a.
Tekanan dalam Fluida
Misalkan kita sedang berendam di dalam air, apa yang kita
rasakan? Seolah-olah air menekan seluruh tubuh kita yang bersentuhan dengan
air. Tekanan ini semakin besar apabila kita masuk lebih dalam ke dalam air.
Fenomena apa yang ada dibalik peristiwa ini? Pernyataan ini mengandung pengertian bahwa fluida memberikan
tekanan terhadap benda yang berada di dalamnya. Pengertian ini diperluas
menjadi tekanan pada fluida tergantung pada ketebalannya atau lebih tepatnya
kedalamannya.
Udara/atmosfer terdiri dari gas-gas yang juga merupakan
bentuk dari fluida. Maka udara juga akan memiliki tekanan seperti definisi di
atas. Tekanan udara kita anggap sama untuk ketinggian tertentu di atas bumi
namun untuk ketinggian yang sangat tinggi di atas permukaan bumi besarnya
menjadi berbeda. Hal ini dapat dilakukan karena udara kita anggap kerapatannya
kecil sehingga untuk titik-titik yang tidak terlalu jauh perbedaan
ketinggiannya bisa dianggap sama.
Tekanan di dalam
fluida disebut tekanan hidrostatis (Ph).
Tekanan hidrostatis didefinisikan sebagai tekanan zat cair yang hanya
disebabkan oleh berat zat cair gaya gravitasi menyebabkan zat cair dalam suatu
wadah selalu tertarik ke bawah. Makin tinggi zat cair dalam wadah, maka semakin
berat zat cair itu. Sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan
b.
Massa Jenis
Fluida memiliki bentuk dan ukuran yang berubah-ubah
tergantung dengan wadah tempat fluida berada. Namun ada satu besaran dari
fluida yang dapat mencirikan suatu jenis fluida dan membedakannya dengan fluida
yang lain. Misalnya apa perbedaan cairan air dan cairan minyak tanah selain
dari baunya. Sifat yang membedakan fluida satu dengan yang lainnya dinamakan
dengan massa jenis. Massa jenis tidak hanya berlaku pada fluida saja, tapi
berlaku juga pada semua benda tak terkecuali benda tegar. Namun, pengertian
massa jenis akan sangat berguna untuk membedakan fluida satu dengan yang
lainnya karena bentuk fluida yang tidak tentu.
Massa jenis berhubungan dengan kerapatan benda tersebut. Kita
ambil contoh; suatu ruangan yang diisi oleh orang. Sepuluh orang menempati
ruang kecil dikatakan lebih rapat dibandingkan dengan sepuluh orang yang
menempati ruangan yang besar. Contoh ini membuktikan bahwa kerapatan berbanding
terbalik dengan volume (isi) ruang. Kerapatan yang besar dihasilkan dari ruang
yang kecil (sempit) dan kerapatan kecil didapat dari ruang yang besar. Kemudian
kerapatan juga sebanding dengan jumlah materi yang ada di dalam ruang atau
massa benda.
Massa jenis adalah 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 merupakan total massa dibagi
dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi
(misalnya besi) akan
memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki
massa jenis lebih rendah (misalnya air). Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3).
Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat
memiliki massa jenis yang berbeda.Dan satu zat berapapun massanya berapapun
volumenya akan memiliki massa jenis yang sama.
Rumus untuk menentukan massa jenis adalah
Hukum- hukum dasar fluida statis
a. Hukum Utama Hidrostatika
Apabila suatu wadah dilubangi di dua sisi yang berbeda dengan ketinggian
yang sama dari dasar wadah, maka air akan memancar dari ke kedua lubang
tersebut dengan jarak yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa pada kedalaman yang
sama tekanan air sama besar.
Disamping itu kita juga sudah mengetaahui bahwa tekanan hidrostatis di
dalam suatu zat cair pada ke dalaman yang sama memiliki nilai yang
sama.Berkaitan dengan hal tersebut, dalam fluida statik terdapat sebuah hukum
yang menyatakan tekanan hidrostatis pada titik – titik di dalam zat cair yang
disebut dengan Hukum Utama Hidrostatis.
Hukum Utama hidrostatis menyatakan bahwa :
Tekanan hidrostatis suatu zat cair hanya bergatung pada tinggi kolom zat
cair (h), massa jenis zat cair (r) dan percepatan grafitasi (g), tidak
bergantung pada bentuk dan ukuran bejana, perhatikan gambar berikut :
Gambar : tiga buah bejana berbeda bentuk berisi zat cair yang sama dengan
ketinggian yang sama memiliki tekanan hidrostatis yang sama besar
pada tiap bejana.Kelima bejana di atas di isi dengan air yang sama dengan
ketinggian yang sama. Tekanan hidrostatis pada tiap dasar bejana sama besar,
sedangkan berat zat cair pada tiap bejana berbeda.
Sebuah tabung berbentuk U berisi minyak dan dan air seperti tampak pada
gambar di bawah.Titik A dan titik B berada pada satu bidang datar dan dalam satu jenis zat
cair. Berdasarkan hukum utama hidrostatis maka kedua titik tersebut memiliki
tekanan yang sama, sehingga
b. Hukum Pascal
Saya yakin, di
tempat pencucian mobil anda pernah melihat mobil yang diangkat oleh alat
tertentu. Dengan memperhitungkan titik berat, mobil bisa ternagkat dengan mudah
dengan sedikit tenaga manusia. lho kok bisa ya..? Pada dasarnya teknologi semacam ini merpukan konsep yang sederhana
dan mudah dipahami. baik kita simak ulasan berikut:
Tekanan fluida
statis zat cair yang diberikan di dalam ruang tertutup diteruskan
sama besar ke segala arah. Pernyataan ini dikenal dengan nama Hukum
Pascal.Berdasarkan hukum ini diperoleh prinsip bahwa dengan gaya yang
kecil dapat menghasilkan suatu gaya yang lebih besar. Penerapan hukum
Pascal dalam suatu alat, misalnya dongkrak hidrolik, dapat dijelaskan melalui
analisis seperti terlihat pada Gambar.
Apabila pengisap 1
ditekan dengan gaya F1, maka zat cair menekan ke atas dengan gaya pA1. Tekanan
ini akan diteruskan ke penghisap 2 yang besarnya pA2. Karena tekanannya sama ke
segala arah, maka didapatkan persamaan sebagai berikut. Cara kerja pada
pengangkat mobil dengan menggunakan fluida dirasa kurang efisien.Biasanya cuci
mobil menerapkan sisitem hyropneumatic. yaitu tenaga angin yang dirubah menjadi
tenaga dorongan pada piston hydrolic.
"Sebuah benda yang sebagian atau seluruhnya tercelup di dalam suatu zat cair / fluida ditekan ke atas dengan suatu gaya yang besarnya setara dengan berat zat cair / fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut".
Adanya gaya tekan ke atas menyebabkan adanya berat semu benda di dalam air, berat benda di dalam air ( Wa ) = berat benda di udara ( Wu ) - Fa.
c. Hukum Archimedes
"Sebuah benda yang sebagian atau seluruhnya tercelup di dalam suatu zat cair / fluida ditekan ke atas dengan suatu gaya yang besarnya setara dengan berat zat cair / fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut".
Gaya tersebut disebut Gaya
tekan ke atas ( Fa )
Gaya Tekan ke Atas
Adanya gaya tekan ke atas menyebabkan adanya berat semu benda di dalam air, berat benda di dalam air ( Wa ) = berat benda di udara ( Wu ) - Fa.
Adanya gaya tekan ke atas juga menyebabkan suatu benda dapat mengalami 3
kondisi yang berbeda :
Mengapung,
melayang dan tenggelam
bila diketahui massa jenis benda dan zat cairnya kondisi benda di dalam
air juga dapat ditentukan :
- mengapung : massa jenis benda < massa jenis zat cair
- melayang : massa jenis benda = massa jenis zat cair
- tenggelam : massa jenis benda > massa jenis zat cair