ƪ(˘⌣˘)┐ YES WE ARE KUNING ┌(˘⌣˘)ʃ: Februari 2014

HUKUM-HUKUM PADA FLUIDA

1) Tekanan : gaya normal (tegak lurus) yang ekerja pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang tersebut.

Rumus : $p={\frac {F}{A}}$

Keterangan:

p: Tekanan (N/m² atau dn/cm²)
F: Gaya (N atau dn)
A: Luas alas/penampang (m² atau cm²)

2) Hukum Pokok Hidrostatika : semua titik yang terletak pada bidang datar yang sama didalam zat cair sejenis memiliki tekanan (mutlak) yang sama

Rumus : $p_{{{\text{h}}}}=\rho \,\!\times g\times h$

$p_{{{\text{h}}}}=s\times h$

Keterangan:

p_h: Tekanan hidrostatis (N/m² atau dn/cm²)
h: jarak ke permukaan zat cair (m atau cm)
s: berat jenis zat cair (N/m³ atau dn/cm³)
ρ: massa jenis zat cair (kg/m³ atau g/cm³)
g: gravitasi (m/s² atau cm/s²)

Tekanan mutlak dan tekanan gauge

Tekanan gauge: selisih antara tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan udara luar.

Tekanan mutlak = tekanan gauge + tekanan atmosfer

$p=p_{{{\text{gauge}}}}+p_{{{\text{atm}}}}$

Tekanan mutlak pada kedalaman zat cair

$p_{{{\text{h}}}}=p_{{{\text{0}}}}+\rho \,\!\times g\times h$

Keterangan:

p₀: tekanan udara luar (1 atm = 76 cmHg = 1,01 x 10⁵ Pa)

3) Hukum Pascal : tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.

Rumus : ${\frac {F_{{{\text{2}}}}}{A_{{{\text{2}}}}}}={\frac {F_{{{\text{1}}}}}{A_{{{\text{1}}}}}}$

Keterangan:

F₁: Gaya tekan pada pengisap 1
F₂: Gaya tekan pada pengisap 2
A₁: Luas penampang pada pengisap 1
A₂: Luas penampang pada pengisap 2

Jika yang diketahui adalah besar diameternya, maka: ${F_{{{\text{2}}}}}=({\frac {D_{{2}}}{D_{{1}}}})^{2}\times F_{{1}}$

4) Hukum Archimedes : gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Rumus : $F_{{a}}=M_{{f}}\times g$

$F_{{a}}=\rho _{{f}}\times V_{{bf}}\times g$

Keterangan:

F_a: gaya apung
M_f: massa zat cair yang dipindahkan oleh benda
g: gravitasi bumi
ρ_f: massa jenis zat cair
V_bf: volume benda yang tercelup dalam zat cair

1) Apa hubungan antara luas permukaan dan bidang sentuh zat padat pada tekanan?
- semakin besar luas permukaan bidang sentuh, semakin kecil tekanannya, begitu sebaliknya.

2) Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air. Jika massa jenis air 1000 kg/m³ , percepatan gravitasi bumi 10 m/s² dan tekanan udara luar 10⁵N/m, tentukan :
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) tekanan total yang dialami ikan

Pembahasan
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan

b) tekanan total yang dialami ikan

3) Mengapa binatang yang berat misalnya gajah cenderung memiliki kaki yang lebar?

- karena untuk menopang berat tubuhnya. ini hubungannya dengan tekanan zat padat. kalau gajah bergerak, berarti gajah memberikan gaya kekakinya, gaya yang diberikan gajah kan besar karena tubuhnya besar, luas/lebar kakinya semakin besar maka tekanan yang dirasakan gajah bisa lebih ringan untuk menopang tubuhnya. karena tekanan berbanding terbalik dengan luasm ditinjau rumus $p={\frac {F}{A}}$

4)Mengapa besi pejal tenggelam, tetapi besi beronggga dengan berat sama dapat mengapung diatas permukaan air?

- ditinjau dengan rumus massa jenis ρ = m/ v benda dikatakan tenggelam ketika massa jenis benda > massa jenis air

Mengapung : massa jenis benda = massa jenis air

Melayang : massa jenis benda < massa jenis air

walaupun sama-sama besi dengan massa yang sama, tapi 2besi tersebut memiliki volume yang berbeda antara yang berongga+pejal. Jadi berpengaruh pada nilai massa jenis bendanya.

5Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton dengan alat seperti gambar berikut!

Jika luas penampang pipa besar adalah 250 kali luas penampang pipa kecil dan tekanan cairan pengisi pipa diabaikan, tentukan gaya minimal yang harus diberikan anak agar batu bisa terangkat!
Pembahasan
Hukum Pascal
Data :
F₁ = F
F₂ = W_batu = (1000)(10) = 10000 N
A₁ : A₂ = 1 : 250

6)Pipa U diisi dengan air raksa dan cairan minyak seperti terlihat pada gambar!

Jika ketinggian minyak h₂ adalah 27,2 cm, massa jenis minyak 0,8 gr/cm³ dan massa jenis Hg adalah 13,6 gr/cm³ tentukan ketinggian air raksa (h₁)!
Pembahasan
Tekanan titik-titik pada cairan yang berada pada garis vertikal seperti ditunjukkan gambar diatas adalah sama.

7) Seorang anak memasukkan benda M bermassa 500 gram ke dalam sebuah gelas berpancuran berisi air, air yang tumpah ditampung dengan sebuah gelas ukur seperti terlihat pada gambar berikut:

Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s² tentukan berat semu benda di dalam air!

Pembahasan
Data :
m_{_b} = 500 g = 0,5 kg
m_{_f} = 200 g = 0,2 kg
Berat benda di fluida (berat semu) adalah berat benda di udara dikurangi gaya apung (Archimides) yang diterima benda. Besarnya gaya apung sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan yaitu berat dari 200 ml air = berat dari 200 gram air (ingat massa jenis air = 1 gr/cm³ = 1000 kg/m³).

8) Berat sebuah benda ketika ditimbang di udara adalah 500 N. Jika beratnya diair hanya 400 N, maka berapakah massa jenis benda tersebut ?

9) Sebuah batu dilempar kedalam danau yang dalam. selama batu itu tenggelam makin dalam apakah gaya apung pada batu itu bertambah, berkurang, atau tetap?
- berkurang, karena gaya keatas yang bekerja pada benda lebih kecil daripada berat benda

10) Jika benda yang identik dicelup seluruhnya dalam bejana berisi cairan identik, di Jakarta dan Alaska dimanakah benda akan mengalami gaya yang lebih besar?
- menurut kelompok kita sama, karena semuanya identik (cairan dan benda) kemudian gravitasi yang berpengaruh dibelahan bumi manapun juga sama. ini mengacu HUKUM ARCHIMEDES