Fluida Statis

College Loan Consolidation Tuesday, March 17th, 2015 - Kelas XI

Fluida statis adalah fluida yang tidak mengalami perpindahan bagian-bagiannya. Pada keadaan ini, fluida statis memiliki sifat-sifat seperti memiliki tekanan dan tegangan permukaan.

Advertisment

Tekanan Pada Fluida Statis

Tekanan dalam fisika didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang persatuan luas bidang tersebut. Bidang atau permukaan yang dikenai gaya disebut bidang tekan, sedangkan gaya yang diberikan pada bidang tekanan disebut gaya tekan. Secara matematis tekanan dirumuskan dengan persamaan berikut.

p = \frac{F}{A}

Keterangan:

p : tekanan (Pa)
F : gaya tekan (N)
A : luas bidang tekan (m2)

Tekanan adalah suatu besaran skalar. Satuan internasional (SI) dari tekanan adalah pascal (Pa). Satuan ini dinamai sesuai dengan nama ilmuwan Prancis, Blaise Pascal. Satuan-satuan lain adalah bar ( 1 bar = 1,0 x 105 Pa), atmosfer (1 atm = 101,325 Pa) dan mmHg (760 mmHg = 1 atm). Tekanan pada fluida statis zat cair dikelompokkan menjadi dua, yaitu tekanan pada ruang tertutup dan ruang terbuka.

Tekanan Fluida Statis Zat Cair dalam Ruang Tertutup

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah. Berdasarkan hukum ini diperoleh prinsip bahwa dengan gaya yang kecil dapat menghasilkan suatu gaya yang lebih besar. Prinsip-prinsip hukum Pascal dapat diterapkan pada alat-alat seperti pompa hidrolik, alat pengangkat air, alat pengepres, alat pengukur tekanan darah (tensimeter), rem hidrolik, dongkrak hidrolik, dan dump truk hidrolik.

Penerapan hukum Pascal dalam suatu alat, misalnya dongkrak hidrolik, dapat dijelaskan melalui analisis seperti terlihat pada gambar berikut.

Fluida statis (Prinsip kerja dongkrak hidrolik)Prinsip kerja dongkrak hidrolik

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.

p =  p2

\frac{F_{1}}{A_{1}}=\frac{F_{2}}{A_{2}}

F_{1}=\frac{A_{1}}{A_{2}}F_{2}

Jika penampang pengisap dongkrak hidrolik berbentuk silinder dengan diameter tertentu, maka persamaan di atas dapat pula dinyatakan sebagai berikut.

Karena A1\frac{\pi d_{1}^{2}}{4}   dan A2\frac{\pi d_{2}^{2}}{4}  , maka

F_{1}=\frac{A_{1}}{A_{2}}F=\left ( \frac{d_{1}}{d_{2}} \right )^{2}F_{2}

Keterangan:

F1 : gaya pada piston pertama
F2 : gaya pada piston kedua
A1 : luas penampang piston pertama
A2 : luas penampang piston kedua
d1 : diameter piston pertama
d2 : diameter piston kedua

Tekanan Fluida Statis dalam Ruang Terbuka (Tekanan Hidrostatis)

Tekanan Fluida Statis dalam Ruang Terbuka (Tekanan Hidrostatis)Zat cair dapat dianggap tersusun atas lapisan-lapisan air

Untuk memahami tekanan hidrostatis, anggap zat terdiri atas beberapa lapisan. Setiap lapisan memberi tekanan pada lapisan di bawahnya, sehingga lapisan bawah akan mendapatkan tekanan paling besar. Karena lapisan atas hanya mendapatkan tekanan dari udara (atmosfer), maka tekanan pada permukaan zat cair sama dengan tekanan atmosfer.

ph = \frac{F}{A}\frac{W}{A} = \frac{mg}{A}

Karena m =  ρ x V , maka ph = \frac{\rho Vg}{A}

kita ketahui bahwa volume merupakan hasil perkalian luas alas (A) dengan tinggi (h). Oleh karena itu, persamaan di atas dapat ditulis seperti berikut.

ph\frac{\rho g A h}{A} = ρ g h

kita tidak boleh mengukur tekanan udara pada ketinggian tertentu menggunakan rumus ini. Hal ini disebabkan karena kerapatan udara tidak sama di semua tempat. Makin tinggi suatu tempat, makin kecil kerapatan udaranya. Untuk tekanan total yang dialami dasar bejana pada ketinggian tertentu dapat dicari dengan menjumlahkan tekanan udara luar dengan tekanan hidrostastis.

ptotal = p0 + ph

Keterangan:

ph : tekanan yang dialami zat cair/tekanan hidrostastis (Pa)
p0 : tekanan udara luar
ρ : massa jenis zat cair (kg/m3)
g : percepatan gravitasi bumi (m/s2)
h : kedalaman/tinggi titik ukur dari permukaan (m)

Mari berdiskusi tentang "Fluida Statis"

free web tracker