1. FLUIDA
Fluida merupakan zat alir , yaitu zat
dalam keadaan biasa bisa mengalir.
Yang termasuk fluida yaitu : zat cair
dan zat gas. Fluida dibedakan
menjadi fluida statik dan dinamik.
2. 1. Fluida Statik
a. Tekanan
Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada
suatu benda tiap satuan luas benda itu.atau ditulis
dengan persamaan :
Keterangan :
P = tekanan pada benda (Pa = N/m2)
F = gaya (N)
A = luas permukaan benda yang mendapat gaya
(m2)
1 bar = 76 cmHg = 1,01 .105 Pa
3. Contoh soal
Seorang pemain ski bermassa 50 kg mengenakan
sepatu yang luas permukaannya 25 cm2 . Tentukan
besar tekanan saat kedua kaki pemain ski berada di
atas lantai (g = 10 m/s2)!
Pembahasan:
Diketahui:
m = 50 kg
A = 25 cm2 = 2,5 x 10-3 m2
Ditanya: P ...?
Jawab :
4. b. Tekanan Hidrostatis
Tekanan hidrostatis merupakan tekanan pada fluida
tak bergerak yang diakibatkan oleh adanya gravitasi.
Tekanan pada kedalaman h dalam suatu fluida
memiliki massa jenis ρ, dinyatakan dengan
persamaan
Ph = ρ . g h
dimana :
Ph = tekanan hidrostatis
ρ = massa jenis (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = kedalaman (m)
5. Contoh soal
Seorang penyelam berada pada kedalaman 25 m di
bawah permukaan laut. Jika massa jenis air laut
1,2x103 kg/m3, tentukan tekanan hidrostatis yang
dialami penyelam tersebut!
Diketahui:
h = 25 m
ρ = 1,2x 103 kg/m3
Ditanya: Ph ...?
Jawab:
Ph = ρ.g.h
7. Contoh Soal
Sebuah benda berada pada kedalaman 25 m di
bawah permukaan air. Jika massa jenis air 1000
kg/m3 dan tekanan atmosfer 1.105 N/m2,
tentukan tekanan yang dialami benda!
8. c. Hukum-hukum Fluida Static
1) Hukum Utama Hidrostatis (HUH)
Hukum utama hidrostatis menyatakan bahwa:
Semua titik yang terletak pada satu bidang
datar dalam satu zat cair memiliki tekanan
yang sama.
PA = PB = PC
9. Gambar 1.2 Semua titik pada bidang datar
memiliki tekanan sama Hukum utama
hidrostatis dapat diterapkan untuk menentukan
massa jenis zat cair dengan menggunakan pipa
U. Sesuai hukum utama hidrostatis:
11. Contoh soal
Sebuah pipa U di isi air, kemudian pada salah satu
kakinya dituang oli. Pada keadaan Seimbang, tinggi
air 3,4 cm dan tinggi minyak 4 cm. Hitung massa
jenis oli!
Diketahui:
h air = 3,5 cm
h oli = 4 cm
Ditanya: ρ oli = ..........?
Jawab
12. 2) Hukum Pascal
Hukum Pascal menyatakan, “ Tekanan yang
diberikan suatu fluida dalam ruang tertutup
akan diteruskan kesegala arah sama rata”. Alat
di bawah membuktikan kebenaran hukum
Pascal. Ketika penghisap ditekan air akan
memancar keluar melalui lubang-lubang pada
permukaan dengan kecepatan sama dan
tekanan diteruskan oleh air kesegala arah.
13. Penerapan hukum Pascal antara lain, rem
hidrolik, pompa hidrolik, dongkrak hidrolik
Keterangan :
P1 = tekanan pada penampang 1
P2 = tekanan pada pnampang 2
F1 = gaya pada penampang 1
F2 = gaya pada penampang 2
A1 = luas penampang 1
A = luas penampang 2
14. Contoh soal :
Penampang sebuah pompa hidrolik berbentuk
silinder diametemya 16 cm dan 40 cm. Bila
pengisap kecil ditekan dengan gaya 64 N,
tentukan gaya yang dihasilkan pengisap besar!
15. 3) Hukum Archimedes
Hukum Archimedes menyatakan, suatu benda yang
dicelupkan dalam suatu fluida mengalami gaya keatas
sebesar fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.
Fa = Wzat cair yang dipindahkan
Fa = ρ.g.Vcelup
Dimana:
Fa = gaya keatas (N)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
Vcelup = volume benda tercelup (m3)
g = percepatan gravitasi ( m/s2)
16. Benda yang dicelupkan kedalam zat cair akan
tenggelam, melayang, dan terapung tergantung
dengan massa jenisnya.
a) benda terapung
Fa > Wbenda
ρ fluida > ρ benda
b) benda melayang
Fa = W benda
ρ fluida = ρ bendac) benda tenggelam
Fa < W benda
ρ fluida < ρ benda
17. Gaya apung adalah gaya berarah keatas yang
dikerjakan fluida pada benda yang tercelup
sebagian atau seluruhnya dalam fluida. Gaya
apung adalah selisih berat benda diudara Wu
dengan berat benda dalam fluida Wf.
Fa = Wu – Wf
Kasus untuk benda mengapung.
Jika volume benda yang tercelup dalam zat cair
adalah Vbc dan volume benda total adalah Vb
maka:
18. Jika tinggi benda yang tercelup dalam zat cair adalah hbc
dan tinggi benda total adalah hb maka:
19. Contoh soal :
Sebuah balok di udara beratnya 30 N dicelupkan
ke dalam air beratnya menjadi 20 N. Hitunglah
massa jenis balok!
Pembahasan:
20. Contoh soal 2
Balok kayu terapung dengan ¾ bagian
volumenya berada di atas permukaan air. Jika
massa jenis air 1000 kg/m3, tentukan massa
jenis balok kayu!
21. Penerapan hukum Archimedes, antara lain:
kapal laut, kapal selam, hidrometer, balon
udara, galangan kapal dan jembatan ponton.
22. Tegangan Permukaan
• Tegangan permukaan merupakan
perbandingan antara gaya tegangan
permukaan F dan panjang permukaan d.
• Seutas kawat lurus dengan panjang l
23. • Contoh tegangan permukaan zat cair: pisau
silet dan jarum yang dapat mengapung di air,
nyamuk dapat hinggap di atas air, tetes air
yang jatuh pada permukaan kaca berbentuk
bola.
24. Adhesi dan Kohesi
• Adhesi adalah gaya tarik menarik antara
molekul-molekul zat yang tidak sejenis.
Kohesi adalah adalah gaya tarik-menarik
antara molekul yang sejenis.
• Jika adhesi lebih besar dari pada kohesi maka
permukaan (meniskus) zat cair dalam pipa
kapiler cekung, misalnya pada pipa yang diisi
dengan air
25. • Sebaliknya jika gaya kohesi lebih besar maka
permukaan zat cair dalam pipa kapiler akan
cembung, misalnya pipa yang diisi dengan air
raksa (pipa kanan)
• Gambar 1.11 Meniskus cekung dan cembung
26. . Kapilaritas
• Kapilaritas ialah peristiwa naik atau
turunnya permukaan zat cair pada pipa
sempit (pipa kapiler).
• Air di dalam pipa kapiler naik karena adhesi
antara partikel air dan partikel kaca lebih
besar dari kohesi antar partikel air. Raksa di
dalam pipa kapiler turun karena adhesi antara
partikel raksa dan partikel kaca lebih kecil
daripada kohesi antar partikel raksa
28. • Sehingga naik atau turunnya permukaan zat
cair dalam pipa kapiler, y, dinyatakan dengan:
dengan y = kenaikan/penurunan permukaan zat cair
(m)
γ= tegangan permukaan (N/m)
θ= sudut kontak
g = percepatan gravitasi (m/s2)
r = jari-jari (m)
ρ = massa jenis cairan (kg/m3)
29. Contoh soal
• Sebuah pipa kapiler jari-jari 1 mm dimasukkan ke
dalam fluida yang mempunyai massa jenis 800
kg/m3, ternyata kenaikan fluida di dalam pipa kapiler
4 cm. Jika sudut kontak 60° dan g= 10 m/s2, tentukan
tegangan permukaan fluida
30. Manfaat kapilaritas antara lain
1). naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor
2). sifat menghisap cairan beberapa benda (kain
dan kertas isap)
3). naiknya air dari akar menuju bagian atas
(daun-daun) melalui pembuluh kayu dalam
batang kayu
31. Masalah yang ditimbulkan kapilaritas:
1) merembesnya air hujan yang mengenai
dinding luar melalui pori-pori dinding yang
berfungsi sebagai pipa kaliler.
2) naiknya air dari dinding bawah rumah
melalui bata menuju ke atas dan membasahi
dinding sehingga dinding rumah menjadi berair
(lembab
32. Viskositas
• Viskositas adalah kekentalan fluida yang
menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam
fluida.
Keterangan :
v = kecepatan terminal (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
r = jari-jari(m)
η= koefisien viskositas (Pa.․)
ρb= massa jenis benda (kg/m3)
ρf = massa jenis fluida (kg/m3)
34. Soal 1
Berikut ini tentang tekanan mutlak yang dialami
sebuah benda di dalam kolam yang berada pada
kedalaman h dari permukaan air. Pernyataan yang
benar adalah ....
A. tekanan total sebanding dengan h
B. tekanan total berbanding terbalik dengan h
C. tekanan total mempunyai hubungan linear
dengan h
D. tekanan total tidak tergantung h
E. tekanan total tidak tergantung nilai g
35. Soal 2
• Berikut ini adalah gambar bejana
berhubungan yang berisi air. tekanan
hidrostatis yang paling besar berada di titik ....
A. P
B. B. Q
C. C. R
D. D. S
E. E. T
36. Soal 3
Tekanan hidrostatis dinding kolam pada
kedalaman 0,3 m dengan massa jenis air 1
gram/cm3 dan g = 10 m/s2 adalah ... N/m2.
A. 30.000
B. 3.000
C. 300
D. 30
E. 3
37. Soal 4
Suatu tempat di dasar danau memiliki
kedalaman 5 meter. Tekanan hidrostatis di
tempat tersebut adalah
A. 5 x 104 Pa
B. B. 10 x 10 4Pa
C. C. 15 x 104 Pa
D. D. 20 x 104 Pa
E. E. 25 x 104 Pa
38. Soal 5
Naik turunnya permukaan air dalam pipa kapiler
dipengaruhi oleh ....
(1) massa jenisnya
(2) percepatan gravitasi bumi
(3) tegangan permukaan
(4) kecembungan permukaan
Pernyataan yang benar adalah ....
A. (1), (2), dan (3)
B. B. (1)dan (3)
C. C. (2) dan (4)
D. D. (4)
E. E. (1), (2), (3), dan (4)
39. Soal 6
Seekor ikan menyelam di air laut (massa jenis =
920kg/m3) mengalami tekanan hidrostatis1,5 kali
tekanan atmosfer. Kedalaman ikan tersebut
adalah....
A. 8,6 m
B. B. 10,5 m
C. C. 12,2 m
D. D. 16,3 m
E. E. 18,4 m
40. Soal 7
Apabila benda yang terapung di air massanya m
mendapatkan gaya ke atas maka ....
A. Fa > mg,
B. B. Fa = m
C. C. Fa < mg,
D. D. Fa <m
E. E. Fa = mg
41. Soal 8
Besarnya tekanan hidrostatis yang dialami oleh
suatu benda yang berada di dalam air
tergantung oleh....
A. keadaan benda dalam air
B. bentuk wadah zat cair
C. volume zat cair
D. kedalaman benda dalam zat cair
E. posisi benda dalam air
42. Soal 9
Sebuah dongkrak hidrolik masing-masing
penampangnya berdiameter 4 cm dan 120 cm,
Gaya minimum yang harus dikerjakan pada
penampang kecil dongkrak tersebut untuk
mengangkat mobi l yang beratnya 9000 N adalah ....
A. 5N
B. 10 N
C. 15N
D. 20 N
E. 25 N
43. Soal 10
Sebuah pipa U mula-mula diisi dengan raksa (massa
jenis = 13600 kg /m3). Jika kemudian air setinggi 68
cm dituangkan ke dalam kaki kanan, kenaikan tinggi
raksa dalam pipa kiri dibandingkan tingginya semula
adalah ....
A. 0,5 cm
B. B. 1,0 cm
C. C. 1,5 cm
D. D. 2,0 cm
E. E. 2,5 cm
44. Soal 11
Raksa pada bejana berhubungan mempunyai selisih
permukaan 2 cm (massa jenis =13,6 g/cm3). Kaki
sebelah kiri berisi zat cair yang tingginya 25 cm,
berarti massa jenis zat cair itu adalah ....
A. 800 kg m-3
B. 1030 kg m-3
C. 1088 kg m-3
D. 1300 kg m-3
E. 1360 kg m-3
45. Soal 12
Sebuah benda dimasukkan ke dalam air.
Temyata 25% dari benda terapung di atas
permukaan air. Massa jenis benda tersebut
adalah
A. 0,25 g/cm3
B. 0,40 g/cm3
C. 0,50 g/cm3
D. 0,60 g/cm3
E. 0,75 g/cm3
46. Soal 13
Jarum dapat terapung pada permukaan air karena
....
A. massa jenis jarum lebih kecil dari pada air
B. massa jenis jarum lebih besar dari pada air
C. gaya apung Archimedes
D. beret jenis jarum sama dengan berat jenis air
E. tegangan permukaan air
47. Soal 14
Sebuah balok di udara beratnya 40 N. Ketika
dicelupkan ke dalam air beratnya menjadi 30 N.
Massa jenis balok tersebut adalah ....
A. 1000 kg /m3
B. 2000 kg /m3
C. 3000 kg /m3
D. 4000 kg /m3
E. 5000 kg /m3
48. Soal 15
Drum yang memiliki volume rata-rata 450 liter
digunakan untuk membuat jembatan ponton.
Jika setiap drum menopang gaya 1500 N, bagian
drum yang tercelup sebesar ... bagian.
A. ¾ B. 2/3
B. C. ½
C. D. 1/3
D. E. ¼
49. Kerjakan soal-soal di bawah ini dengan baik
dan benar!
1. Di dalam sebuah bejana yang terbuat dari kaca
diisi air setinggi 100 cm. Bila luas penampang
dasar tabung 100 cm2, tentukan:
a. Gaya hidrostatik pada dasar bejana
b. tekanan hidrostatika pada dasar bejana
Jawab:
a. ..........................................................................
..........................................................................
b. .........................................................................
.........................................................................
50. 2. Sebuah balok di udara beratnya 60 N, ketika
dicelupkan ke dalam air beratnya menjadi 30 N.
Hitung massa jenis balok tersebut
Jawab:
............................................................................
....................................................................
...............................................................
3. Pipa U mula-mula diisi air, kemudian salah satu
kakinya diisi minyak setinggi 12,5 cm, ternyata
selisih tinggi minyak dan air 2,5 cm. Hitung
massa jenis minyak!
Jawab:
................................................................................
................................................................................
..................................................
51. 4. Sebuah tabung yang luas dasarnya 10 cm2, dimasukkan 3000 cm3 air ke
dalamnya. Hitunglah:
a. tinggi air dalam tabung tersebut
b. besar tekanan hidrostatis pada dasar tabung
Jawab:
a. ..............................................................................................................
.....
...................................................................................................................
b.
.....................................................................................................................
5. Sebuah logam berbentuk balok memiliki dimensi 0,4m x 0,5m x 0,2m
dan massa jenis 5000 kg/m3. Hitunglah tekanan maksimum dan
minimum yang dapat dikedakan logam tersebut pada suatu
permukaan datar (g = 10 m/s2)!
Jawab:
.................................................................................................................
...............................
...........................................................................................
