Fisika Dasar

KELOMPOK 2M Huda Ardo

M Mu’tasim billahVesty Anis Triana

Ita RositaKhaerunnisa Apriani

Santi SusilawatiGadis Fujiastuti

Ayu NopitaMoethia

Fika Hilmiatu DAzmi Indillah

Dian Aulia Rahma

FLUIDA STATIS

Pengertian Fluida StatisFluida statis adalah fluida yang tidak bergerak atau dalam keadaan diam.Misalnya: air dalam gelas, air di kolam renang dan air danau.

2. Massa JenisRapat massa adalah massa fluida persatuan volum pada temperatur dan tekanan tertentu.Disimbolkan dengan ρ (rho).

cat: ρ = massa jenis benda (kg.m = massa benda (kg)v = volum (

Berat jenis benda (ϒ) adalah perbandingan antara berat benda dan volum benda.Berat benda adalah hasil kali antara massa jenis dan percepatan gravitasi.

Cat: ϒ = berat jenis (N/ (SI), kg/ (MKS)) Ρ = rapat massa (kg / (SI), kgm (MKS)) g = percepatan gravitasi (m/)

ρ=𝑚𝑣

=𝑘𝑔𝑚3

ϒ = ρ . g

Tekanan adalah gaya normal (tegak lurus) yang bekerja pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang tersebut.

Tekanan dalam fluida bekerja tegak lurus terhadap permukaan, baik permukaan tegak, mendatar, atau miring.

Tekanan termasuk besaran skalar karena tekanan tidak mempunyai arah.

Tekanan

Tekanan adalah gaya per satuan luas sehingga dapat dirumuskan :

Ket : P = tekanan (atm) F = gaya (N) A = luas permukaan

p = F A

Aplikasi tekanan• Pengukuran tekanan darah• Pompa Hidrolik yang biasanya dipakai di bengkel-bengkel• sepatu luncur es yang dipakai pemain ski, pemain ski

harus menggunakan sepatu ski yang memiliki luas bidang cukup besar. Ini agar tekanan yang diberikan pemain ski yang berdiri pada sepatu ski tidak membuat salju mencair, sehingga pemain ski dapat meluncur di atas salju.

• Penggunaan hak tinggi dan hak biasa pada sepatu, jika kedua jenis sepatu itu dipakai di atas tanah lembek, akan terlihat perbedaan kedalamannya.

1) Mata pisau dibuat tipis (permukaan kecil) agar memberi tekanan besar pada benda sehingga mudah memotong2) Ujung jarum dibuat runcing supaya memberikan tekanan yang besar dan memudahkan untuk menusuk3) Alas meja dibuat rata untuk memberikan tekanan yang kecil pada permukaan lantai sehingga tidak merusak lantai4) Ujung paku dibuat runcing agar memberikan tekanan yang besar dan mudah menancap pada kayu/ papan

Tekanan Hidrostatis

Jadi, tekanan hidrostatis adalah tekanan zat cair yang hanya disebabkan oleh beratnya sendiri.

TekananHidrostatis

Hidrostatis: Zat cair yang diam.

Tekanan: Gaya normal (tegak lurus) yang bekerja pada suatu bidang di bagi dengan luas bidang tersebut.

Penurunan rumus tekanan Hidrostatis• Contoh pada balok bayangkan luas penampang persegi panjang (p x l) yang terletak pada kedalaman h dibawah permukaan zat cair (masa jenis = ρ). Volume zat cair didalam balok adalah m= ρ x V = ρ x p x l x h berat zat cair di dalam balok F = m x g = ρ x p x l x h x gTekanan zat cair di sembarang titik Ph = F/A = ρ x p x l x h x g/p x l = ρ x g xhJadi, tekanan hidrostatis zat cair (Ph) dengan massa jenis ρ pada kedalaman h dirumuskan:

h

pl

Ph = ρ x g x h

Tekanan Gauge

• Tekanan gauge adalah selisih antara tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan atmosfer (tekanan udara luar).

tekanan mutlak = tekanan gauge + tekanan atmosfer

P = Pgauge + PatmContoh:

Sebuah ban yang mengandung udara dengan tekanan gauge 2atm (di ukur oleh alat ukur) memiliki tekanan mutlak kira-kira 3atm. Ini karena tekanan atmosfer pada permukaan laut kira-kira 1atm.

Tekanan Mutlak pada Suatu Kedalaman Zat Cair

Pada lapisan atas zat cair bekerja tekanan atmosfer. Atmosfer adalah

lapisan udara yang menyelimuti bumi. Pada tiap bagian atmosfer bekerja gaya tarik gravitasi. Makin ke bawah, makin berat lapisan

udara yang diatasnya. Oleh karena itu, makin rendah suatu tempat, makin tinggi tekanan atmosfernya. Di permukaan laut, tekanan atmosfer bernilai kira-kira 1 atm atau 1,01 x 10^5

Tekanan pada permukaan zat cair adalah tekanan atmosfer(P0)dan tekanan hidrostatis zat cair pada kedalaman h adalah ρgh, maka tekanan mutlak pada kedalaman h di rumuskan oleh

P = Po +ρgh

P0

P

hZat cair

Hukum Pokok Hidrostatika• Semua titik yang terletak pada bidang datar

yang sama di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan (mutlak) yang sama.

Pembuktian/ percobaan: pada sebuah tabung di buat 4 lubang dengan posisi dan ketinggian yang sama, plester lubang tersebut, lalu isi tabung dengan air, setelah itu buka plester dan amati kekuatan pancaran air. *hasil pengamatan: air yang keluar dari ke empat lubang tersebut memiliki kecepatan dan kekuatan pancaran yang sama.

Alat Ukur Tekanan Gas

• ManometerPA = PB atau Pgas = P0 +ρgh

• Barometer PA = PB atau P0 = ρgh

*dengan ρ adalah massa jenis raksa dan h adalah tinggi kolom raksa

HUKUM PASCAL

Hukum Pascal dikemukakan oleh Blaise Pascal (1623-1662 yang mengatakan

bahwa “tekanan yang diberikan zat cair pada ruang tertutup akan diteruskan ke

segala arah dengan sama besar”.

Menurut Hukum Pascal, besar tekanan pada tabung kecil maupun pada tabung besar adalah sama, sehingga berlaku persamaan berikut:

P1 = P2

F1 = F2

A1 A2

dengan : F1 : gaya angkat pada tabung 1

F2 : gaya angkat pada tabung 2

A1 : luas permukaan pada tabung 1

A2 : luas permukaan pada tabung 2

Penerapan Hukum Pascal

• Dongrak HidrolikPrinsip kerja dongkrak hidrolik adalah dengan memanfaatkan hukum Pascal. Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung yang berhubungan yang memiliki diameter yang berbeda ukurannya.

Rem Hidrolik

• Dasar kerja pengereman adalah pemanfaatan gaya gesek dan hukum Pascal. Tenaga gerak kendaraan akan dilawan oleh tenaga gesek ini sehingga kendaraan dapat berhenti .Rem hidraulik paling banyak digunakan pada mobil-mobil penumpang dan truk ringan.

Pompa Hidrolik

• Pompa hidraulik menggunakan kinetik energi dari cairan yang dipompakan pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk lain (energi tekan). Pompa ini berfungsi untuk mentransfer energi mekanik menjadi energi hidraulik.

Sejarah Archimedes

• Archimedes adalah seorang ilmuwan yang hidup sebelum masehi (287-212 SM). Archimedes telah menemukan adanya gaya tekan ke atas atau gaya apung yang terjadi pada benda yang berada dalam fluida (air).

Bunyi Hukum Archimedes

gVFA

“Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat benda zat cair yang dipindahkan”

FA = Gaya ke atas (N)

ρ = massa jenis zat cair

g = percepatan gravitasi (ms-2)

V = Volume zat cair (m3)

Pengaruh Pengurangan Berat Benda oleh Gaya Archimedes

• Terapung• Melayang• Tenggelam

Terapung (ρb< ρf)

0FgmF ba gVgV bbtf

f

bbt

VV

Vt = volume benda yang tercelupVb = volume benda total

Melayang (ρb = ρf)

0F

gmF ba

gVgV bbtf

btf

Vt = volume benda yang tercelupVb = volume benda total

bt VV

Tenggelam (ρb > ρf)

0F

gmNF ba

gVNgV bbtf

gVgVN fbb

Vt = volume benda yang tercelupVb = volume benda total

Aplikasi oleh Gaya Archimedes

• Hidrometer• Kapal selam• Galangan kapal• Balon udara dan jembatan ponton

Hidrometer

Hidrometer adalah sebuah yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair

Kapal Selam

Galangan Kapal

Galangan kapal tempat untuk memperbaiki kapal terutama bagian bawah

Balon Udara dan Jembatan Ponton

TEGANGAN PERMUKAAN

Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda. Apabila ;F = gaya (newton) L = panjang benda (m),

y = tegangan-permukaan, Maka y = F/L

tegangan permukaan dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air.

Y = F / 2l

Zat cair yang

bersentuhan dengan udaraSuhu (oC)

Tegangan Permukaan

(mN/m = dyn/cm)

Air 0 75,60

Air 20 72,80

Air 25 72,20

Air 60 66,20

Air 80 62,60

Air 100 58,90

Air sabun 20 25,00

Minyak Zaitun 20 32,00

Air Raksa 20 465,00

Oksigen -193 15,70

Neon -247 5,15

Helium -269 0,12

Aseton 20 23,70

Etanol 20 22,30

Gliserin 20 63,10

Benzena 20 28,90

Berdasarkan data Tegangan Permukaan, tampak bahwa suhu mempengaruhi nilai tegangan permukaan fluida. Umumnya ketika terjadi kenaikan suhu, nilai tegangan permukaan mengalami penurunan (Bandingkan nilai tegangan permukaan air pada setiap suhu. Lihat tabel). Hal ini disebabkan karena ketika suhu meningkat, molekul cairan bergerak semakin cepat sehingga pengaruh interaksi antar molekul cairan berkurang. Akibatnya nilai tegangan permukaan juga mengalami penurunan.

Gejala kapilaritas

Kapilaritas merupakan gejala naik atau turunnya suatu zat cair (fluida) dalam suatu pipa kapiler. Gejala kapilaritas dipengaruhi oleh gaya kohesi, adhesi, dan tegangan permukaan. Tegangan permukaan fluida dihasilkan oleh gaya permukaan (F) yang bekerja di sekeliling permukaan fluida (L=2лr) maka ; y = F/2 rdengan demikian gaya permukaan fluidaF = 2r y

Jadi, ketinggian fluida dalam pipa kapiler sesuai rumus:

, maka

AplikasiDalam bidang farmasi :

1. Dalam pembuatan emulsi.Emulgator berfungsi untuk menurunkan tegangan permukaan antara 2 zat, agar kedua zat tersebut dapat bercampur.

2. Agar gel atau krem tidak berjamur karena lembab, maka diperlukan senyawa pengatur tegangan permukaan atau koloid pelindung sebagai penstabil koloid.