STATIKA FLUIDA
1. Massa Jenis
Salah satu sifat penting suatu zat adalah massa jenis yang didefinisikan sebagai massa per satuan volume. Dalam Sistem SI, satuan massa jenis adalah kilogram per meter kubik.
Sedangkan tekanan P di suatu ketinggian y di atas permukaan laut didefinisikan oleh : 
dimana : g = 9,8 m/s2
P0 = 1,01 x 105 Pa
ρ0 = 1,20 kg/m3
4 Prinsip Pascal dan Prinsip Archimedes
Prinsip Pascal dinyatakan sebagai berikut : “Tekanan yang dilakukan di dalam zat cair yang tertutup diteruskan ke setiap bagian dari zat cair dan dinding-dinding tempat fluida tanpa mengalami perubahan nilai.”
Prinsip Archimedes dinyatakan sebagai berikut : “Setiap benda yang terendam seluruhnya atau sebagian di dalam fluida mendapat gaya apung berarah ke atas, yang besarnya adalah sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda ini.”
5 Tegangan Permukaan
Berikut ini ada beberapa contoh yang berhubungan dengan tegangan permukaan :
1. Lengkungan kawat sehingga membentuk suatu loop lingkaran.
Bentangan benang sepanjang diameternya. Celupkan loop kawat tersebut dalam larutan sabun, lalu angkat dalam posisi mendatar. Akan terlihat lapisan sabun terbentang pada loop. Akan terlihat juga bahwa benang membagi lapisan menjadi dua bagian. Benang berbelok-belok tidak lurus.
Selanjutnya tusuk salah satu bagian. Akan terlihat bahwa benang akan tertarik pada lapisan sabun yang tidak robek membentuk suatu busur. Hal tersebut membuktikan adanya gaya kohesi molekul sabun (tegangan permukaan).
2. Celupkan loop kawat dalam larutan sabun. Angkat loop tersebut dari larutan sabun sehingga tampak suatu lapisan sabun pada loop kawat. Ambil sehelai benang dan buat suatu loop kecil dari benang itu. Letakkan loop benang di atas lapisan sabun. Tusuk lapisan sabun dalam loop benang. Terlihat loop benang membentuk suatu lingkaran. Di sini gaya kohesi lapisan sabun akan menarik benang sehingga benang menjadi tegang.
3. Pada waktu sebatang kuas direndan di dalam air, akan terlihat bulu-bulunya terpisah. Namun ketika diangkat, terlihat bulu-bulunya melekat satu sama lain. Hal itu disebabkan adanya gaya kohesi molekul air (tegangan permukaan) yang cenderung menarik bulu-bulu itu menjadi satu.
1 Konsep-konsep Umum Mengenai Aliran Fluida
Ciri umum aliran fluida :
- Aliran fluida dapat merupakan aliran tunak atau tak tunak. Bila kecepatan v di setiap titik adalah konstan di dalam waktu, maka gerak fluida tersebut dikatakan aliran tunak. Di dalam aliran tak tunak, seperti di dalam gelombang air pasang, kecepatan v adalah sebuah fungsi dari waktu.
- Aliran fluida dapat merupakan aliran rotasional atau tak rotasional. Jika elemen fluida di setiap titik tidak mempunyai kecepatan sudut terhadap titik tersebut, maka aliran fluida tersebut adalah aliran rotasional. Jika kincir air yang kecil yang dicelupkan di dalam fluida yang bergerak, bergerak tanpa berotasi, maka gerak tersebut adalah tak rotasional.
- Aliran fluida dapat termampatkan atau tak termampatkan. Cairan-cairan biasanya dapat ditinjau sebagai yang mengalir secara tak termampatkan.
- Aliran fluida dapat merupakan aliran kental atau tak kental. Viskositas gerak fluida adalah analogi dari gesekan di dalam gerak benda padat. Viskositas memperkenalkan gaya-gaya tangensial diantara lapisan-lapisan fluida di dalam gerak relatif dan mengakibatkan disipasi tenaga mekanis.
Persamaan di atas disebut juga sebagai Persamaan Bernoulli. Persamaan Bernoulli sangat berguna untuk penggambaran kualitatif berbagai jenis aliran fluida. Persamaan Bernoulli di atas di kenal sebagai persamaan untuk aliran lunak, fluida inkompresibel dan nonviskos. Persamaan diatas juga membuktikan bahwa hukum kekekalan energi mekanik berlaku juga untuk fluida dengan aliran lunak dan tidak ada gesekan dalam fluida. Akan tetapi, persamaan Bernoulli seringkali tidak tepat apabila dibandingkan dengan hasil-hasil eksperimen. Gas seperti udara hampir tidak inkompresibel dan air mempunyai viskositas. Hal itu membuat tidak validnya asumsi hukum kekekalan energi mekanik.
1. Massa Jenis
Salah satu sifat penting suatu zat adalah massa jenis yang didefinisikan sebagai massa per satuan volume. Dalam Sistem SI, satuan massa jenis adalah kilogram per meter kubik.
Tabel Massa Jenis
Tabel massa jenis, menunjukan beberapa massa jenis bahan. Dalam tabel tersebut massa jenis ditetapkan pada suhu dan tekanan tertentu, karena kedua besaran ini mempengaruhi massa jenis meskipun pengaruhnya sangat kecil untuk zat padat dan cair.
*) Massa jenis ditetapkan pada suhu nol derajat celcius dan tekanan 1 atm, kecuali disebutkan lain.
*) Massa jenis ditetapkan pada suhu nol derajat celcius dan tekanan 1 atm, kecuali disebutkan lain.
2 Tekanan dalam Fluida
Perbandingan antara besar gaya tekan fluida dengan luas permukaan yg ditekannya disebut sebagai tekanan di dalam fluida. Dalam Sistem SI, satuan tekana adalah pascal = N/m2.
Perbandingan antara besar gaya tekan fluida dengan luas permukaan yg ditekannya disebut sebagai tekanan di dalam fluida. Dalam Sistem SI, satuan tekana adalah pascal = N/m2.
3 Tekanan Hidrostatik
Tekanan hidrostatik yaitu tekanan yang disebabkan oleh fluida diam, didefinisikan oleh :
Sedangkan tekanan P di suatu ketinggian y di atas permukaan laut didefinisikan oleh : dimana : g = 9,8 m/s2
P0 = 1,01 x 105 Pa
ρ0 = 1,20 kg/m3
4 Prinsip Pascal dan Prinsip Archimedes
Prinsip Pascal dinyatakan sebagai berikut : “Tekanan yang dilakukan di dalam zat cair yang tertutup diteruskan ke setiap bagian dari zat cair dan dinding-dinding tempat fluida tanpa mengalami perubahan nilai.”
Prinsip Archimedes dinyatakan sebagai berikut : “Setiap benda yang terendam seluruhnya atau sebagian di dalam fluida mendapat gaya apung berarah ke atas, yang besarnya adalah sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda ini.”
5 Tegangan Permukaan
Berikut ini ada beberapa contoh yang berhubungan dengan tegangan permukaan :
1. Lengkungan kawat sehingga membentuk suatu loop lingkaran.
Bentangan benang sepanjang diameternya. Celupkan loop kawat tersebut dalam larutan sabun, lalu angkat dalam posisi mendatar. Akan terlihat lapisan sabun terbentang pada loop. Akan terlihat juga bahwa benang membagi lapisan menjadi dua bagian. Benang berbelok-belok tidak lurus.
Selanjutnya tusuk salah satu bagian. Akan terlihat bahwa benang akan tertarik pada lapisan sabun yang tidak robek membentuk suatu busur. Hal tersebut membuktikan adanya gaya kohesi molekul sabun (tegangan permukaan).
2. Celupkan loop kawat dalam larutan sabun. Angkat loop tersebut dari larutan sabun sehingga tampak suatu lapisan sabun pada loop kawat. Ambil sehelai benang dan buat suatu loop kecil dari benang itu. Letakkan loop benang di atas lapisan sabun. Tusuk lapisan sabun dalam loop benang. Terlihat loop benang membentuk suatu lingkaran. Di sini gaya kohesi lapisan sabun akan menarik benang sehingga benang menjadi tegang.
3. Pada waktu sebatang kuas direndan di dalam air, akan terlihat bulu-bulunya terpisah. Namun ketika diangkat, terlihat bulu-bulunya melekat satu sama lain. Hal itu disebabkan adanya gaya kohesi molekul air (tegangan permukaan) yang cenderung menarik bulu-bulu itu menjadi satu.
Tegangan permukaan didefinisikan sebagai hasil bagi gaya permukaan oleh panjang permukaan. Jadi :
DINAMIKA FLUIDA
1 Konsep-konsep Umum Mengenai Aliran Fluida
Ciri umum aliran fluida :
- Aliran fluida dapat merupakan aliran tunak atau tak tunak. Bila kecepatan v di setiap titik adalah konstan di dalam waktu, maka gerak fluida tersebut dikatakan aliran tunak. Di dalam aliran tak tunak, seperti di dalam gelombang air pasang, kecepatan v adalah sebuah fungsi dari waktu.
- Aliran fluida dapat merupakan aliran rotasional atau tak rotasional. Jika elemen fluida di setiap titik tidak mempunyai kecepatan sudut terhadap titik tersebut, maka aliran fluida tersebut adalah aliran rotasional. Jika kincir air yang kecil yang dicelupkan di dalam fluida yang bergerak, bergerak tanpa berotasi, maka gerak tersebut adalah tak rotasional.
- Aliran fluida dapat termampatkan atau tak termampatkan. Cairan-cairan biasanya dapat ditinjau sebagai yang mengalir secara tak termampatkan.
- Aliran fluida dapat merupakan aliran kental atau tak kental. Viskositas gerak fluida adalah analogi dari gesekan di dalam gerak benda padat. Viskositas memperkenalkan gaya-gaya tangensial diantara lapisan-lapisan fluida di dalam gerak relatif dan mengakibatkan disipasi tenaga mekanis.
2 Fluida Ideal Dengan Aliran Stasioner
Fluida Ideal adalah :
- Fluida yg tidak kompresibel, artinya fluida yg tidak mengalami perubahan volume karena tekanan
- Fluida yg tidak kental, artinya fluida yg tidak mengalami gesekan dgn pipa (gaya gesekan dapat diabaikan)
- Aliran fuida stasioner, berarti kecepatan, massa jenis, dan tekanan pada setiap titik dalam fluida tidak berubah terhadap waktu.
3 Persamaan Kontinuitas
Persamaan kontinuitas didefinisikan oleh : 
Sedang fluks volume atau laju aliran didefinisikan :
Kesimpulan :
“Tempat dengan garis-garis arus yang renggang tekanan adalah lebih besar dari pada tempat dengan garis arus yang rapat.”
4 Persamaan Bernoulli
Persamaan di atas disebut juga sebagai Persamaan Bernoulli. Persamaan Bernoulli sangat berguna untuk penggambaran kualitatif berbagai jenis aliran fluida. Persamaan Bernoulli di atas di kenal sebagai persamaan untuk aliran lunak, fluida inkompresibel dan nonviskos. Persamaan diatas juga membuktikan bahwa hukum kekekalan energi mekanik berlaku juga untuk fluida dengan aliran lunak dan tidak ada gesekan dalam fluida. Akan tetapi, persamaan Bernoulli seringkali tidak tepat apabila dibandingkan dengan hasil-hasil eksperimen. Gas seperti udara hampir tidak inkompresibel dan air mempunyai viskositas. Hal itu membuat tidak validnya asumsi hukum kekekalan energi mekanik. 5 Pemakaian Persamaan Bernoulli Dan Persamaan Kontinuitas
? Alat Ukur Venturi
Alat ukur ini dipasang di dalam suatu pipa aliran untuk mengukur laju aliran suatu zat cair.
Ditunjukkan pada gambar di bawah ini :
diperoleh pers :
? Tabung Pitot
Alat ini dipergunakan untuk mengukur laju alir dari suatu gas.
Dari gambar di atas, dapat diperoleh :
Alat ini dapat dipergunakan untuk membaca v dengan langsung. Alat seperti ini disebut indikator kecepatan.
(*Tatang, S.Pd. 2008. Modul Fisika Dasar. Karawang: Fisika-coy *Ruwanto,Bambang. 2006. Asas-asas Fisika. Yogyakarta: Yudhistira *D.Suryana. 2002. Belajar Aktif Fisika. Jakarta: PT. Balai Pustaka)
? Alat Ukur Venturi
Alat ukur ini dipasang di dalam suatu pipa aliran untuk mengukur laju aliran suatu zat cair.
Ditunjukkan pada gambar di bawah ini :
diperoleh pers :
? Tabung Pitot
Alat ini dipergunakan untuk mengukur laju alir dari suatu gas.
Dari gambar di atas, dapat diperoleh :Alat ini dapat dipergunakan untuk membaca v dengan langsung. Alat seperti ini disebut indikator kecepatan.(*Tatang, S.Pd. 2008. Modul Fisika Dasar. Karawang: Fisika-coy *Ruwanto,Bambang. 2006. Asas-asas Fisika. Yogyakarta: Yudhistira *D.Suryana. 2002. Belajar Aktif Fisika. Jakarta: PT. Balai Pustaka)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar