HANDOUT. Hukum Pokok Hidrostatis & Hukum Pascal. Mata Pelajaran : Fisika Kelas / Semester : X / 2. Jumlah Pertemuan : 1 Pertemuan

Transkripsi

1 HANDOUT Hukum Pokok Hidrostatis & Hukum Pascal Sekolah : SMA Mata Pelajaran : Fisika Kelas / Semester : X / 2 Materi Pokok : Fluida Statis Jumlah Pertemuan : 1 Pertemuan Alokasi Waktu : 3 x 45 Menit A. Kompetensi Inti (KI) KI 1 KI 2 KI 3 KI 4 Menghayati kebesaran Tuhan melalui video pembelajaran yang akan disampaikan guru di kelas, dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya melalui doa sebelum dan setelah pembelajaran Mengamalkan perilaku jujur, tanggung jawab, kerja sama, dan disiplin sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial di kelas serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan sekolah. Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian hukum tekanan hidrostatis dan hukum pascal sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan hukum tekanan hidrostatis dan hukum pascal, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan. B. Kompetensi Dasar dan Indikator 1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya

2 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (jujur, tanggung jawab, kerja sama, dan disiplin) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan, melaporkan, dan berdiskusi 3.7 Menerapkan hukum-hukum pada fluida statik dalam kehidupan sehari-hari Indikator : 1. Menjelaskan pengertian tekanan hidrostatis. 2. Menentukan hubungan antara tekanan, kedalaman dan massa jenis zat cair 3. Menjelaskan prinsip hukum Pascal 4.7 Merencanakan dan melaksanakan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida untuk mempermudah suatu pekerjaan Indikator: 1. Melakukan percobaan hukum Pascal C. Tujuan Pembelajaran Setelah kegiatan mengamati, ekperimen dan diskusi kelompok dalam pembelajaran pengukuran diharapkan siswa dapat : 1. Menjelaskan pengertian tekanan hidrostatis. 2. Menentukan hubungan antara tekanan dengan kedalaman zat cair dan massa jenis air. 3. Melakukan eksperimen dan diskusi kelompok diharapkan siswa mampu menjelaskan prinsip hukum Pascal dengan jujur dan bertanggung jawab. D. Informasi Pendukung Sudah sejak ratusan tahun silam, peraiaran yang luas tak terbatas telah dapat ditaklukkan oleh manusia. Dengan keistimewaan yang dimiliki air, kapal berbobot ratusan ton pun mampu mengapung dan meluncur di atasnya. Inilah salah satu kuasa Tuhan, berupa air laut dan segala isinya untuk manusia. Air yang dalam fisika merupakan salah satu jenis fluida memiliki beberapa sifat istimewa, baik ketika diam maupun ketika bergerak. Ingin tahu lebih banyak tentang sifat-sifat fluida lainnya? Untuk dapat memahami fluida lebih lanjut. Pelajarilah materi bab ini dengan seksama.

3 E. Materi : Tekanan Hidrostatis dan Hukum Pascal F. PAPARAN ISI MATERI Perumusan tekanan Hidrostatis Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fluida tak bergerak. Tekanan hidrostatis yang dialami oleh suatu titik di dalam fluida diakibatkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas titik tersebut. Seperti pada gambar 1, jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar tabung adalah p menurut konsep tekanan, besarnya p dapat dihitung dari perbandingan antara gaya berat fluida (F) dan luas permukaan bejana (A). h p l Gambar 1. Air dalam bejana Gaya berat fluida merupakan perkalian antara massa fluida dengan percepatan gravitasi bumi, ditulis p =. Oleh karena, persamaan tekanan oleh fluida dituliskan sebagai Volume fluida di dalam bejana merupakan hasil perkalian antara luas permukaan bejana (A) dan tinggi fluida dalam bejana (h). Oleh karena itu persamaan tekanan di dasar bejana akibat fluida setinggi h dapat dituliskan menjadi

4 Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan ph, persamaannya dituliskan sebagai berikut. dengan : Ph = tekanan hidrostatis (N/m 2 ) P = massa jenis fluida (kg/m 3 ) g = percepatan gravitasi (m/s ) h = kedalaman titik dari permukaan fluida (m) Semakin tinggi dari permukaan Bumi, tekanan udara akan semakin berkurang. Sebaliknya, semakin dalam Anda menyelam dari prmukaan laut atau danau, tekanan hidrostatis akan semakin bertambah. HUKUM PASCAL Seorang ilmuan Prancis menyatakan ketika perubahan tekanan diberikan pada ruangan tertutup, perubahan tersebut akan diteruskan kesegala arah. Pernyataan ini kemudian dikenal dengan hukum Pascal. Contoh, ketika anda menekan ban sepeda untuk mengecek kekerasannya, maka pertambahan tekanan tersebut akan merata keseluruh bagian ban, walaupun anda hanya menekan ban pada satu titik. Dalam kehidupan sehari-hari, hukum pascal digunakan pada 1. Alat pengepres Hidrolik Alat pengepres banyak digunakan diprabrik atau tempat pengepakan barang. Alat ini terdiri dari wadah berbentuk U yang memiliki dua buah silinder yang ukurannya berbeda. Prinsip kerja alat pengepres hidrolik seperti pada gambar. 2. Prinsip Kerja Alat Pengepres hidrolik Silinder kecil merupakan tempat kita mengarahkan gaya sedangkan silinder besar merupakan tempat bahan yang akan dipres. Gaya F 1 yang relatif kecil diberikan pada piston silinder kecil yang memiliki luas Penampang A 1. Gaya ini memberikan perubahan tekanan dalam fluida sebesar P =, Sesuai dengan hukum Pascal

5 kenaikan ini akan diteruskan seluruh bagian termasuk kedinding wadahnya sebesar P, Kenaikan ini menghasilkan gaya keatas sebesar F 2 = P A 2. Karena tekanan pada kedua piston sama, maka = Karena A 1 = dan A 2 = maka F 1 = F 1 = ( ) 3. Mesin Pengangkat mobil Prinsip kerja mesin pengangkat mobil sama persis dengan prinsip kerja alat pengepres. biasnya mesin pengangkat ini di gunakan untuk memperbaik bagian bawah mobil atau untuk mencuci mobil 4. Dongkrak Hidrolik Prinsip kerja dongkrak hidrolik sama dengan prinsip kerja alat pengepres hidrolik 5. Rem Hidrolik Ketika sebuha injakan kaki bekerja pada sebuah pedalrem, piston pada master bergerak memampatkan fluida (minyak) didalam tabung. gaya injkan kaki menghasilkan tekanan yang kemudian diteruskan keseluruh bagian fluida dimasingmasing sepatu rem. Sehingga sepatu akan terpisah dan menekan piringan rem yang terletak pada roda, sehingga putaran roda diperlambat dan akhirnya akan terhenti. ketika injakan kaki dilepaskan, pegas yang dihubungkan pada sepatu rem menarik keduanya dari piringan rem sehingga roda kembali bebas berputar Dengan menerapkan prinsip hukum Pascal orang bisa membuat dongkrak hidrolik yang dapat digunakan mengangkat benda (mobil) yang memiliki massa yang besar dengan mudah. Bayangkan kalau prinsip hukum Pascal tidak ada, pasti kita akan kesulitan untuk mengangkat suatu benda yang bermassa besar. G. PEKERJAAN RUMAH 1. Seekor ikan berada pada kedalaman 5 m dari permukaan air sebuah danau. Jika massa jenis air kg/m3 dan percepatan gravitasi 10 m/s2, hitunglah tekanan hidrostatik yang dialami ikan

6 2. Bejana berisi air dengan massa jenis 1000 kg/m 3. Jika g = 10 m/s 2. Tekanan hidrostatis pada titk P adalah Jelaskanlah tiga contoh penerapan hukum pokok hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari! Jawab: Tekanan maksimal yang terukur pada dongkrak hidrolik adalah 18 atm. berpakah beban mobil maksimum yang dapat diangkat jika diameter silinder keluarannya 22 cm? 5. Sebuah dongkrak hidrolik masing-masing penampangnya berdiameter 3 cm dan 120 cm. Berapakah gaya minimal yang harus dikerjakan pada penampang kecil untuk mengangkat mobil yang beratnya N?...

7 6. Sebuah mobil hendak diangkat dengan menggunakan dongkrak hidrolik. Bila pipa besar memiliki jari-jari 25 cm dan pipa kecil memilki jari-jari 2 cm. Berapa gaya yang harus diberikan pada pipa kecil bila berat mobil adalah N? H. DAFTAR PUSTAKA Haryadi, Bambang Fisika untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional. Kanginan, Marthen Fisika 2 untuk SMA Kelas XI. Cimahi: Erlangga. Mikrajuddin Fisika SMA dan MA untuk Kelas XI Semester 2. Bandung: Esis.