FISIKA STATIKA FLUIDA SMK PERGURUAN CIKINI

FISIKA STATIKA FLUIDA SMK PERGURUAN CIKINI

MASSA JENIS Massa jenis atau kerapatan suatu zat didefinisikan sebagai perbandingan massa dengan olum zat tersebut m V ρ = massa jenis zat (kg/m 3 ) m = massa zat kg V = olum zat m 3 Satuan massa jenis zat sering juga dinyatakan dengan I g/cm 3 g/cm 3 = 000 kg/m 3 Hal.: Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

TEKANAN Tekanan adalah gaya per satuan luas F = w A p = tekanan (N/m ) atau Pascal (Pa) F = gaya N tekanan p F A gaya luas A = luas bidang tekan m Hal.: 3 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

TEKANAN HIDROSTATIS Tekanan zat cair dalam keadaan diam disebut tekanan hidrostatis air x h p g h ρ = massa jenis zat cair (kg/m ) g = percepatan graitasi bumi (m/s ) h = kedalaman zat cair diukur dari permukaannya ke titik yang diberi tekanan (m) p = hydrostatic pressure (N/m ) Berdasarkan rumus tekanan hidrostatis di atas, diketahui bahwa tekanan hidrostatis bergantung pada massa jenis zat cair, ketinggian atau kedalaman zat cair, serta percepatan graitasi bumi Hal.: 4 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

TEKANAN HIDROSTATIS Kegiatan ilmiah air lubang pancaran air Kekuatan pancaran air atau pancaran zat cair ini ditentukan oleh besarnya tekanan dalam air atau zat cair tersebut. Hal ini berarti semakin dalam suatu tempat dalam air atau zat cair dari permukaannya, maka semakin besar tekanan hidrostatisnya Hal.: 5 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

HUKUM POKOK HIDROSTATIS Source: http://superphysics.netfirms.com/t40754a.jpg Setiap titik yang terletak pada bidang datar di dalam suatu zat cair memiliki tekanan hidrostatis yang sama Hal.: 6 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

HUKUM POKOK HIDROSTATIS Sebuah tabung berbentuk U berisi minyak dan air, seperti tampak pada gambar di bawah: minyak A h A hb air B Titik A dan titik B berada pada suatu bidang datar dan dalam suatu jenis zat cair. Berdasarkan hukum pokok hidrostatis maka kedua titik tersebut memiliki tekanan yang sama, sehingga: ρ oil = massa jenis minyak ρ water = massa jenis air h A = tinggi kolom minyak = tinggi kolom air h B p A = p B ρ minyak g h A = ρ air g h B ρ minyak h A = ρ air h B ρ air h h A B ρ minyak Hal.: 7 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

HUKUM PASKAL Tekanan yang diberikan kepada zat cair di dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dan semua bagian ruang tersebut dengan sama besar Contoh pemakaian hukum paskal F A F Azas dongkrak hidrolik F A F A A F = gaya pada A (N) F = gaya pada A (N) A = luas penampang (m ) A = luas penampang (m ) Source: http://home.wxs.nl/~ brink494/hydr.htg/pascal.gif Hal.: 8 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

HUKUM ARCHIMEDES Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair atau zat cair lain akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya F A = w bf F A = gaya ke atas w bf = berat zat cair yang dipindahkan F A = ρ f V bf g ρ f = massa jenis fluida V bf = olum zat cair yang dipindahkan g = percepatan graitasi bumi Hal.: 9 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

HUKUM ARCHIMEDES air F A Sebuah benda dikatakan tenggelam jika benda tersebut tercelup seluruhnya dan berada di dasar suatu zat cair w Benda tenggelam F A < w m f g < m b g V f ρ f g < V b ρ b g ρ f < ρ b m b = massa benda m f = massa zat cair yang dipindahkan V b = olum benda Vf = olum zat cair yang dipindahkan ρ b = massa jenis benda ρ f = massa jenis zat cair Hal.: 0 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

HUKUM ARCHIMEDES air F A Sebuah benda dikatakan melayang jika benda tersebut tercelup seluruhnya tetapi tidak mencapai dasar dari zat cair tersebut w Benda melayang F A = w m f g = m b g V f ρ f g = V b ρ b g ρ f = ρ b m b = massa benda m f = massa zat cair yang dipindahkan V b = olum benda Vf = olum zat cair yang dipindahkan ρ b = massa jenis benda ρ f = massa jenis zat cair Hal.: Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

Hukum archimedes F A water w Benda terapung F A = w m f g = m b g V f ρ f g = V b ρ b g ρ b V V f b ρ f karena V f < V b maka ρ f > ρ b Sebuah benda dikatakan terapung jika benda tersebut tercelup sebagian di dalam zat cair Hal.: Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

TEGANGAN PERMUKAAN ZAT CAIR Gaya tarik-menarik antara partikel-partikel sejenis disebut kohesi; sedangkan gaya tarik tarik-menarik antara partikelpartikel yang tidak sejenis disebut adhesi. Tiap partikel dalam zat cair ditarik oleh gaya yang sama besar kesegala arah oleh partikel-partikel didekatnya, sehingga resultan gaya yang bekerja pada partikel sama dengan nol. Hal.: 3 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

TEGANGAN PERMUKAAN ZAT CAIR Tegangan permukaan dapat diartikan sebagai besar gaya yang dialami pada permukaan zat cair per satuan panjang. oil F w w Selapis air sabun tegangan F gaya panjang permuakaan Hal.: 4 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

KAPILARITAS Peristiwa naik atau turunnya zat cair dalam pipa kapiler dinamakan kapilaritas air raksa kohesi < adhesi kohesi > adhesi Air dalam pipa kapiler akan terus naik sampai tercapai keseimbangan, yakni berat air yang diangkat seimbang dengan gaya adhesi. Sedangkan peristiwa turunnya raksa di dalam pipa kapiler terjadi karena kohesi antara partikel-partikel raksa lebih besar daripada adhesi antara partikel raksa dengan partikel kaca. Hal.: 5 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

KAPILARITAS Banyaknya kenaikan atau penurunan zat cair pada pembuluh/pipa kapiler dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut. h = kenaikan atau penurunan zat cair (m) h cosθ ρgh = tegangan permukaan (N/m) massa jenis zat (kg/m 3 ) = sudut kontak g = percepatan graitasi (m/s ) r = jari-jari pipa kapiler (m) Hal.: 6 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

VISKOSITAS FLUIDA DAN HUKUM STOKES Ukuran kekentalan suatu fluida dinyatakan dengan iskositas. F f = k h F f = gaya gesekan fluida (N) k = koefesien (tergantung pada geometrik benda) h = koefesien iskositas (Pa s) = kecepatan gerak benda (m/s) Persamaan gaya gesekan fluida untuk benda berbentuk bola dapat dirumuskan sebagai berikut. F f = 6 k r h Hal.: 7 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

VISKOSITAS FLUIDA DAN HUKUM STOKES Perhatikan gambar di bawah ini! oil F A arah gerak F A f w = m g Pada saat benda bergerak dengan kecepatan terminal, pada benda tersebut bekerja tiga buah gaya, yaitu gaya berat, gaya ke atas yang dikerjakan fluida, dan gaya gesekan fluida SF = 0 + m g F A F f = 0 m g F A = F f F f = m g F f Hal.: 8 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

VISKOSITAS FLUIDA DAN HUKUM STOKES T 9 r g η ρ b ρ f T = kecepatan terminal (m/s) h iskositas fluida (Ns/m ) b = massa jenis benda (kg/m 3 ) f = massa jenis benda (kg/m 3 ) g = percepatan graitasi (m/s ) r = jari-jari bola (m) Hal.: 9 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

TERIMA KASIH Hal.: 0 Isi dengan Judul Halaman Terkait Adaptif

DINAMIKA FLUIDA FISIKA SMK PERGURUAN CIKINI

ALIRAN LAMINER DAN TURBULEN Garis alir pada fluida mengalir terdapat dua jenis, yaitu:. Aliran laminar adalah aliran fluida yang mengikuti suatu garis lurus atau melengkung yang jelas ujung dan pangkalnya serta tidak ada garis lurus yang bersilangan. Source: http://www.math.ucsb.edu/~hdc/res/rhomesh.gif Aliran laminer dan aliran turbulen. Aliran turbulen adalah aliran fluida yang ditandai dengan adanya aliran berputar dan arah gerak partikelnya berbeda, bahkan ber-lawanan dengan arah gerak keseluruhan fluida. Hal.: Dikreasi oleh Abdul Rohman

PERSAMAAN KONTINUITAS Apabila suatu fluida mengalir dalam sebuah pipa dengan luas penampang A dan kecepatan aliran fluidanya, maka banyaknya fluida (olum) yang mengalir melalui penampang tersebut tiap satuan waktu dinamakan debit. Dalam bentuk persamaan debit dinyatakan sebagai berikut: Q Q = debit aliran fluida (m 3 /s) V = olum fluida yang mengalir (m 3 ) t = waktu (s) = kecepatan aliran fluida (m/s) A dan Q V t Hal.: 3 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PERSAMAAN KONTINUITAS Jika suatu fluida mengalir dengan aliran tunak melewati pipa yang mempunyai luas penampang yang berbeda maka olum fluida yang melewati setiap penampang itu sama besar dalam selang waktu yang sama. Persamaan kontinuitas menyatakan bahwa pada aliran fluida ideal, hasil kali laju aliran fluida dengan dengan luas penampangnya adalah konstan. A Q Q A Q = debit aliran fluida bagian (m 3 /s) Q = debit aliran fluida bagian (m 3 /s) A = luas penampang bagian (m ) A = luas penampang bagian (m ) = kecepatan cairan bagian (m/s) = kecepatan cairan bagian (m/s) Hal.: 4 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PERSAMAAN KONTINUITAS Contoh. Kecepatan rata-rata aliran air pada sebuah selang yang berdiameter 4 cm is 4 m/s. Hitung jumlah fluida (air) yang mengalir tiap detik (Q)! Penyelesaian d = 4 cm r = cm = x 0 - m = 4 m/s Q =? Q = A = p r = 3,4 ( x 0 - m) x 4 m/s = 5,04 m 3 /s Hal.: 5 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PERSAMAAN KONTINUITAS. Sebuah pipa dengan diameter cm ujungnya menyempit dengan diameter 8 cm. Jika kecepatan aliran di bagian pipa yang berdiameter besar 0 cm/s, hitung kecepatannya di ujung yang kecil. Penyelesaian d = cm r = 6 cm = 6 x 0 - m d = 8 cm r = 4 cm = x 0 - m A = p r = 3,4 x (6 cm) = 3, 04 cm A = p r = 3,4 x (4 cm) = 50,4 cm V = 0 cm/s and =? 30,4 50,4 A = A 3,04 cm x 0 cm/s = 50,4 cm,5 cm s Hal.: 6 Dikreasi oleh Abdul Rohman

AZAS BERNOULLI Persamaan bernoulli p g h p = tekanan (N/m ) = massa jenis fluida (kg/m 3 ) g = percepatan graitasi (m/s ) h = ketinggian fluida dari titik acuan (m) = kecepatan fluida (m/s) Tekanan fluida tempat yang kecepatannya besar lebih kecil daripada tekanan fluida di tempat yang kecepatan-nya kecil. konstan Hal.: 7 Dikreasi oleh Abdul Rohman

AZAS BERNOULLI Terdapat dua kasus istimewa berkenaan dengan persamaan Bernoulli.. Fluida diam atau tidak mengalir ( = = 0) p p g ( h ) h Persamaan ini menyatakan tekanan hidrostatis dalam zat cair pada kedalaman tertentu. p dan p = tekanan pada titik dan (N/m ) h dan h = tinggi tempat dan (m) = massa jenis fluida (kg/m 3 ) g = graitasional acceleration (m/s ) Hal.: 8 Dikreasi oleh Abdul Rohman

AZAS BERNOULLI. Fluida mengalir pada pipa horisontal (h = h = h) p p ( Persamaan ini menyatakan jika >, maka p > p yang berarti jika kecepatan aliran fluida disuatu tempat besar maka tekanan fluida di tempat tersebut kecil dan berlaku sebaliknya. p dan p = tekanan pada titik dan (N/m ) dan = kecepatan pada dan (m) = massa jenis fluida (kg/m 3 ) g = graitasional acceleration (m/s ) ) Hal.: 9 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PENERAPAN AZAS BERNOULI Menentukan kecepatan dan debit semburan air pada tangki yang berlubang gh air h Q = A. Q A gh Q = aliran debit m 3 /s = kecepatan semburan air pada pada bocoran itu m/s h = tinggi air di atas lubang m g = percepatan graitasi m/s A = luas panampang lubang bocoran m Hal.: 0 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PENERAPAN AZAS BERNOULI Contoh Sebuah tangki berisi air setinggi,5 m. Pada tangki terdapat lubang kebocoran 45 cm dari dasar tangki. Berapa jauh tempat jatuhnya air diukur dari tangki (g =0 m/s )? Penyelesaian h =,5 m h = 45 cm = 0,5 m =?,5 m g ( h 0 m / s 0 m / s 6 m air h / s ) (5m 0,45m) (0,80 m),5 cm Kecepatan air dari lubang bocor : 4 m / s Hal.: Dikreasi oleh Abdul Rohman

PENERAPAN AZAS BERNOULI Lintasan air merupakan bagian dari gerak parabola dengan sudut a = 0 o ( 0 arah mendatar) y 0,45 0,45 0 m m sinat 0 5 m / (0m / s g t t s ) t t t t 0,45 m 5 m / s 0,9 s 0,3 s x 0 (cosa ) t (4 m / s)()(0,3, m s) Jadi, air jatuhnya, m dari tangki. Hal.: Dikreasi oleh Abdul Rohman

PENERAPAN AZAS BERNOULI Venturimeter flow elocity flow elocity ( P [( A / P A ) ) ] Source:www.google.com demonstration p = tekanan pada titik N/m p = tekanan pada titk N/m = massa jenis fluida kg/m 3 = kecepatan fluida pada titik m/s A = luas penampang m A = luas penampang m Hal.: 3 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PENERAPAN AZAS BERNOULI Contoh Sebuah enturimeter memiliki luas penampang besar 0 cm dan luas penampang kecil 5 cm digunakan untuk mengukur kecepatan aliran air. Jika perbedaan ketinggian permukaan air 5 cm. Hitunglah aliran air dipenampang besar dan penampang kecil (g = 0 m/s )? 5 cm A A Hal.: 4 Dikreasi oleh Abdul Rohman

Dikreasi oleh Abdul Rohman Hal.: 5 PENERAPAN AZAS BERNOULI Penyelesaian A = 0 cm = 0 x 0-4 m A = 5 cm = 5 x 0-4 m h = 5 cm = 5 x 0 m g = 0 m/s, =? 0 5 0 0 0 5 / 0 4 4 m m m s m A A h g Untuk menentukan kecepatan, gunakan persamaan kontinuitas: s m s m m m A A A A / / 0 5 0 0 4 4 Jadi, laju aliran gas oksigen dalam pipa adalah 97,5 m/s.

PENERAPAN AZAS BERNOULI Penyemprot nyamuk Ketika penghisap pompa ditekan, udara dari tabung selinder dipaksa keluar melalui lubang sempit. Udara yang keluar dari lubang sempit ini mempunyai kecepatan tinggi sehingga menurunkan tekanan udara dibagian atas nosel. lubang tekanan atmosfer tekanan rendah Karena tekanan udara di atas nosel lebih kecil daripada tekanan udara pada permukaan caiaran di dalam tabung, maka cairan akan menyemprot keluar melalui nosel. Hal.: 6 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PENERAPAN AZAS BERNOULI Contoh Sebuah tabung pitot digunakan untuk mengukur kelajuan aliran gas oksigen yang mempunyai massa jenis,43 kg/m 3 dalam sebuah pipa. Jika perbedaan tinggi zat cair pada kedua kaki manometer adalah 5 cm dan massa jenis zat cair adalah 3600 kg/m 3, Hitunglah kelajuan aliran gas pada pipa tersebut! (g = 0 m/s ) Penyelesaian =,43 kg/m 3 = 3600 kg/m 3 ' gh h = 5 cm = 0,05 m g = 0 m/s 3600kg / m 3 0 m /,43 kg / m 3 s 0,05 m =...? 97,5 m / s Hal.: 7 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PENERAPAN AZAS BERNOULI Tabung pitot Tabung pitot merupakan alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran suatu gas atau udara. ' gh h = selisih tinggi permukaan kolom zat cair di dalam manometer (m) g = percepatan graitasi (m/s ) = massa jenis gas (kg/m 3 ) = massa jenis zat cair dalam manometer (kg/m 3 ) = kelajuan aliran udara atau gas (m/s) Hal.: 8 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PENERAPAN AZAS BERNOULI Gaya angkat sayap pesawat terbang F = p A F = p A Sesuai dengan azas Bernoulli, apabila kelajuan aliran udara pada bagian atas sayap lebih besar daripada kelajuan aliran udara pada bagian bawah sayap, maka tekanan udara bagian atas sayap lebih kecil daripada tekanan udara dibagian bawah sayap.. F F p p ) A ( F = gaya dorong peasawat ke atas (N) F = daya dorong pesawat ke bawah (N) F F = gaya angkat ke bawah (N) p = tekanan pada sisi bagian bawah (N/m ) p = tekanan pada sisi bagian atas (N/m ) A = luas penampang sayap (m ) Hal.: 9 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PENERAPAN AZAS BERNOULI Persamaan gaya angkat di atas dapat pula dinyatakan sebagai berikut: F F ( ) A F = gaya dorong pesawat ke atas (N) F = gaya dorong pesawat ke bawah (N) F F = gaya angkat pesawat (N) = kecepatan udara di bawah sayap (m/s) = kecepatan udara di atas sayap (m/s) = massa jenis udara (kg/m 3 ) Hal.: 0 Dikreasi oleh Abdul Rohman

PENERAPAN AZAS BERNOULI Contoh Jika kecepatan aliran udara dibagian bawah sayap pesawat 60 m/s, berapakah kecepatan dibagian atasnya jika tekanan ke atas yang diperolehnya adalah 0 N/m? ( =.9 kg/m 3 ) Hal.: Dikreasi oleh Abdul Rohman

Dikreasi oleh Abdul Rohman Hal.: PENERAPAN AZAS BERNOULI s m s m m N s m p p p p p p g h p g h p / 60,3 / 365,5,9 / (0) ) / (60 ) ( ) ( ) ( Penyelesaian p p = 0 N/m = 60 m/s h = h =? Jadi, kecepatan aliran udara dibagian atas sayap pesawat adalah 60,3 m/s

Latihan!. Massa jenis bola yang memiliki berat 0,5 kg dengan diameter 0 cm adalah.. Tekanan hidrostatis pada permukaan bejana yang berada 30 cm di bawah permukaan air yang massa jenisnya 00 kg/m 3 dan g = 9,8 m/s adalah. 3. Debit fluida memiliki dimensi. 4. Sebuah tangki yang tingginya 4 m dari tanah diisi penuh dengan air. Sebuah katup (kran) berada 3 meter di bawah permukaan air dalam tangki tersebut. Bila katup dibuka, berapakah kecepatan semburan? Hal.: 3 Dikreasi oleh Abdul Rohman

Hal.: 4 Dikreasi oleh Abdul Rohman