Rangkuman Materi Fisika - Fluida Statis

Rangkuman Fisika Fluida Statis

KakaKiky - Sebelum melakukan percobaan atau praktikum fisika, biasanya praktikan diharuskan untuk membuat catatan ringkas pada logbook agar lebih memahami praktikum yang akan dilakukan. Untuk menghemat waktu yang kamu miliki, berikut ini KakaKiky sediakan rangkuman materi praktikum fisika tentang fluida statis.

A. Pengertian Fluida Statis

Fluida statis adalah kondisi di mana fluida tidak mengalir, atau memiliki kecepatan netral di seluruh volume fluida. Dalam kondisi ini, tekanan fluida di setiap titik di dalam sistem sama, dan tidak ada aliran massa.

Zat yang termasuk adalah zat cari dan gas. Fluida statis atau hidrostatika merupakan salah satu cabang ilmu sains yang membahas karakteristik fluida saat diam, biasanya membahas mengenai tekanan pada fluida ataupun yang diberikan oleh fluida (gas atau cair) pada objek yang tenggelam di dalamnya.

Fluida statis dipakai untuk menjelaskan fenomena-fenomena seperti kenaikan besar tekanan air terhadap kedalamannya dan perubahan besar tekanan atmosfer terhadap ketinggian pengukuran dari permukaan laut.

1. Massa Jenis

Massa jenis adalah ukuran kerapatan suatu benda dan didefinisikan sebagai berat suatu benda dibagi dengan volumenya. Semakin besar massa jenisnya, maka benda tersebut memiliki kerapatan yang besar.

Keterangan:

• Ρ (rho) = massa jenis benda (kg/m³)
• m = massa benda (kg)
• v = volume benda (m³)

Secara kasar, massa jenis dapat digunakan untuk mengetahui apakah benda dapat mengapung di permukaan air. Benda atau objek yang memiliki massa jenis lebih kecil akan selalu berada di atas massa jenis yang lebih besar. Contohnya, minyak akan selalu mengapung di atas permukaan air karena massa jenis minyak lebih kecil dari massa jenis air.

Semua benda atau objek yang memiliki massa jenis yang lebih besar daripada air akan selalu tenggelam. Prinsip inilah yang digunakan oleh insinyur kapal dalam merancang kapal. Perhatikan gambar di bawah ini, prinsip inilah yang digunakan sehingga kapal selam dapat menyelam dan mengapung kembali ke permukaan laut.

2. Tekanan Hidrostastis

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diberikan oleh fluida yang diam (atau tidak bergerak) pada suatu titik tertentu. Tekanan hidrostatis ini ditentukan oleh massa fluida di atas titik tersebut dan oleh ketinggian fluida di atas titik tersebut. Secara matematis, tekanan hidrostatis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

P = ρgh

di mana:

• P adalah tekanan hidrostatis (dalam N/m² atau Pa)
• ρ adalah massa jenis fluida (dalam kg/m³)
• g adalah percepatan gravitasi (dalam m/s²)
• h adalah ketinggian fluida di atas titik tersebut (dalam meter)

Jadi, tekanan hidrostatis akan berubah seiring dengan ketinggian fluida di atas titik tersebut dan juga dengan massa jenis fluida.

Satuan tekanan adalah Newton per meter kuadrat (N/m²) atau paskal (ρa). Contoh tekanan hidrostatik yakni pada aliran darah atau yang biasa kita sebut sebagai tekanan darah, merupakan tekanan yang diberikan oleh darah (sebagai fluida) terhadap dinding.

Tekanan mutlak merupakan tekanan total yang dialami benda atau objek yang berada di dalam air dan dinyatakan dengan:

P = Ph + Patm

Di mana:

• Patm = tekanan atmosfer
• Ph = tekanan titik kedalaman

Tekanan mutlak merupakan tekanan yang sebenarnya, sehingga jika kita melakukan eksperimen dan mendapat data mengenai tekanan, maka perlu ditambah dengan tekanan atmosfer.

3. Hukum Pascal

Hukum Pascal adalah hukum fisika yang menyatakan bahwa tekanan yang diterima oleh suatu benda yang berada di dalam fluida akan diteruskan ke seluruh bagian benda tersebut dengan rasio yang sama. Hukum ini dikemukakan oleh seorang ilmuwan Prancis bernama Blaise Pascal pada tahun 1653.

Secara matematis, hukum Pascal dapat dinyatakan sebagai:

ΔP = F/A

di mana:

• ΔP adalah perubahan tekanan (dalam N/m² atau Pa)
• F adalah gaya yang diterima oleh benda (dalam N)
• A adalah luas bidang benda yang menerima gaya (dalam m²)

Hukum Pascal sangat penting dalam berbagai aplikasi teknik, seperti dalam teknologi hidraulik dan pembuatan mesin. Contohnya, jika kita menekan oli hidrolik melalui piston dengan luas sebesar 1 m² dan dengan gaya sebesar 10.000 N, maka tekanan yang diterima oleh oli hidrolik akan meningkat sebesar 10.000 N/m² (atau 10.000 Pa).

Dalam bahasa lainnya hukum pascal dikenal sebagai hukum "pascal setara" atau "hukum diteruskan tekanan"

B. Penerapan Fluida Statis Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Fluida statis dapat diterapkan dalam berbagai aspek kehidupan sehari-hari, diantaranya:

1. Sistem pengisian tangki air

Sebuah tangki air yang dipasok dari sumber air dengan tekanan tinggi dapat menyimpan air dengan kondisi fluida statis. Tekanan pada dasar tangki akan sama dengan tekanan pada bagian atas tangki sehingga air dapat disimpan dengan aman tanpa aliran.

2. Pompa sentrifugal

Pompa sentrifugal adalah salah satu jenis pompa yang digunakan untuk mengangkut fluida dengan kondisi statis. Pompa ini bekerja dengan cara mengubah energi mekanik dari sumber daya yang digunakan menjadi energi kinetik fluida, yang kemudian diubah menjadi tekanan.

3. Tata udara pada kendaraan

Sistem tata udara pada kendaraan menggunakan kondisi fluida statis untuk mendinginkan ruang mesin. Udara dingin dari kompresor AC diteruskan melalui saluran ke ruang mesin dan menurunkan suhu ruangan.

4. Pembuatan mesin

Beberapa mesin seperti mesin hidrolik dan mesin pembuat es menggunakan kondisi fluida statis untuk mengubah energi mekanik menjadi energi fluida dan sebaliknya.

5. Sistem pembuangan sampah

sistem pembuangan sampah di rumah yang menggunakan pipa besar untuk mengalirkan sampah ke tempat pembuangan akhir, memanfaatkan kondisi fluida statis untuk memastikan sampah tidak kembali ke rumah.

C. Cara Menentukan Rapat Massa Zat Cair

Berikut adalah cara menentukan rapat massa zat cair:

F_A = ρc . VΔt . g

Maka rapat massa zat cairnya:

di mana:

• FA = gaya apung
• VΔt = volume benda yang tenggelam atau benda di dalam zat cair
• g = percepatan gravitasi

D. Hukum Archimedes

Hukum Archimedes adalah hukum fisika yang menyatakan bahwa gaya apung (upthrust) pada suatu benda yang ditenggelamkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang digeser oleh benda tersebut. Hukum ini dikemukakan oleh seorang ilmuwan Yunani kuno bernama Archimedes pada abad ke-3 SM.

Secara matematis, hukum Archimedes dapat dinyatakan sebagai:

F_buoyancy = V * ρ_fluid * g

di mana:

• F_buoyancy adalah gaya apung (dalam N)
• V adalah volume benda yang ditenggelamkan (dalam m³)
• ρ_fluid adalah massa jenis fluida (dalam kg/m³)
• g adalah percepatan gravitasi (dalam m/s²)

Hukum Archimedes sangat penting dalam berbagai aplikasi teknik, seperti dalam desain kapal, perahu, dan pembuatan mesin hidrolik. Contohnya, sebuah benda dengan berat 1000N yang ditenggelamkan dalam air akan menerima gaya apung sebesar 1000N.

Dalam bahasa lain hukum Archimedes dikenal dengan istilah hukum "gaya apung" atau "hukum tenggelam"

Nah sobat, itulah ringkasan materi untuk praktikum fisika tentang fluida statis. Semoga ringkasan materi tersebut dapat bermanfaat dan membantu kamu menghemat waktu dalam menulis. Jangan lupa untuk meninggalkan jejak berupa komentar di bawah, wassalamu’alaikum and Be Prepared!