Materi Fisika Fluida Statis

Pengertian Fluida Statis

—  Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergaerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut (kecepatan konstan).

Definisi Tekanan

   Tekanan dalam mekanika benda titik unsur dinamika yang utama adalah gaya, maka dalam mekanika fluida unsur itu adalah tekanan.Tekanan adalah gaya yang dialami oleh suatu titk pada suatu permukaan fluida persatuan luas dalam arah tegak lurus permukaan tersebut. Secara matematik tekanan P didefinisikan melalui hubungan:

—  dF=pdA
dimana dF adalah gaya yang dialami oleh elemen luas dA dari permukaan fluida.

Rumus Tekanan

p = F/A
Ket :
P = Tekanan (Pa)
F = Gaya (N)
A = Luas Benda (m2)
Satuan SI untuk tekanan adalah pascal (disingkat Pa) untuk memberi penghargaan kepada Blaise Pascal,penemu hukum Pascal.
1Pa = 1 Nm-2

Tekanan Hidrostatis

   Tekanan hidrostatis adalah tekanan di dalam zat cair yang disebabkan oleh adanya gaya gravitasi yang bekerja pada tiap bagian zata cair dan besarnya bergantung pada kedalaman.
Hubungan ini dirumuskan sebagai berikut:
P = ρgh
dimana ρ adalah masa jenis cairan, g (10 m/s2) adalah gravitasi, dan h adalah kedalaman cairan.

    Hukum pokok hidrostatis menyatakan bahawa semua titik yang terletak pada satu bidang datar di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama.

Tekanan Mutlak / Absolut Pada Suatu Kedalaman Zat Cair

   Tekanan absolut pada suatu titik dalam fluida merupakan penjumlahan antara tekanan atmosfer dan tekanan hidrostatik

   P = P₀ + P_h = P₀ + r. g . H

Ket :
P = Tekanan Hidrostatika (Pa)
P0 = Tekanan Atmosfer (0,01 x 105 Pa)
ρ = Massa jenis (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi 9,8 m/s2
h = Kedalaman (m)

Alat Ukur Tekanan Dan Pengukuran Tekanan

   Beberapa alat telah diciptakan untuk mengukur tekanan, diantaranya yang paling sederhana adalah manometer tabung terbuka. Manometer tersebut digunakan untuk mengukur tekanan tera yang terdiri dari sebuah tabung yang berbentuk U yang berisi cairan, umumnya mercury (air raksa) atau air. 

Hukum Pascal

  Hukum pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada zat cair yang ada di ruang tertutup akan diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama rata.

Hukum Archimedes

   Hukum archimedes menyatakan bahwa sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhya akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindah.

Dirumuskan dalam bentuk persamaan berikut ; 

  F_a = w = m.g = r g V

Dengan:

                F_a = gaya Archimedes (N)

                w = berat zat cair (N)

                m = massa zat cair (kg)

                g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

                r = massa jenis zat cair (kg/m3)

                V = volume zat cair yang dipindahkan (m3)

Penerapan Hukum Archimedes

   Aplikasi hukum archimedes dapat di jumpai dalam berbagai peralatan antara lain hidrometer, kapal selam, galangan kapal, kapal laut, balon udara dan jembatan ponton.

Keadaan Benda Dalam Fluida

   Benda yang tercelup dalam fluida dapat mengalami tiga keadaan yaitu terapung, tenggelam dan melayang dengan syarat sebagai berikut

a.       Terapung jika r_{b <} r_f

b       Tenggelam jika r_{b >} r_f

c.      Melayang jika r_{b =} r_f

Benda Terapung

   Benda dikatakan terapung jika ketika dicelupkan dalam zat cair sebagian volumenya muncul dipermukaan. Hal itu terjadi karena gaya Archimedes lebih besar daripada berat benda di dalam zat cair. Namun, perlu diketahui bahwa saat benda terapung, besar gaya Archimedes sama dengan berat benda.

r_{benda =}  V_{tercelup .} r_fluida

                               V_total

Kapilaritas

  Gejala kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya permukaan zat cair dalam pipa kapiler. Yang disebakan adanya gaya kohesi dari tegangan permukaan dan gaya adhesi antara zat cair dan tabung kaca.

Dapat dirumuskan sbg ;

ˠ = tegangan permukaan air (N/m)

h = tinggi permukaan zat cair (m)

⍴ = massa jenis zat cair (kg/m3)

r = jari jari (m)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

⍬ = sudut kontak

                Apabila ⍬ lebih besar dari 90〫, cairan akan tertekan kebawah membentuk meniskus cembung.

Viskositas

   Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar atau kecilnya gesekan atau hambatan di dalam fluida.

      F_x = 6 r v