Fluida Statis | Fisika Kelas XI

Pengertian

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata fluida mencakup zat cair, dan gas karena keduanya memiliki kemampuan untuk mengalir. Berbeda dengan zat padat. Contoh sederhananya adalah air, minyak, ataupun nitrogen. Sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain menjadikan hal tersebut dikategorikan sebagai fluida.

Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut. Bisa juga dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam. Tidak menimbulkan yang namanya gaya geser. Contohnya seperti air pada gelas yang tidak diberikan gaya akan diam atau air sungai yang mengalir dengan kecepatan konstan.

1. Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatik pada suatu titik di dalam suatu zat cair bergantung pada massa jenis zat cair dan letak titik tersebut di bawah permukaan zat cair, atau dirumuskan sebagai berikut.

P_hid = Ρ x g x h

Ρ = m/v

Keterangan :

P_hid = tekanan hidrostatik (Pa)

Ρ  = massa jenis (g/cm³ atau kg/m³)

V = volume benda (m³)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

h = kedalaman (m)

2. Hukum Utama Hidrostatika

Hukum utama hidrostatika menyatakan, semua titik yang terletak pada bidang datar di dalam zat cair yang tenang mempunyai tekanan hidrostatik yang sama. Jika titik A dan B berada dalam kedalaman yang sama, maka

P_{hid A} = P_{hid B}

Ρ_A g h_A = Ρ_B g h_B

Ρ_A h_A = Ρ_B h_B

Ρ_A = Ρ_B g h_B/ h_A

Keterangan :

Ρ_A = massa jenis zat cair yang ditanyakan

Ρ_B = massa jenis zat cair yang telah diketahui

h_A = tinggi hidrostatik zat cair yang belum diketahui massa jenisnya

h_B  = tinggi hidrostatik zat cair yang telah diketahui massa jenisnya

3. Hukum Pascal

Apabila pengisap 1 ditekan dengan gaya F1, maka zat cair menekan ke atas dengan gaya pA₁. Tekanan ini akan diteruskan ke penghisap 2 yang besarnya pA₂. Karena tekanannya sama ke segala arah, maka didapatkan persamaan sebagai berikut.

F₁/ A₁ = F₂/ A₂

Keterangan :

F = gaya pada piston 1 dan 2

A = luas penampang piston (pengisap) 1 dan 2

F₁ = A₁/A₂ F = (d₁/ d₂)² F₂

Keterangan :

F₁ : gaya pada piston pertama

F₂ : gaya pada piston kedua

A₁ : luas penampang piston pertama

A₂ : luas penampang piston kedua

d₁ : diameter piston pertama

d₂ : diameter piston kedua

4. Hukum Archimedes

F_A = w = m g

Oleh karena p = m/v, maka:

F_{A =} p V g

Keterangan:

F_A  = gaya ke atas (N)

p = massa jenis fluida (kg/m³)

V = volume fluida yang dipindahkan atau volume benda yang tercelup (m³)

g = percepatan gravitas (m/s²)

1. Tenggelam

F_A = w – berat semu

p_benda  >  p_fluida

1. Melayang

p_benda  = p_fluida

1. Mengapung

p_benda  < p_fluida

 

5. Tegangan Permukaan dan Kapilaritas

A. Tegangan Permukaan

γ = F/ l

Keterangan :

F = gaya (N)

l = panjang permukaan (m)

 = tegangan permukaan (N/m)

1. Kapilaritas

y = 2γ cosθ/ p g r

Keterangan :

y  = kenaikan atau penurunan zat cair dalam pipa (m)

γ = tegangan permukaan (N/m)

θ = sudut kontak (derajat)

p = massa jenis zat cair (kg/m³)

r = jari-jari pipa (m)