Fluida Statis Dan Fluida Dinamis Serta Penerapanya Dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Fluida Statis

a. Hukum Utama Hidrostatik

Hukum ini menyatakan setiap titik yang terletak pada ketinggian atau kedalaman yang sama mempunyai tekanan hidrostatik yang sama. Tekanan hidrostatik tidak tergantung pada bentuk bejana melainkan pada kedalaman , percepatan gravitasi, dan massa jenis zat. Tekanan hdrostatik dituliskan dalam persamaan berikut :

P = ῤgh
P = Tekanan Hidrostatik
ῤ = massa jenis fluida
g = percepatan gravitasi
h = kedalaman dari permukaan zat cair

b. Hukum Pascal

Hukum pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan suatu fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah sama rata.

Hukum pascal dapat dirumuskan :

F1 / A1 = F2 / A2

Hukum ini diterapkan pada rem hidrolik, pompa hidrolik , dongkrak hidrolik dan kursi pasien dokter gigi.

c. Hukum Archimedes

Bunyi hukum Archimedes : ‘ suatu benda yang sebagian atau seluruhnya dicelupkan ke dalam zat cair akan mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Persamaan hukum Archimedes dituliskan :

FA = ῤfgVf
FA = Gaya angkat
ῤf = Massa jenis fluida
Vf = Volume benda yang tercelup ke dalam fluida
g = percepatan gravitasi

Suatu benda tenggelam jika berat benda lebih besar dari gaya ke atas , benda melayang jika berat benda sama besar dengan gaya ke atasnya , benda terapung jika berat benda lebih kecil dari gaya ke atas. Hukum ini diterapkan pada hydrometer , kapal laut, kapal selam dan balon udara.

d. Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan suatu cairan berhubungan dengan gaya tegang yang dimiliki permukaan cairan itu. Gaya tarik ini berasal dari gaya tarik kohesi ( Gaya tarik antar molekul sejenis ) molekul-molekul cairan. Contoh tegangan permukaan adalah tetesan air berbentuk bola dan nyamuk dapat mengapung di air. Tegangan permukaan pada sabun yang memiliki dua permukaan adalah y = F/2l sementara tegangan permukaan zat cair lain yang memiliki satu permukaan adalah y = F/l

Y = tegangan permukaan zat cair
l = panjang permukaan
F = gaya tegang permukaan
e. Permukaan batas

Permukaan air dalam suatu tabung akan berbentuk cekung. Sedangkan permukaan raksa akan berbentuk cembung. Kelengkungan air di dalam tabung dinamakan meniskus. Besarnya sudut kontak pada meniscus cekung lebih kecil dari 90°, sedangkan sudut kontak pada meniscus cembung lebih besar dari 90°.

f. Gejala Kapilaritas

Gejala kapilaritas adalah gejala naik turunya permukaan zat cair dalam pipa kapiler. Gejala kapilaritas dipengaruhi oleh gaya kohesi, adhesi, dan tegangan permukaan . semakin kecil lubang, semakin tinggi kenaikan atau penurunan zat cair. Jika cairan berupa air, permukaan air akan naik pada pipa kapiler. Namun jika cairan berupa raksa, permukaanya akan turun.

Gejala kapilaritas terjadi pada peristiwa berikut .

1) Minyak tanah naik melalui sumbu kompor
2) Pengisapan air oleh tanaman
3) Air merembes di dinding rumah.

Gejala kapilaritas dirumuskan :

h = 2y cos ϴ / ῤgr
h = kenaikan zat cair
y = tegangan permukaan zat cair
ϴ = Sudut kontak
r = jari-jari tabung
ῤ = massa jenis zat cair
g = percepatan gravitasi bumi
g. Viskositas

Viskositas merupakan gesekan dalam fluida. Besarnya viskositas menyatakan kekentalan fluida. Besarnya viskositas menyatakan kekentalan fluida. Gesekan yang terjadi dapat memberi hambatan pada fluida jika bersinggungan dengan sebuah benda. Gaya yang digunakan untuk menggerakan suatu lapisan fluida dirumuskan :

F = nAv / L
F = Gaya untuk menggerakan suatu lapisan fluida
n = Koefisien viskositas
A = luas keeping
V = Kelajuan
L = Jarak antara dua keeping
h. Hukum stokes dan Kecepatan Terminal

Sebuah benda yang bergerak di dalam fluida kental dengan kelajuan tertentu akan mengalami hambatan oleh gaya gesekan gesekan fluida. Besar gaya hambat yang dialami oleh benda berbentuk bola yang bergerak dalam fluida kental dirumuskan :

Fs = 6πnrv
Fs = Gaya Hambat ( N )
n = Koefisien viskositas
r = jari-jari bola
v = kelajuan benda

Kecepatan terminal adalah kecepatan maksimum yang tetap dari bola yang bergerak dalam fluida kental. Persamaanya dituliskan :

V = 2r²g/9n x ( ῤb - ῤf )
V = kecepatan terminal
r = jari-jari bola
n = koefisien viskositas fluida
ῤb = massa jenis benda
ῤf = massa jenis fluida
g = percepatan gravitasi

2. Fluida Dinamis

a. Persamaan Kontinuitas

Persamaan kontinuitas menyatakan bahwa debit aliran fluida selalu konstan. Persamaan kontinuitas merupakan suatu persamaan yang menghubungkan kecepatan fluida di suatu tempat dengan tempat lain. Debit aliran adalah besaran yang menunjukkan volume fluida yang mengalir melalui suatu penampang setiap satuan waktu dirumuskan sebagai berikut :

Q = v/t = vA

Berdasarkan persamaan kontinuitas, debit fluida pada luas penampang yang berbeda-beda diumuskan sebagai berikut.

Q1 = Q2 = ….. = Qn

A1V1 = A2V2 = ….. = AnVn

Q = debit aliran fluida
V = volume fluida
t = waktu
v = kecepatan fluida
A = luas penampang
b. Bejana dengan Lubang Aliran
v = √2gh
x = 2 √hh1

c. Asas Bernouli

Asas Bernouli menyatakan bahwa jumlah tekanan energy kinetic per satuan volume dan energy potensial per satuan volume selalu bernilai sama pada setiap titik sepanjang garis arus.
Persamaan bernouli dapat dirumuskan sebagai berikut :

P1 + ½ ῤv1² + ῤgh1 = P2 + ½ ῤV2² + ῤgh2

P1 dan P2 = tekanan di titik 1 dan 2
V1 dan v2 = kecepatan aliran di titik 1 dan 2
H1 dan h2 = ketinggian titik 1 dan 2
ῤ = massa jenis fluida
g = percepatan gravitasi

½ ῤv1² dan ½ ῤv2² merupakan energy kinetic per satuan volume , ῤgh1 dan ῤgh2 merupakan energy potensial per satuan volume.

Penerapan Hukum Bernouli :

1. Alat penyemprot obat anti nyamuk dan parfum
2. Karburator
3. Gaya angkat pesawat terbang
4. Venturimeter
5. Tabung pitot

Tweet

Postingan terkait:

Ditulis David Maharoni — Sunday, December 17, 2017 — Add Comment