Makalah Fisika Fluida Statis

FLUIDA STATIS MAKALAH FISIKA

MAN 1 MEDAN

Muhammad Rizky Al Ayyubi

X IPA 4

KATA PENGANTAR 

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Saya  panjatkan puja dan puji syuku atas kehadiat!Nya, yang telah melimpahkan ahmat, hida yah, dan inayah!Nya kepada Saya, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah "isika tentang #$%&DA STAT&S' Makalah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dai  bebagai sumbe sehingga dapat mempelan(a pembuatan makalah ini' %ntuk itu kami menyampaikan banyak teima kasih kepada semua sumbe yang telah membantu dalam  pembuatan makalah ini' Telepas dai semua itu, Kami menyadai sepenuhnya bah)a masih ada kekuangan  baik dai segi susunan kalimat maupun tata bahasanya' *leh kaena itu dengan tangan tebuka Kami meneima segala saan dan kitik aga kami dapat mempebaiki makalah #&S&KA ini' Akhi kata kami behaap sem+ga makalah #isika menegani #$%&DA STAT&S dapat membeikan man"aat'

Medan, Mei -./

Mhd Ri0ky Al Ayyubi

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang

Suatu 0at yang mempunyai kemampuan mengali dinamakan #luida' 1aian adalah salah satu jenis "luida yang mempunyai keapatan mendekati 0at padat' $etak patikelnya lebih meenggang kaena gaya inteaksi anta patikelnya lemah' Gas juga meupakan "luida yang inteaksi anta patikelnya sangat lemah sehingga diabaikan' "luida dapat ditinjau sebagai sistem patikel dan kita dapat menelaah si"atnya dengan menggunakan k+nsep mekanika patikel' Apabila "luida mengalami gaya gese maka akan siap untuk mengali' 2ika kita mengamati "luida statis misalnya di ai tempayan' 3edasakan uaian diatas, maka pada makalah ini akan dibahas mengenai "luida statis' I.2 Rumusan Masalah

Dai lata belakang di atas dapat diambil umusan pemasalahan yaitu a4

Apa pengetian dai #luida Statis

 b4

Apa si"at! si"at #luida Statis

(4

Apa itu Tekanan 5id+statis I.3 Tujuan Penulsan

3edasakan umusan masalah diatas, maka tujuan penulisan makalah ini yaitu 6 a4

%ntuk mengetahui pengetian dai #luida

 b4

%ntuk mengetahui si"at! si"at "luida

(4

%ntuk mengetahui pengetian tekanan hid+statis

d)

%ntuk mengetahui besaan! besaan dalam "luida I.! Man"aat Penulsan

Adapun man"aat dai penulisan makalah ini yaitu 6 .'

Dapat dijadikan sebagai sumbe in"+masi tekait pemahaman mengenai "luida statis dan dinamis

'

Dapat dijadikan sebagai p+ses pembelajaan di dalam penulisan makalah

BAB II PEMBAHA#AN 2.1. Pengertan $lu%a #tats

Sebelumnya kita haus mengetahui apa itu "luida' #luida adalah 0at yang dapat mengali' Kata #luida men(akup 0at (ai, ai dan gas kaena kedua 0at ini dapat mengali, sebaliknya batu dan benda!benda keas atau seluuh 0at padat tidak dig+l+ngkan kedalam "luida kaena tidak bisa mengali' Susu, minyak pelumas, dan ai meupakan (+nt+h 0at (ai' dan Semua 0at (ai itu dapat dikel+mp+kan ke dalam "luida kaena si"atnya yang dapat mengali dai satu tempat ke tempat yang lain' Selain 0at (ai, 0at gas juga temasuk "luida' 7at gas juga dapat mengali  dai satu satu tempat ke tempat lain' 5embusan angin meupakan (+nt+h udaa yang  bepindah dai satu tempat ke tempat lain' #luida meupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehai!hai' Setiap hai manusia menghiupnya, meminumnya, teapung atau tenggelam di dalamnya' Setiap hai  pesa)at udaa tebang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya' Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya' Ai yang diminum dan udaa yang dihiup juga besikulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun seing tidak disadai' #luida ini dapat kita bagi menjadi dua bagian yakni6 .'

#luida statis

'

#luida Dinamis Adapun pengetian dai #luida Statis adalah "luida yang beada dalam "ase tidak 

 begeak 8diam4 atau "luida dalam keadaan begeak tetapi tak ada pebedaan ke(epatan anta   patikel "luida tesebut atau bisa dikatakan bah)a patikel!patikel "luida tesebut begeak  dengan ke(epatan seagam sehingga tidak memiliki gaya gese' 1+nt+h "en+mena "luida statis dapat dibagi menjadi statis sedehana dan tidak  sedehana' 1+nt+h "luida yang diam se(aa sedehana adalah ai di bak yang tidak dikenai gaya +leh gaya apapun, sepeti gaya angin, panas, dan lain!lain yang mengakibatkan ai  tesebut begeak' 1+nt+h "luida statis yang tidak sedehana adalah ai sungai yang memiliki ke(epatan seagam pada tiap patikel di bebagai lapisan dai pemukaan sampai dasa  sungai'

2.2.

#"at& #"at $lu%a Si"at "isis "luida dapat ditentukan dan dipahami lebih jelas saat "luida beada dalam

keadaan diam 8statis4' Si"at!si"at "isis "luida statis ini di antaanya, massa jenis, tegangan  pemukaan, kapilaitas, dan 9isk+sitas' 1. Massa 'ens

Penahkah Anda membandingkan beat antaa kayu dan besi: 3enakah penyataan  bah)a besi lebih beat daipada kayu: Penyataan tesebut tentunya kuang tepat, kaena segel+nd+ng kayu yang besa jauh lebih beat daipada sebuah b+la besi' Penyataan yang

tepat untuk pebandingan antaa kayu dan besi tesebut, yaitu besi lebih padat daipada kayu' Anda tentu masih ingat, bah)a setiap benda memiliki keapatan massa yang bebeda!beda seta meupakan si"at alami dai benda tesebut' Dalam #isika, ukuan kepadatan 8densitas4  benda h+m+gen disebut massa jenis, yaitu massa pe satuan 9+lume' 2adi massa jenis adalah  pengukuan massa setiap satuan 9+lume benda' Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besa pula massa setiap 9+lumenya' Massa jenis ata!ata setiap benda meupakan t+tal massa dibagi dengan t+tal 9+lumenya' Sebuah benda yang memiliki massa  jenis lebih tinggi 8misalnya besi4 akan memiliki 9+lume yang lebih endah daipada benda  bemassa sama yang memiliki massa jenis lebih endah 8misalnya ai 4' Satuan S& massa jenis adalah kil+gam pe mete kubik 8kg;m !<4 Massa jenis be"ungsi untuk menentukan 0at' Setiap 0at memiliki massa jenis yang  bebeda' Dan satu 0at beapapun massanya beapapun 9+lumenya akan memiliki massa jenis yang sama' Se(aa matematis, massa jenis dituliskan sebagai beikut'

= > m?@   dengan6 m > massa 8kg atau g4, V > 9+lume 8m< atau (m<4, dan = > massa jenis 8kg?m< atau g?(m<4' 2enis bebeapa bahan dan massa jenisnya dapat dilihat pada Ta(el beikut' Ta(el Massa 2enis atau Keapatan Massa 8 Density4 Bahan

Massa 'ens )g*+m3,

Nama Bahan

Massa 'ens )g*+m 3,

Ai

.,--

Glisein

.,/

Aluminium

,

Kuningan

B,/

3aja

,B

Peak

.-,C

3en0ena

-,

Platina

.,

3esi

,B

Raksa

.<,/

Emas

.,<

Tembaga

B,

Es

-,

Timah 5itam

..,<

Etil Alk+h+l

-,B.

%daa

-,--.

2. Tegangan -ermukaan

Tegangan pemukaan disebabkan +leh inteaksi m+lekul!m+lekul 0at (ai dipemukaan 0at (ai' Di bagian dalam (aian sebuah m+lekul dikelilingi +leh m+lekul lain disekitanya, tetapi di pemukaan (aian tidak ada m+lekul lain dibagian atas m+lekul (aian itu' 5al ini menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menaik m+lekul apabila m+lekul itu dinaikan menjauhi pemukaan, +leh m+lekul yang ada di bagian ba)ah pemukaan (aian'

Sebaliknya jika m+lekul di pemukaan (aian ditekan, dalam hal ini dibei jaum atau silet, m+lekul bagian ba)ah pemukaan akan membeikan gaya pemulih yang aahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat men+pang jaum atau silet tetap di pemukaan ai tanpa tenggelam' Gaya ke atas untuk men+pang jaum atau silet aga tidak tenggelam meupakan pekalian k+e"isien tegangan pemukaan dengan dua kali panjang jaum' Panjang jaum disini adalah  pemukaan yang besentuhan dengan 0at (ai' 'a% %a-at kta sm-ulkan (aha -engertan %ar tegangan -ermukaan a%alahke(endeungan pemukaan 0at (ai untuk menegang, sehingga pemukaannya sepeti

ditutupi +leh suatu lapisan elastis' 3. /a-lartas

%ntuk membahas kapilaitas, pehatikan sebuah pipa ka(a dengan diamete ke(il 8pipa kapile4 yang ujungnya tebuka saat dimasukkan ke dalam bejana beisi ai' Kita dapat menyaksikan bah)a pemukaan ai dalam pipa akan naik' $ain hasilnya jika kita men(elupkan pipa tesebut ke dalam bejana beisi ai aksa' Pemukaan ai aksa dalam tabung akan tuun atau lebih endah daipada pemukaan ai aksa dalam bejana' Gejala inilah yang disebut dengan gejala kapilaitas' Pada kejadian ini, pipa yang digunakan adalah pipa kapile' *leh kaena itu, gejala kapilaitas adalah gejala naik tuunnya 0at (ai dalam pipa kapile' Pemukaan 0at (ai yang  bebentuk (ekung atau (embung disebut meniskus' Pemukaan ai pada dinding ka(a yang  bebentuk (ekung disebut meniskus (ekung, sedangkan pemukaan ai aksa yang bebentuk  (embung disebut meniskus (embung' Penyebab dai gejala kapile adalah adanya adhesi dan k+hesi' K+hesi adalah gaya taik  menaik anta m+lekul yang sama jenisnya' Gaya ini menyebabkan antaa 0at yang satu dengan yang lain tidak dapat menempel kaena m+lekulnya saling t+lak men+lak' sedangkan adhesi adalah gaya taik menaik anta m+lekul yang bebeda jenisnya' Gaya ini menyebabkan antaa 0at yang satu dengan yang lain dapat menempel dengan baik kaena m+lekulnya saling taik menaik atau meekat' Pada gejala kapilaitas pada ai, ai dalam pipa kapile naik kaena adhesi antaa  patikel ai dengan ka(a lebih besa daipada k+hesi anta patikel ainya' Sebaliknya, pada gejala kapilaitas ai aksa, adhesi ai aksa dengan ka(a lebih ke(il daipada k+hesi anta   patikel ai aksa' *leh kaena itu, sudut k+ntak antaa ai aksa dengan dinding ka(a akan lebih besa daipada sudut k+ntak ai dengan dinding ka(a' Kenaikan atau penuunan 0at (ai pada pipa kapile disebabkan +leh adanya tegangan  pemukaan yang bekeja pada keliling pesentuhan 0at (ai dengan pipa' 3eikut ini bebeapa (+nt+h yang menunjukkan gejala kapilaitas dalam kehidupan sehai!hai6 a' Naiknya minyak tanah melalui sumbu k+mp+ sehingga k+mp+ bisa dinyalakan'  b' Kain dan ketas isap dapat menghisap (aian' (' Ai dai aka dapat naik pada batang p+h+n melalui pembuluh kayu'

Selain keuntungan, kapilaitas dapat menimbulkan bebeapa masalah beikut ini 6 Ai hujan meembes dai dinding lua, sehingga dinding dalam juga basah' Ai dai dinding ba)ah umah meembes naik melalui batu bata menuju ke atas sehingga dinding umah lembab' !. 0skstas

@isk+sitas

meupakan

pengukuan

dai

ketahanan "luida yang

diubah

baik 

dengan tekananmaupun tegangan' Pada masalah sehai!hai 8dan hanya untuk "luida4, 9isk+sitas adalah FKetebalanF atau Fpegesekan intenalF' *leh kaena itu, ai  yang FtipisF, memiliki 9isk+sitas lebih endah, sedangkan madu yang FtebalF, memiliki 9isk+sitas yang lebih tinggi' Sedehananya, semakin endah 9isk+sitas suatu "luida, semakin besa juga  pegeakan dai "luida tesebut' @isk+sitas menjelaskan ketahanan intenal "luida untuk  mengali dan mungkin dapat dipikikan sebagai pengukuan dai pegesean "luida' Seluuh "luida 8ke(uali supe"luida4 memiliki ketahanan dai tekanan dan +leh kaena itu disebut kental, tetapi "luida yang tidak memiliki ketahanan tekanan dan tegangan disebut "luide ideal' . Tekanan Tekanan 8P4 meupakan satuan ilmu "isika untuk menyatakan atau menyebutkan hasil dai gaya 8#4 dengan $uas 8A4, satuan tekanan digunakan dalam menguku kekuatan dai suatu benda gas dan benda (ai' %ntuk lebih ingkasnya, tekanan meupakan hasil bagi antaa gaya 8#4 dan luas penampang8A4'

Dengan asumsi , bah)a semakian besa gaya yang dibeikan maka semakin besa pula tekanannya, akan tetapi sebaliknya, jika luas penampang tesebut besa, maka tekanan yang dibeikan akan ke(il' Pehatikan pesamaan beikut6  p> #? A  dengan6  F > gaya 8N4,  A > luas pemukaan 8m 4, dan  p > tekanan 8N?m > Pas(al4' . Tekanan mutlak  Tekanan mutlak meupakan tekanan dai keseluuhan t+tal yang dialami benda atau +bjek tesebut, sehingga mengaitkan dengan pengetian tesebut, dapat diumuskan bah)a6

Dengan keteangan sebagai beikut6 P> tekanan mutlak 8Pa4

P+ > tekanan udaa lua 8Pa4 Ph > tekanan hid+statis 8Pa4 4. Hukum Pas+al

5ukum pas(al yang bebunyi6 Ftekanan yang diberikan kepada fluida dalam sebuah ruangan tertutup akan diteruskan sama besar kesegala arahF' Peneapan hukum pas(al tesebut tetea, pada gamba diba)ah ini6

Dengan keteangan sebagai beikut6 #. > gaya pada pemukaan A. 8N4 # > gaya pada pemukaan A 8N4 A. > luas pemukaan . 8m4 A > luas pemukaan  8m4 d. > diamete pemukaan . d > diamete pemukaan  Melalui pesamaan 5ukum Pas(al di atas, bah)a 5ukum Pas(al seing diteapkan pada alat! alat d+ngkak hid+lik, p+mpa hid+lik, mesin hid+lik, mesin hid+lik pengangkat m+bil, dan sistem keja em hid+lik pada m+bil'

2.3.

Tekanan H%rstats   Tekanan adalah gaya yang bekeja tegak luus pada suatu pemukaan bidang dan

dibagi luas pemukaan bidang tesebut' Se(aa matematis, pesamaan tekanan dituliskan sebagai beikut'  p> #? A  dengan6  F > gaya 8N4,  A > luas pemukaan 8m 4, dan  p > tekanan 8N?m > Pas(al4' Persamaan %atas menyatakan bah)a tekanan p bebanding tebalik dengan luas

 pemukaan bidang tempat gaya bekeja' 2adi, untuk besa gaya yang sama, luas bidang yang ke(il akan mendapatkan tekanan yang lebih besa daipada luas bidang yang besa' Dapatkah Anda membeikan bebeapa (+nt+h peneapan k+nsep tekanan dalam kehidupan sehai!hai: Tekanan

H%rstats

a%alah

tekanan

5ang

terja%

%

(aah

ar.

Tekanan hid+statis disebabkan +leh "luida tak begeak' Tekanan hid+statis yang dialami

+leh suatu titik di dalam "luida diakibatkan +leh gaya beat "luida yang beada di atas titik  tesebut' 2ika besanya tekanan hid+statis pada dasa tabung adalah p, menuut k+nsep tekanan, besanya p dapat dihitung dai pebandingan antaa gaya beat "luida 8 F 4 dan luas  pemukaan bejana 8A4'  p> #?A Gaya beat "luida meupakan pekalian antaa massa "luida dengan pe(epatan ga9itasi 3umi, ditulis  p> massa H ga9itasi bumi ? A *leh kaena m > = V , pesamaan tekanan +leh "luida dituliskan sebagai  p > =@g ? A @+lume "luida di dalam bejana meupakan hasil pekalian antaa luas pemukaan  bejana 8 A4 dan tinggi "luida dalam bejana 8h4' *leh kaena itu, pesamaan tekanan di dasa   bejana akibat "luida setinggi h dapat dituliskan menjadi  p> =8Ah4 g ? A > = h g 2ika tekanan hid+statis dilambangkan dengan ph, pesamaannya dituliskan sebagai beikut'

 ph > = gh  dengan6  ph > tekanan hid+statis 8N?m4, = > massa jenis "luida 8kg?m<4,  g > pe(epatan ga9itasi 8m?s4, dan h > kedalaman titik dai pemukaan "luida 8m4'

Semakin tinggi dai pemukaan 3umi, tekanan udaa akan semakin bekuang' Sebaliknya, semakin dalam Anda menyelam dai pemukaan laut atau danau, tekanan hid+statis akan semakin betambah' Mengapa demikian: 5al tesebut disebabkan +leh gaya  beat yang dihasilkan +leh udaa dan 0at (ai' Anda telah mengetahui bah)a lapisan udaa akan semakin tipis seiing betambahnya ketinggian dai pemukaan 3umi sehingga tekanan udaa akan bekuang jika ketinggian betambah' Adapun untuk 0at (ai, massanya akan semakin besa seiing dengan betambahnya kedalaman' *leh kaena itu, tekanan hid+statis akan betambah jika kedalaman betambah' Contoh menghitung tekanan hidrostatis Tabung setinggi <- (m diisi penuh dengan "luida' Tentukanlah tekanan hid+statis pada dasa  tabung, jika g > .- m?s dan tabung beisi6 a' ai,  b' aksa, dan (' glisein' Gunakan data massa jenis pada Tabel 'aa(

Diketahui6 h > <- (m dan g > .- m?s ' Ditanya 6 a' P h air  b. P h raksa c. P h gliserin  Jawab : a' Tekanan h%rstats -a%a %asar ta(ung 5ang (ers ar6 P h > = gh > 8.'--- kg?m <4 8.- m?s4 8-,< m4 > <'--- N?m   b' Tekanan h%rstats -a%a %asar ta(ung 5ang (ers ar raksa6  P h > = gh > 8.<'/-- kg?m <4 8.- m?s4 8-,< m4 > -'B-- N?m  (' Tekanan h%rstats -a%a %asar ta(ung 5ang (ers glsern6  P h > = gh > 8.'/- kg?m <4 8.- m?s4 8-,< m4 > <'B- N?m  Pinsip tekanan hid+statis ini digunakan pada alat!alat penguku tekanan' Alat!alat  penguku tekanan yang digunakan untuk menguku tekanan gas, di antaanya sebagai beikut' a. Manmeter P-a Ter(uka

Man+mete pipa tebuka adalah alat penguku tekanan gas yang paling sedehana' Alat ini beupa pipa bebentuk % yang beisi 0at (ai' %jung yang satu mendapat tekanan sebesa p 8dai gas yang hendak diuku tekanannya4 dan ujung lainnya behubungan dengan tekanan atm+s"i 8 p-4' (. Barmeter

3a+mete aksa ini ditemukan pada ./< +leh E7angelsta Trr+ell, se+ang ahli #isika dan Matematika dai &talia' 3a+mete adalah alat untuk menguku tekanan udaa' 3a+mete umum digunakan dalam peamalan (ua(a, dimana tekanan udaa yang tinggi

menandakan (ua(a besahabat, sedangkan tekanan udaa endah menandakan kemungkinan  badai' &a mende"inisikan tekanan atm+s"i dalam bukunya yang bejudul I A nit of   !easurement , "he "orr J Tekanan atm+s"e 8. atm4 sama dengan tekanan hid+statis aksa 8mercury4 yang tingginya /- mm' 1aa meng+n9esikan satuannya adalah sebagai beikut' = aksa  pe(epatan ga9itasi 3umi  panjang aksa dalam tabung atau 8.<'/-- kg?(m< 48,B m?s 48-,/ m4 > .,.-<  .- C N?m 2adi, . atm > / (m5g > .,-.<  .- C N?m +.

Pengukur Tekanan Ban

Alat ini digunakan untuk menguku tekanan udaa di dalam ban' 3entuknya beupa silinde panjang yang di dalamnya tedapat pegas' Saat ujungnya ditekankan pada pentil ban, tekanan udaa dai dalam ban akan masuk ke dalam silinde dan menekan pegas' 3esanya tekanan yang diteima +leh pegas akan diteuskan ke ujung lain dai silinde yang dihubungkan dengan skala' Skala ini telah dikalibasi sehingga dapat menunjukkan nilai selisih tekanan udaa lua 8atm+s"e4 dengan tekanan udaa dalam ban'