Fisika Massa Jenis dan Tekanan Dalam FLUIDA

Saturday, May 13, 2017

Bagikan :

Tweet

      Zat cair memiliki sifat yang berbeda dengan zat padat atau dengan benda tegar. Zat cair tidak mampu menahan tegangan geser sehingga bentuknya akan berubah menurut tempatnya. Kita akan mempelajari fluida statis, hukum-hukum mengenai fluida statik kemudian kita akan mempelajari fluida yang mengalir, serta hukum-hukum yang berlaku pada fluida yang mengalir.
massa molar, kinetika gas, gas ideal, tenaga kinetik rata-rata, teorema ekipartisi, tenaga internal

A. Masa Jenin dan Tekanan Fluida

1) Masa Jenis dan Tekanan.

Kita sering mendengar tentang kerapatan atau massa jenis, kerapatan berat, dan kerapatan relatif. Apa yang dimaksud dengan istilah-istilah tersebut? Kerapatan atau massa jenis didefinisikan sebagai massa persatuan volume atau kerapatan adalah perbandingan antara massa terhadap volumenya. Bila kerapatan kita beri simbol U maka kerapatan dapat kita tuliskan:

Kerapatan berat adalah berat persatuan volume atau dapat dituliskan sebagai:

Massa jenis relatif adalah perbandingan antara massa jenis benda dengan masa jenis air dengan volume yang sama.

     Fluida memiliki sifat yang berbeda dengan benda padat. Bentuk benda padat tidak akan berubah meskipun kita memindahkannya dari satu tempat ke tempat yang lain. Tidak demikian dengan fluida, bentuk fluida akan berubah-ubah sesuai dengan tempatnya. Sebagai contoh fluida adalah air. Tuangkan air ke dalam gelas bagaimana bentuk air, seperti gelas bukan? Sekarang pindahlah air dalam gelas tadi ke dalam mangkok, bentuk air akan berubah mengikuti bentuk mangkok. Salah satu sifat fluida adalah tidak dapat menopang tegangan geser sehingga bentuknya akan berubah sesuai bentuk tempatnya.

       Masukan sebuah benda dengan luas penampangnya A ke dalam fluida. Tekanlah ke bawah benda tersebut. Apa yang kalian rasakan? Kalian akan merasakan ada tekanan pada tangan yang disebabkan oleh fluida. Fluida memberikan sebuah gaya yang tegak lurus pada setiap permukaan benda yang ada di dalam fluida. Gaya persatuan luas yang diadakan oleh fluida sama di setiap titik pada permukaan benda pada kedalaman yang sama. Gaya persatuan luas ini dinamakan tekanan Fluida:

Satuan tekanan dalam SI adalah Newton persegi (N/m2) yang dinamakan Pascal (Pa).
                                                                1Pa=1 N/m2

Bila kita membahas fluida kita akan mengenal apa yang disebut sebagai modulus Limbak atau modulus Bulk B.

Tekanan yang disebabkan fluida cenderung menekan benda itu sehingga volumenya mengecil. Karena volumenya mengecil saat mendapat tekanan dari luar, maka diberikan tanda negatif agar B bernilai positif.

2) Tekanan Hidrosatiska

      Fluida dapat kita anggap terdiri dari beberapa lapis. Lapisan di atas akan membebani lapisan di bawahnya. Tekanan pada lapisan teratas hanya berasal dari tekanan udara luar Po, lapisan yang di bawahnya mendapat tekanan dari udara luar dan dari berat lapisan di atasnya. Lapisan-lapisan fluida-fluida tadi diam di dalam fluida dan mendapat tekanan dari fluida yang lain baik di atas maupun di bawahnya. Karena silinder fluida diam maka resultan gaya yang dialami adalah nol. Mari kita lihat pada permukaan di bawah silinder. Gaya totalnya harus nol. Tekanan dari atas berasal dari Po yaitu tekanan di atas silinder sehingga gaya dari atas adalah:

Tekanan yang disebabkan oleh gaya berat sebesar F = mg, sedangkan tekanan dari bawah berasal dari fluida yang berada di bawah silider sehingga gaya dari bawah silinder fluida adalah F = PA. Karena luas penampang atas sama dengan luas penampang bawah yaitu A kita dapat menuliskan persamaan gaya pada permukaan bawah silinder adalah:

Bila fluida memiliki kerapatan r maka massa fluida dalam silinder adalah m=UV=rAh. Sehingga persamaan (7) dapat kita tuliskan sebagai:

Bila kedua ruas persamaan (8) kita bagi dengan A maka akan kita dapatkan tekanan di dasar silinder fluida adalah:

       Tekanan di dasar silinder harus lebih besar dari tekanan di atas silinder untuk menopang berat silinder. Hal ini tampak pada persamaan (9). Tekanan pada kedalaman h lebih besar dari tekanan di bagian atas dengan selisih sebesar rgh dan ini berlaku untuk fluida dalam bejana apapun, tidak bergantung pada bentuk bejana. Pada setiap titik di kedalaman yang sama memiliki tekanan yang sama. Pernyataan ini disebut sebagai Hukum Pokok Hidrostatika.

Hukum Pokok Hidrostatika : Titik-titik pada kedalaman yang sama memiliki tekanan yang sama.

     Zat secara umum dapat digolongkan menjadi tiga macam, yaitu cair, padat, dan gas. Dari ketiga zat itu, zat cair dan zat gas termasuk dalam fluida karena dapat mengalir dan mampu memberi hambatan saat ditekan. Gaya gravitasi juga berpengaruh terhadap fluida yang ada di sekeliling kita. Marilah kita tinjau pengaruh gravitasi terhadap fluida.

Tag : fisika