Fluida atau Zat alir adalah zat yang mengalirkan seluruh bagian-bagiannya ke tempat lain dalam waktu yang bersamaan.Wujud zat secara umum dibedakan menjadi
tiga, yaitu zat padat, cair, dan gas. Berdasarkan bentuk dan ukurannya, zat padat mempunyai bentuk dan volume tetap, zat cair memiliki volume tetap, akan tetapi bentuknya berubah sesuai dengan wadahnya, sedangkan gas tidak memiliki bentuk maupun volume yang tetap. Karena zat cair dan gas tidak mempertahankan bentuk yang tetap sehingga keduanya memiliki kemampuan untuk mengalir. Zat yang dapat
mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan disebut Fluida disebut juga zat alir, yaitu Zat alir adalah zat yang mengalirkan
seluruh bagian-bagiannya ke tempat lain dalam waktu yang bersamaan. Berdasarkan pergerakannya fluida ada dua macam,yaitu fluida dinamis dan fluida statis. Hukum Pascal untuk menaikkan elevasi muka air merupakan alat yang dapat
digunakan untuk memvisualisasikan prinsip kerja dari Hukum Pascal.Dapat bermanfaat untuk pendidikan, dan masyarakat diharapkan bermanfaat bagi para pembaca serta dapat membuka wawasan mengenai aspek-aspek hidroulik.
Berdasarkan hukum pascal ini diperoleh prinsip bahwa dengan gaya yang kecil dapat menghasilkan suatu gaya yang lebih besar. Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat dan pesawat terbang tidak seperti roket yang terangkat ke atas karena
aksi-reaksi antara gas yang disemburkan roket itu sendiri. Roket menyemburkan gas ke belakang, dan sebagai reaksinya gas mendorong roket maju.Jadi, roket dapat terangkat ke atas walaupun tidak ada udara, tetapi pesawat terbang tidak dapat
terangkat jika tidak ada udara.Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi bagian atas yang lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya.
Pembahasan
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) tekanan total yang dialami ikan
Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton dengan alat seperti gambar berikut!
Jika luas penampang pipa besar adalah 250 kali luas penampang pipa kecil dan tekanan cairan pengisi pipa diabaikan, tentukan gaya minimal yang harus diberikan anak agar batu bisa terangkat!
Pembahasan
Hukum Pascal
Data :
F1 = F
F2 = Wbatu = (1000)(10) = 10000 N
A1 : A2 = 1 : 250
Soal No. 3
Pipa U diisi dengan air raksa dan cairan minyak seperti terlihat pada gambar!
Jika ketinggian minyak h2 adalah 27,2 cm, massa jenis minyak 0,8 gr/cm3 dan massa jenis Hg adalah 13,6 gr/cm3 tentukan ketinggian air raksa (h1)!
Pembahasan
Tekanan titik-titik pada cairan yang berada pada garis vertikal seperti ditunjukkan gambar diatas adalah sama.
Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang memiliki massa jenis 0,75 gr/cm3 seperti ditunjukkan oleh gambar berikut!
Jika volume benda yang tercelup adalah 0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda tersebut!
Pembahasan
Gaya-gaya yang bekerja pada benda diatas adalah gaya berat yang berarah ke bawah dan gaya apung / gaya Archimides dengan arah ke atas. Kedua gaya dalam kondisi seimbang.
Soal No. 5
Seorang anak memasukkan benda M bermassa 500 gram ke dalam sebuah gelas berpancuran berisi air, air yang tumpah ditampung dengan sebuah gelas ukur seperti terlihat pada gambar berikut:
Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan berat semu benda di dalam air!
Pembahasan
Data :
mb = 500 g = 0,5 kg
mf = 200 g = 0,2 kg
Berat benda di fluida (berat semu) adalah berat benda di udara dikurangi gaya apung (Archimides) yang diterima benda. Besarnya gaya apung sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan yaitu berat dari 200 ml air = berat dari 200 gram air (ingat massa jenis air = 1 gr/cm3 = 1000 kg/m3).
Soal No. 6
Perbandingan diameter pipa kecil dan pipa besar dari sebuah alat berdasarkan hukum Pascal adalah 1 : 25. Jika alat hendak dipergunakan untuk mengangkat beban seberat 12000 Newton, tentukan besar gaya yang harus diberikan pada pipa kecil!
Pembahasan
D1 = 1
D2 = 25
F2 = 12000 N
Soal No. 7
Sebuah pipa U diisi dengan 3 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar berikut
Jika ρ1, ρ2 dan ρ3 berturut-turut adalah massa jenis zat cair 1, 2 dan 3 dan h1, h2, h3 adalah tinggi masing-masing zat cair seperti nampak pada gambar di atas, tentukan persamaan untuk menentukan massa jenis zat cair 1.
Pembahasan
PA = PB
P1 = P2 + P3
ρ1 g h1 = ρ2 g h2 + ρ3 g h3
dengan demikian
ρ1 h1 = ρ2 h2 + ρ3 h3
Sehingga
PA = PB
P1 = P2 + P3
ρ1 g h1 = ρ2 g h2 + ρ3 g h3
dengan demikian
ρ1 h1 = ρ2 h2 + ρ3 h3
Sehingga
ρ1 = (ρ2 h2 + ρ3 h3) : h1
Soal No. 8
Sebuah pipa U diisi dengan 4 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar. Tentukan persamaan untuk menentukan besarnya massa jenis zat cair 1
Soal No. 8
Sebuah pipa U diisi dengan 4 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar. Tentukan persamaan untuk menentukan besarnya massa jenis zat cair 1
Pembahasan
PA = PB
P1 + P4 = P2 + P3
ρ1 g h1 + ρ4 g h4 = ρ2 g h2 + ρ3 g h3
P1 + P4 = P2 + P3
ρ1 g h1 + ρ4 g h4 = ρ2 g h2 + ρ3 g h3
g bisa dicoret sehingga didapatkan
ρ1 h1 + ρ4 h4 = ρ2 h2 + ρ3 h3
ρ1 h1 = ρ2 h2 + ρ3 h3 - ρ4 h4
ρ1 h1 + ρ4 h4 = ρ2 h2 + ρ3 h3
ρ1 h1 = ρ2 h2 + ρ3 h3 - ρ4 h4
Sehingga
ρ1 = ( ρ2 h2 + ρ3 h3 - ρ4 h4) : h1
Soal No. 9
Sebuah benda berbentuk balok berada pada bejana yang berisikan air dan minyak. 50% dari volum balok berada di dalam air, 30% berada dalam minyak seperti terlihat pada gambar berikut.
Tentukan massa jenis balok tersebut
Diketahui massa jenis air adalah 1 g/cm3 dan massa jenis minyak 0,8 g/cm3
Pembahasan
a) Gaya-gaya yang bekerja pada balok adalah sebagai berikut:
Berat benda
w = mg
Karena massa benda belum diketahui, masukkan m = ρ vB sehingga w = ρ v g dengan vB adalah volum balok.
Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh air
Fair = ρa va g
dengan va adalah volume air yang dipindahkan atau didesak oleh balok (50%v = 0,5 vB).
Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh minyak
Fm = ρm vm g
dengan vm adalah volume minyak yang dipindahkan atau didesak oleh balok (30% vB = 0,3 vB).
Gaya yang arahnya ke atas sama dengan gaya yang arahnya ke bawah:
Soal No. 10
Perhatikan gambar berikut, air berada dalam sebuah pipa kapiler dengan sudut kontak sebesar θ.
Jika jari-jari pipa kapiler adalah 0,8 mm, tegangan permukaan air 0,072 N/m dan cos θ = 0,55 tentukan tentukan ketinggian air dalam pipa kapiler! (g = 10 m/s2, ρair = 1000 kg/m3)
Pembahasan
Data soal:
r = 0,8 mm = 0,8 × 10−3 m
cos θ = 0,55
γ = 0,072 N/m
g = 10 m/s2
ρair = 1000 kg/m3
h = ....
Rumus kenaikan zat cair pada suatu pipa kapiler
Masuk datanya
Soal No. 12
Sebuah pipa vertikal terpasang di dalamnya sebuah pegas dan sebuah penampang lingkaran dari karet berjari-jari 10 cm seperti terlihat pada gambar berikut.
Suatu zat cair dengan massa jenis 800 kg/m3 kemudian dimasukkan ke dalam pipa hingga setinggi 35 cm. Pegas tertekan ke bawah hingga posisinya setinggi h. Jika konstanta pegas adalah 200 N/m dan percepatan gravitasi 10 m/s2 tentukan nilai h!
Pembahasan
Tentukan dulu perubahan panjang pegas akibat diisinya pipa dengan cairan:
Gaya dari pegas = Gaya dari zat cair
Dengan demikian h = 50 cm − 44 cm = 6 cm
Sebuah benda berbentuk balok berada pada bejana yang berisikan air dan minyak. 50% dari volum balok berada di dalam air, 30% berada dalam minyak seperti terlihat pada gambar berikut.
Tentukan massa jenis balok tersebut
Diketahui massa jenis air adalah 1 g/cm3 dan massa jenis minyak 0,8 g/cm3
Pembahasan
a) Gaya-gaya yang bekerja pada balok adalah sebagai berikut:
Berat benda
w = mg
Karena massa benda belum diketahui, masukkan m = ρ vB sehingga w = ρ v g dengan vB adalah volum balok.
Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh air
Fair = ρa va g
dengan va adalah volume air yang dipindahkan atau didesak oleh balok (50%v = 0,5 vB).
Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh minyak
Fm = ρm vm g
dengan vm adalah volume minyak yang dipindahkan atau didesak oleh balok (30% vB = 0,3 vB).
Gaya yang arahnya ke atas sama dengan gaya yang arahnya ke bawah:
Soal No. 10
Perhatikan gambar berikut, air berada dalam sebuah pipa kapiler dengan sudut kontak sebesar θ.
Jika jari-jari pipa kapiler adalah 0,8 mm, tegangan permukaan air 0,072 N/m dan cos θ = 0,55 tentukan tentukan ketinggian air dalam pipa kapiler! (g = 10 m/s2, ρair = 1000 kg/m3)
Pembahasan
Data soal:
r = 0,8 mm = 0,8 × 10−3 m
cos θ = 0,55
γ = 0,072 N/m
g = 10 m/s2
ρair = 1000 kg/m3
h = ....
Rumus kenaikan zat cair pada suatu pipa kapiler
Masuk datanya
Soal No. 12
Sebuah pipa vertikal terpasang di dalamnya sebuah pegas dan sebuah penampang lingkaran dari karet berjari-jari 10 cm seperti terlihat pada gambar berikut.
Suatu zat cair dengan massa jenis 800 kg/m3 kemudian dimasukkan ke dalam pipa hingga setinggi 35 cm. Pegas tertekan ke bawah hingga posisinya setinggi h. Jika konstanta pegas adalah 200 N/m dan percepatan gravitasi 10 m/s2 tentukan nilai h!
Pembahasan
Tentukan dulu perubahan panjang pegas akibat diisinya pipa dengan cairan:
Gaya dari pegas = Gaya dari zat cair
Dengan demikian h = 50 cm − 44 cm = 6 cm
Tidak ada komentar:
Posting Komentar