BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang Masalah
Suatu zat
yang mempunyai kemampuan mengalir dinamakan Fluida. Cairan adalah salah satu
jenis fluida yang mempunyai kerapatan mendekati zat padat. Letak partikelnya
lebih merenggang karena gaya interaksi antar partikelnya lemah. Gas juga
merupakan fluida yang interaksi antar partikelnya sangat lemah sehingga
diabaikan.
Dengan
demikian kerapatannya akan lebih kecil. Karena itu, fluida dapat ditinjau
sebagai sistem partikel dan kita dapat menelaah sifatnya dengan menggunakan
konsep mekanika partikel. Apabila fluida mengalami gaya geser maka akan siap
untuk mengalir. Jika kita mengamati fluida statis misalnya di air tempayan.
Berdasarkan uraian diatas, maka pada makalah ini akan dibahas mengenai fluida
statis.
1.2 Rumusan
Masalah
Dalam
penyusunan makalah ini penulis mencoba mengidentifikasi beberapa pertanyaan
yang akan dijadikan bahan dalam penyusunan dan penyelesaian makalah.
Diantaranya yaitu :
1. Apa pengertian dari Fluida Statis
2. Apa sifat- sifat Fluida Statis
3. Apa itu Tekanan Hidrostatis
1.3 Tujuan
Penulisan
Tujuan dari
penyusunan makalah ini selain untuk memenuhi salah satu tugas dari mata kuliah
konsep dasar Fisika SD II, juga bertujuan antara lain :
1. Mengetahui pengertian
dari Fluida Statis
2. Mengetahui sifat-
sifat Fluida Statis
3. Mengetahui Tekanan
Hidrostatis
1.4 Manfaat
Penulisan
Agar
mengetahui, memahami dalam penerapkan sifat- sifat fluida yang ada yang sering
kita tidak sadari pemanfaatannya dalam kehidupan.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Fluida Statis
Sebelumnya
kita harus mengetahui apa itu fluida. Fluida adalah zat yang dapat mengalir.
Kata Fluida mencakup zat car, air dan gas karena kedua zat ini dapat
mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat
tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Susu, minyak
pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat
dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu
tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat
gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin
merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain.
Fluida
merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Setiap
hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya.
Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di
atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya.
Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh
manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari.
Fluida ini
dapat kita bagi menjadi dua bagian yakni:
1. Fluida Statis
2. Fluida Dinamis
Tapi yang
kita bahas dalam makalah ini hanyalah membahas tentang fluida statis ( fluida
diam ). Adapun pengertian dari 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 atau bisa dikatakan bahwa
partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga
tidak memiliki gaya geser.
Contoh
fenomena fluida statis dapat dibagi menjadi statis sederhana dan tidak
sederhana. Contoh fluida yang diam secara sederhana adalah air di bak yang
tidak dikenai gaya oleh gaya apapun, seperti gaya angin, panas, dan lain-lain
yang mengakibatkan air tersebut bergerak. Contoh fluida statis yang tidak
sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan seragam pada tiap partikel
di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar sungai.
2.2 Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Fluida
a) tekanan
b) temperatur
c) densitas
d) viskositas
a) Tekanan
Ketika kita
memberikan gaya pada suatu benda,berarti memberi tekanan pada benda
tersebut.Besar tekanan yang dirasakan benda sebandingdengan besar gaya yang
diberikan danberbanding terbalik dengan luas permukaanbenda yang mendapatkan
gaya tersebut.
b) Temperature
Suhu/temperature
adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang
digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Dalam kehidupan sehari-hari
masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi
dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk
mengukur suhu dengan valid.
c) Densitas
Densitas
merupakan ukuran kerapatan suatu zat yang dinyatakan banyaknya zat (massa) per
satuan volume. Jadi satuannya adalah satuan massa per satuan volume, misalnya
kg per meter kubik atau gram per centimeter kubik.
d) Viskositas
Viskositas
fluida merupakan ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau
perubahan bentuk. Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, kohesi dan
laju perpindahan momentum molekularnya. Viskositas zat cair cenderung menurun
dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur, hal ini disebabkan gaya – gaya
kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan semakin
bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunya viskositas
dari zat cair tersebut.
Makin kental
suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada
kecepatan tertentu. Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur,
maka viskositas cairan justru akan menurun jika temeratur dinaikan. Fluiditas
dari suatu cairan yang merupakan kebalikan dari viskositas akan meningkat
dengan makin tingginya temperatur. Cara menentukan viskositas suatu zat
menggunakan alat yang dinamakan viskometer.
Kita
definisikan viskositas fluida, dinotasikan dengan ᶯ (“eta”) sebagai rasio
tegangan geser, F/A, dengan laju tegangan.
Fluida yang
mengalir dengan mudah seperti air atau minyak tanah, memiliki viskositas yang
lebih kecil daripada cairan kental seperti madu atau oli motor. Viskositas seluruh
fluida sangat tergantung pada suhu, bertambah untuk gas, dan berkurang untuk
cairan saat suhu meningkat.
2.3 Jenis- Jenis Fluida
1)
Fluida Dinamis
2)
Fluida Statis
Berikut adalah beberapa hal yang dipelajari dalam
fluida statis:
a) Tekanan Hidrostatis
b) Tekanan Mutlak
c) Hukum Pascal
d) Hukum Archimides
e) Tegangan Permukaan
f) Kapilaritas
a) Tekanan Hidrostatik
Tekanan
Hidrostatik adalah tekanan pada zat cair yang diam sesuai dengan namanya (hidro:
air dan statik: diam). Atau lebih lengkapnya Tekanan Hidrostatik
didefinisikan sebagai tekanan yang diberikan oleh cairan pada kesetimbangan
karena pengaruh gaya gravitasi. Hal ini berarti setiap benda yang berada pada
zat cair yang diam, tekanannya tergantung dari besarnya gravitasi. Adakah hal
lain yang mempengaruhi besarnya tekanan hidrostatik? Ya ada yaitu:
kedalaman/ketinggian dan massa jenis zat cair.
Kesimpulan
dalam tekanan hidrostatik ada beberapa hal :
1. Volume tidak mempengaruhi besarnya tekanan
hidrostatik
2. Besarnya tekanan hidrostatik dipengaruhi
oleh kedalaman, gravitasi dan massa jenis zat cair (fluida).
Sehingga
rumus tekanan hidrostatik fluida statis adalah:`
Ph = P
x g x h
Ph = s x h
Keterangan:
Ph : Tekanan
hidrostatis (N/m² atau dn/cm²)
h : jarak ke
permukaan zat cair (m atau cm)
s: berat
jenis zat cair (N/m³ atau dn/cm³)
ρ: massa
jenis zat cair (kg/m³ atau g/cm³)
g: gravitasi
(m/s² atau cm/s²)
Tambahan:
Massa jenis air = 1000 kg/m3 atau 1 gr/cm*3
Massa jenis raksa = 13600 kg/m3 atau 13,6 gr/cm*3
Massa jenis air = 1000 kg/m3 atau 1 gr/cm*3
Massa jenis raksa = 13600 kg/m3 atau 13,6 gr/cm*3
Maka, karena
volume tidak berpengaruh pada besarnya tekanan hidrostatik, apapun bentuk
wadahnya jika kedalamannya sama akan menghasilkan tekanan hidrostatik yang sama
pula.
Contoh Soal :
1. Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter
di bawah permukaan air.
Jika massa jenis air 1000 kg/m3 , percepatan
gravitasi bumi 10 m/s2 dan tekanan udara luar 105 N/m, tentukan :
a) Tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) Tekanan total yang dialami ikan
a) Tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) Tekanan total yang dialami ikan
Pembahasan:
a) Tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) Tekanan total yang dialami ikan
a) Tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) Tekanan total yang dialami ikan
b) Tekanan Mutlak
Tekanan
mutlak merupakan tekanan total hasil penjumlahan tekanan hidrostatik dengan
tekanan atmosfer (udara). Bukan hanya zat cair saja, namun udarapun memiliki
tekanan yang disebut tekanan atmosfer (udara), sehingga jika dihitung secara
total antara tekanan udara yang menekan zat cair dalam wadah tentu akan semakin
besar.
Tekanan
mutlak merupakan tekanan dari keseluruhan total yang dialami benda atau
objek tersebut, sehingga mengaitkan dengan pengertian tersebut, dapat
dirumuskan bahwa:
Dengan keterangan sebagai berikut:
P = tekanan mutlak (Pa)
P_o = tekanan udara luar (Pa)
P_h = tekanan hidrostatis (Pa)
P = tekanan mutlak (Pa)
P_o = tekanan udara luar (Pa)
P_h = tekanan hidrostatis (Pa)
Contoh Soal:
1. Pada kedalaman 10.000 m, besar
tekanan hidrostatik adalah? (massa jenis air laut=1,025 x 103 Kg/m3)...
Jawab :
Dengan menggunakan rumus tekanan hidrostatik di atas maka jawabannya adalah:
Dengan menggunakan rumus tekanan hidrostatik di atas maka jawabannya adalah:
P = 0
+ 1.025 x 103 (10) (10.000) = 1,025 x 108
atau setara
dengan 103 atm
c) Hukum Pascal
Hukum pascal yang berbunyi: "tekanan yang diberikan kepada fluida dalam sebuah ruangan tertutup akan diteruskan sama besar kesegala arah".
Penerapan hukum pascal tersebut tertera, pada gambar dibawah ini:
Hukum pascal yang berbunyi: "tekanan yang diberikan kepada fluida dalam sebuah ruangan tertutup akan diteruskan sama besar kesegala arah".
Penerapan hukum pascal tersebut tertera, pada gambar dibawah ini:
Dengan
keterangan sebagai berikut:
F1 = gaya
pada permukaan A1 (N)
F2 = gaya
pada permukaan A2 (N)
A1 = luas
permukaan 1 (m2)
A2 = luas
permukaan 2 (m2)
d1 =
diameter permukaan 1
d2 =
diameter permukaan 2
Melalui
persamaan Hukum Pascal di atas, bahwa Hukum Pascal sering diterapkan pada
alat-alat dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, mesin hidrolik, mesin hidrolik
pengangkat mobil, dan sistem kerja rem hidrolik pada mobil.
d) Hukum Archimedes
Hukum
Archimede adalah sebuah hukum tentang prinsip pengapungan diatas benda cair
yang ditemukan oleh Archimedes, seorang ilmuwan Yunani yang juga merupakan
penemu pompa spiral untuk menaikan air yang dikenal dengan istilah Sekrup
Archimede. Hukum Archimedes berhubungan dengan gaya berat dan gaya ke atas
suatu benda jika dimasukan kedalam air. Berikut ini adalah bunyi hukum
Archimedes :
“Suatu benda yang dicelupkan
sebagian atau seluruhya kedalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang
besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut”
Persamaan Hukum Archimedes :
Fa = Wu–Wa
Fa = gaya apung atau gaya ke atas (N)
Wu = gaya berat benda di udara (N)
Wa= gaya berat benda di dalam air (N
Fa = Wu–Wa
Fa = gaya apung atau gaya ke atas (N)
Wu = gaya berat benda di udara (N)
Wa= gaya berat benda di dalam air (N
Secara matematis ditulis :
FA = ρ.g.V
Keterangan :
FA = Tekanan Archimedes = N/M2
ρ = Massa Jenis Zat Cair = Kg/M3
g = Gravitasi = N/Kg
V = Volume Benda Tercelup = M3
FA = ρ.g.V
Keterangan :
FA = Tekanan Archimedes = N/M2
ρ = Massa Jenis Zat Cair = Kg/M3
g = Gravitasi = N/Kg
V = Volume Benda Tercelup = M3
e) Tegangan Permukaan
Tegangan
Permukaan merupakan gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada
permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu. egangan
permukaan zat cair diakibatkan karena gaya yang bekerja pada zat cair
tersebut.Dalam keadaan diam, permukaan zat cair akan membuat gaya tarik ke
segala arah, kecuali ke atas. Hal itulah yang menyebabkan adanya tegangan
permukaan. Oleh karena itu tegangan permukaan memiliki persamaan sebagai
berikut:
Y = F/d
Dimana d = 2L
Sehingga Y = F/2L
Keterangan:
Y = Tegangan Permukaan (N/m)
F = Gaya (N)
L = Panjang (m)
d = tempat dimana gaya itu bekerja
Keterangan:
Y = Tegangan Permukaan (N/m)
F = Gaya (N)
L = Panjang (m)
d = tempat dimana gaya itu bekerja
f) Kapilaritas
Peristiwa
kapilaritas adalah naik turunnya permukaan zat cair melalui pipa kapiler.
kapilaritas terjadi karena gaya kohesi dari tegangan permukaan dan gaya adhesi
antara zat cair dan tabung kaca.
Seperti
sebuah barometer dengan pipa kapiler yang sebagian diisi dengan air raksa, dan
sebagian lagi rruang hampa udara (vakum). Perhatikan bahwa ketinggian air raksa
di pusat tabung lebih tinggi dari pada tepi, membuat permukaan atas dari raksa
berbentuk kubah. Pusat massa dari seluruh kolom air raksa akan sedikit lebih
rendah jika permukaan atas raksa yang datar
selama crossection seluruh tabung. Namun dengan berbentuk
kubah memberikan luas permukaan sedikit kurang untuk seluruh massa raksa. Hal
ini berguna untuk meminimalkan energi potensial total. Bentuk permukaan kubah
diatas dikenal sebagai meniskus cembung. Jika sudut kontak antara cairan dengan
tabung kapiler lebih dari 90 derajat maka bentuk permukaan cairan tertekan ke
bawah yang disebut meniskus cekung.
Adapun
rumus/persamaan menghitung tinggi rendahnya atau naik turunnya permukaan zat
cair pada pipa kapiler adalah:
mg = F cosθ
ρ Vg =
γ l cosθ
ρ
π r2hg = γ 2π r cosθ
Dengan
menyelesaikan persaan diatas maka kita akan diperoleh persamaan
y =
(2γcosθ)/ρgR
Keterangan :
Y = naik
turunnya permukaan zat cair dalam pipa kapiler (m)
γ = tegangan
permukaan (N/m)
θ =
sudut kontak
ρ massa
jenis zat cair (kg/m3)
g = percepatan
grafitasi (m/s2)
r =
jari-jari penampang pipa (m)
2.4 Contoh Penerapan Fluida Dalam Kehidupan Sehari-hari
Manfaat dan
terapan fluida baik fluida statis maupun fluida dinamis bagi kehidupan sangat
banyak antara lain yang sering digunakkan dongkrak hidrolik, pompa hidrolik ban
sepeda, mesin hidrolik, rem piringan hidrolik, hidrometer, kapal laut, kapal
selam, balon udara, karburator, sayap pesawat terbang. Berikut ini adalah
penjelasan mengenai penerapan-penerapan fluida di atas:
1. Dongkrak Hidrolik
Prinsip
kerja dongkrak hidrolik adalah penerapan dari hukum Paskal yang berbunyi
tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan sama
besar ke segala arah. Tekanan yang kita berikan pada pengisap yang
penampangnya kecil diteruskan oleh minyak (zat cair) melalui pipa menuju ke
pengisap yang penampangnya besar. Pada pengisap besar dihasilkan gaya angkat
yang mampu menggangkat beban.
2. Pompa Hidrolik Ban Sepeda
Prinsip
dari pompa ini juga menerapkan hukum Paskal, pada pompa hidrolik ini kita
memberi gaya yang kecil pada pengisap kecil sehingga pada pengisap besar akan
dihasilkan gaya yang cukup besar, dengan demikian pekerjaan memompa akan
menjadi lebih ringan, bahkan dapat dilakukan oleh seorang anak kecil sekalipun.
3. Mesin Hidrolik
Hydraulic machinery adalah mesin dan
alat-alat yang menggunakan daya fluida untuk melakukan kerja.Alat berat adalah
contoh umum. Dalam jenis mesin, cairan tekanan tinggi – disebut hidrolik fluida
– ditransmisikan seluruh mesin ke berbagai hidrolik motor dan silinder
hidrolik. Fluida dikontrol secara langsung atau secara otomatis oleh katup
kontrol dan didistribusikan melalui slang dan tabung. Popularitas mesin
hidrolik adalah karena jumlah yang sangat besar kekuasaan yang dapat ditransfer
melalui tabung kecil dan selang fleksibel, dan kekuatan tinggi kepadatan dan
berbagai macam aktuator yang dapat memanfaatkan kekuatan ini.
Mesin
hidrolik dioperasikan dengan menggunakan hidrolik, di mana cairan adalah media
powering.Pneumatics, di sisi lain, didasarkan pada penggunaan gas sebagai
medium untuk transmisi listrik, generasi dan kontrol. Filters Filter
adalah bagian penting dari sistem hidrolik. Partikel logam terus-menerus
dihasilkan oleh komponen mekanis dan perlu dihapus bersama dengan kontaminan
lain.
Tubes, Pipes
and Hoses Tabung hidrolik presisi seamless pipa baja, khusus dibuat untuk
hidrolika. Tabung memiliki ukuran standar untuk rentang tekanan yang berbeda,
dengan diameter standar hingga 100 mm. Tabung disediakan oleh produsen dalam
panjang 6 m, dibersihkan, diminyaki dan dipasang. Tabung yang saling
berhubungan oleh berbagai jenis flensa (terutama untuk ukuran yang lebih besar
dan tekanan), pengelasan kerucut / puting (dengan o-cincin meterai), beberapa
jenis koneksi dan flare cut-cincin.Ukuran yang lebih besar, hidrolik pipa yang
digunakan.Langsung bergabung dengan mengelas tabung tidak dapat diterima karena
interior tidak dapat diperiksa.
4.
Rem Piringan Hidrolik
Ide tekanan zat cair diteruskan melalui zat cair juga digunakan pada
mobil untuk sistem pengereman.Setiap rem mobil dihubungkan oleh pipa-pipa
menuju ke master silinder. Pipa-pipa penghubung dan master silinder diisi penuh
dengan minyak rem. Ketika kita menekan pedal rem, master silinder
tertekan. Tekanannya diteruskan oleh minyak rem ke setiap silinder rem. Gaya
tekan pada silinder rem menekan sepasang sepatu rem sehingga menjepit piringan
logam.Akibat jepitan ini, timbul gesekan pada piringan yang melawan arah gerak
piringan hingga akhirnya dapat menghentikan putan roda.
Sepasang sepatu
dapat menjepit piringan dengan gaya yang besar karena sepasang sepatu tersebut
dihubungkan ke pedal rem melalui sistem hidrolik. Disini kita menekan silinder
yang luas pengisapnya lebih kecil daripada luas pengisap rem, sehingga pada rem
dihasilkan gaya yang lebih besar. Jika luas pengisap rem dua kali luas pengisap
master, maka dihasilkan gaya rem yang dua kali lebih besar dari gaya tekan kaki
pada pedal rem. Gesekan sepasang sepatu terhadap piringan menimbulkan
panas. Oleh karena permukaan piringan sangat luas jika dibandingkan terhadap
luas sepasang sepatu, maka panas yang timbul pada piringan segera dipindahkan
ke udara sekitarnya.Ini mengakibatkan suhu sepasang sepatu rem hampir tetap
(tidak panas).
5. Hidrometer
Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa
jenis zat cair. Nilai massa jenis zat dapat diketahui dengan membaca skala pada
hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair. Hidrometer terbuat dari
tabung kaca dan desainnya memiliki tiga bagian.Pada alat ini diterapkan hukum
Archimedes.
Agar tabung
kaca terapung tegak didalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan
butiran timbal.Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume
zat cair yang dipindahkan ke hidrometer dapat mengapung di dalam zat
cair. Tangkai tabung kaca didesain supaya perubahan kecil dalam berat
benda yang dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam massa jenis
zat cair) menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangkai yang tercelup di
dalam zat cair. Ini berarti perbedaan bacaan pada skala untuk berbagai jenis
zat cair menjadi lebih jelas.
6. Kapal Laut
Badan kapal
yang terbuat dari besi dibuat berongga.Hal ini menyebabkan volum air laut yang
dipindahkan oleh badan kapal menjadi sangat besar. Gaya keatas sebanding dengan
volum air yang dipindahkan, sehingga gaya keatas menjadi sangat besar. Gaya
keatas ini mampu mengatasi berat total kapal, sehingga kapal laut mengapung di
permukaan laut. Kapal laut di desain di pabrik dengan kapasitas muatan
maksimum tertentu sedemikian rupa sehingga kapal laut tetap mengapung dengan
permukaan air masih jauh dari bagian geladak. Gambar diatas menunjukan bagian
kapal laut yang terbenam dalam air laut untuk kapal yang sama tetapi berbeda
muatan. Gambar kiri untuk berat kapal kosong (tidak bermuatan) dan kapal kanan
untuk yang bermuatan. Tampak bahwa untuk berat kapal yang bertambah karena
muatan harus diimbangi oleh gaya keatas yang harus bertambah besar oleh karena
itu, kapal lebih terbenam di dalam air laut agar volum air yang digantikan oleh
kapal itu bertambah.
7. Kapal Selam
Penerapan
hukum Archimedes juga dilakukan pada prinsip kapal selam.Dimana sebuah kapal
selam memiliki tangki pemberat, yang terletak diantara lambung sebelah dalam
dan lambung sebelah luar.Tangki ini dapat diisi dengan udara atau air.
Untuk dapat
membuat kapal selam terbenam kedalam air laut, beratnya harus ditambah sehingga
lebih besar daripada gaya keatas .Hal ini dilakukan dengan membuka katup- katup
yang memungkinkan air laut masuk kedalam tangki pemberat.Sewaktu air laut masuk
melalui katup-katup yang terletak di bagian bawah tangki pemberat, air laut
tersebut mendorong udara dalam tangki keluar melalui katup-katup yang terletak
di bagian atas. Air laut jauh lebih berat daripada udara, sehingga berat total
kapalselam menjadi lebih besar dan membuat kapal selam terbenam. Jika kapal
selam dikehendaki menyelam pada kedalaman tertentu, maka awak kapal harus
mengatur volum air laut dalam tangki pemberat sedemikian sehingga berat total
sama dengan gaya keatas. Pada saat tersebut kapal selam melayang pada kedalaman
tertentu dibawah permukaan laut. Untuk membuat kapal selam mengapung
kembali, udara dipompakan ke dalam tangki pemberat.Udara ini menekan air laut
sehingga air laut keluar melalui katup-katup bagian bawah. Udara jauh lebih
ringan daripada air laut sehingga berat total kapal selam menjadi lebih ringan
dan kapal selam mengapung kembali.
8. Balon Udara
Hukum Archimedes juga
diterapkan pada balon udara. Seperti halnya zat cair, udara (yang termasuk
fluida) juga melakukan gaya keatas pada benda. Gaya keatas yang dilakukan udara
pada benda sama dengan berat udara yang dipindahkan oleh benda itu. Rumus gaya
keatas yang dilakukan udara tetap seperti persamaan sebelumnya tetapi ?f disini
adalah massa jenis udara. Prinsip gaya ke atas yang dikerjakan udara inilah
yang dimanfaatkan pada balon udara.
Mula-mula
balon diisi dengan gas panas sehingga balon menggelembung dan volumnya
bertambah.Bertambahnya volume balon berarti bertambah pula volum udara yang
dipindahkan oleh balon. Ini berarti gaya keatas bertambah besar. Suatu saat
gaya keatas sudah lebih besar daripada berat total balon (berat balon dan
muatan), sehingga balon mulai bergerak naik.
Awak balon
udara terus menambah gas panas sampai balon itu mencapai ketinggian tertentu.
Setelah ketinggian yangdiinginkan tercapai, awak balon mengurangi gas panas
sampai tercapai gaya keatas sama dengan berat balon. Pada saat itulah balon
melayang di udara.Sewaktu awk ingin menurunkan ketinggian maka sebagian isi gas
panas dikeluarkan dari balon. Ini menyebabkan volum balon berkurang, yang
berarti gaya keatas berkurang .akibatnya, gaya keatas lebih kecil daripada
berat balon, dan balon bergerak turun
9. Karburator
Fungsi
karburator adalah untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara,
kemudian campuran ini dimasukan kedalam silinder-silinder mesin untuk tujuan
pembakaran. Penampang bagian atas menyempit sehingga udara yang mengalir
pada bagian ini bergerak dengan kelajuan yang tinggi.Sesuai asas Bernoulli,
tekanan pada bagian ini rendah. Tekanan didalam tangki bensin sama dengan
tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer memaksa bahan bakar tersembur keluar melalui
jet sehingga bahan bakar bercampur dengan udara sebelum memasuki silinder
mesin.
10. Sayap Pesawat Terbang
Penerapan
lain dari asas Bernoulli adalah pada gaya angkat sayap pesawat terbang. Pesawat
terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap
pesawat. Jika tidak ada udara maka pesawat terbang tidak akan
terangkat. Gaya angkat terbangkitkan karena ada perbedaan tekanan di
permukaan atas dan permukaan bawah sayap.Bentuk airfoil sayap diciptakan
sedemikian rupa agar tercipta karakteristik aliran yang sesuai dengan
keinginan. Singkatnya, gaya angkat akan ada jika tekanan dibawah permukaan
sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan sayap. Perbedaan tekanan ini
dapat terjadi karena perbedaan kecepatan aliran udara diatas dan dibawah permukaan
sayap.Sesuai hukum Bernoulli semakin cepat kecepatan aliran maka tekanannya
makin rendah. Besarnya gaya angkat yang dibangkitkan berbanding lurus dengan
Luas permukaan sayap, kerapatan udara, kuadrat kecepatan, dan koefisien gaya
angkat.
Jadi, untuk
pesawat udara, engine berfungsi memberikan gaya dorong agar pesawat dapat
bergerak maju. Akibat gerak maju pesawat maka terjadi gerakan relatif udara di
permukaan sayap. Dengan bentuk geometri airfoil tertentu dan sudut serang sayap
(angel of attack) tertentu maka akan menghasilkan suatu karakteristik aliran
udara dipermukaan sayap yang kemudian akan menciptakan beda tekanan dipermukaan
atas dan permukaan bawah sayap yang kemudian membangkitkan gaya angkat yang
dibutuhkan untuk terbang.
Penampang
sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi
bagian atas yang lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya.Bentuk ini
menyebabkan garis arus seperti gambar di bawah.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari
hasil pembahasan diatas maka dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu:
1. Fluida adalah suatu
bentuk materi yang mudah mengalir misalnya zat cair dan gas. Sifat kemudahan
mengalir dan kemampuan untuk menyesuaikan dengan tempatnya berada merupakan
aspek yang membedakan fluida dengan zat benda tegar.
2. Dalam kehidupan
sehari-hari, dapat ditemukan aplikasi Hukum Bernoulli yang sudah banyak
diterapkan pada sarana dan prasarana yang menunjang kehidupan manusia masa kini
seperti untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan badan pesawat terbang,
penyemprot parfum, penyemprot racun serangga dan lain sebagainya.
3.2 Saran
Adapun Saran penulis sehubungan dengan bahasan makalah ini, kepada
rekan-rekan mahasiswa agar lebih meningkatkan, menggali dan mengkaji lebih
dalam tentang bagaimana fluida statis dan dinamis
No comments:
Post a Comment