STATIKA FLUIDA

STATIKA FLUIDA
PENDAHULUAN
Fluida adalah zat alir adalah zat dalam keadaan bisa mengalir. Ada dua macam fluida yaitu cairan dan gas. Salah satu ciri fluida adalah kenyataan bahwa jarak antara dua molekulnya tidak tetap, bergantung pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara molekul yang disebut kohesi.
Gaya kohesi antara molekul gas sangat kecil jika dibandingkan gaya kohesi antar molekul zat cair. Ini mnyebabkan molekul-molekul gas menjadi relatif bebas sehingga gas selalu memenuhi ruang. Sebaliknya molekul-molekul zat cair terikat satu sama lainnya sehingga membentuk suatu kesatuan yang jelas meskipun bentuknya sebagian ditentukan oleh wadahnya.
Akibat yang lainnya adalah sifat kemampuannya untuk dimampatkan.Gas bersifat mudah dimampatkan sedangkan zat cair sulit.Gas jika dimampatkan dengan tekanan yang cukup besar akan berubah manjadi zat cair. Mekanika gas dan zat cair yang bergerak mempunyai perbedaan dalam beberapa hal, tetapi dalam keadaan diam keduanya mempunyai perilaku yang sama dan ini dipelajari dalam statika fluida.
Tinjauan dalam statika fluida bersifat makroskopik.Dan karenanya ketika kita mengambil elemen volume yang sangat kecil, maka volume ini masih jauh lebih besar dari ukuran mölekul-mölekul pembentuk fluida tersebut.
TEKANAN FLUIDA
Definisi Tekanan
Tekanan dalam mekanika benda titik unsur dinamika yang utama adalah gaya, maka dalam mekanika fluida unsur itu adalah tekanan.Tekanan adalah gaya yang dialami oleh suatu titk pada suatu permukaan fluida persatuan luas dalam arah tegak lurus permukaan tersebut. Secara matematik tekanan P didefinisikan melalui hubungan
dF=pdA,
dimana dF adalah gaya yang dialami oleh elemen luas dA dari permukaan fluida.
Secara mikroskopik gaya ini merupakan pertambahan momentum per satuan waktu yang disebabkan oleh tumbukan molekul-molekul fluida di permukaan tersebut. Permukaan ini bisa berupa permukaan batas antara fluida dengan wadahnya, tetapi ia bisa pula berbentuk permukaan imajiner yang kita buat pada fluida.Tekanan ini merupakan besaran skalar, bukan suatu besaran vektor seperti halnya gaya.
Hubungan Tekanan dengan Kedalaman
Dengan menggunakan hukum Newton kita dapat menurunkan persamaan yang menghubungkan tekanan dengan kedalaman fluida:
p = po +r gh
Dengan po adalah tekanan di permukaan.
Rumus ini menyatakan hubungan antara tekanan p dan kedalaman h. Hubungan ini juga menyatakan bahwa tempat-tempat yang mempunyai posisi vertikal sama akan mempunyai tekanan yang sama.
HUKUM-HUKUM HIDROSTATIKA
Dari persamaan distribusi tekanan kita juga dapat turunkan hukum-hukum hidrostatika yang terkenal.Karena persamaan distribusi tekanan adalah konsekuensi hukum Newton, maka dapat dosimpulkan bahwa hukum-hukum tsb bukanlah hukum fundamental.Artinya kita tidak memerlukan mekanika khusus untuk fluida.Berikut adalah penurunan hukum-hukum hidrostatika dari persamaan tekanan fluida tersebut diatas.
Hukum Pascal
Hukum Pascal mengatakan bahwa:
“tekanan pada suatu titik akan diteruskan kesemua titik lain secara sama”.
Artinya bila tekanan pada suatu titik dalam zat cair ditambah dengan suatu harga, maka tekanan semua titik di tempat lain pada zat cair yang sama akan bertambah dengan harga yang sama pula.
Hukum Archimedes
Salah satu hukum hidrostatika yang lain adalah hukum archimedes yang mengatakan bahwa:
“Setiap benda yang berada dalam satu fluida maka benda itu akan mengalami gaya keatas, yang disebut gaya apung, sebesar berat air yang dipindahkannya”.
Hukum ini juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat diturunkan dari hukum newton juga.
Bila gaya archimedes sama dengan gaya berat W maka resultan gaya =0 dan benda melayang .
Bila FA>W maka benda akan terdorong keatas akan melayang
Bila FA Jika rapat massa fluida lebih kecil daripada rapat massa balok maka agar balok berada dalam keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume balok.Artinya tidak seluruhnya berada terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama dengan volume balok dan rapat massa cairan sama dengan rapat rapat massa benda.
Jika rapat massa benda lebih besar daripada rapat massa fluida, maka benda akan mengalami gaya total ke bawah yang tidak sama dengan nol. Artinya benda akan jatuh tenggelam.
Kapal selam dapat mengapung atau tenggelam. Mengapa?
Artinya densitas dari kapal selam bisa dikontrol.
Sifat-sifat fluida dan zat padat
Densitas = massa per unit volume = Mass/Volume dengan satuan Kg/m3
Gas Densitas
Kg/m3 Cairan Densitas
Kg/m3 Padat Densitas
Kg/m3
Udara 1.2 Water 1000 Aluminum 2700
Carbon Dioxide 1.84 Alcohol, Ethyl 791 Besi 7800
Uap air 0.6 Air Laut 1025 Glass 2600
Tekanan = Gaya/Luas , satuan Newtons/m2 disebut “Pascals”
Tekanan “1 Atmosphere” = 100,000 Pascals = 14.7 lb/in2
1 Pa = 1 N/m2
Cairan/Liquids are incompressible fluids (volume does not change no matter how much pressure changes).
Gases can be easily compressed (volume changes when pressure applied)
Berapa fraksi dari Gunung Es yang tenggelam?
Densitas air laut = 1,025 kg/m3
Densitas Es = 917 kg/m3