PPT Fluida Statis fluida statis
Massa jenis zat (ρ)
Cara mengukur massa jenis zat
Misalnya massa jenis air :
1. Timbang massa air dengan
neraca
2. Ukur volume air dengan gelas
ukur
3. Bagi massa air dengan
volume air yang telah di
ukur
Jadi massa jenis zat adalah
perbandingan antara massa
dengan volume zat
Secara matematis di rumuskan:
ρ=m/V
Dengan :
m = massa
V = volume zat
ρ = kerapatan = massajenis
Apabila kerapatan suatu benda lebih
kecil dari kerapatan air, maka benda
akan terapung.
Sebaliknya jika kerapatan suatu benda
lebih besar dari kerapatan air, benda
tersebut akan tenggelam.
Berat jenis suatu zat merupakan
perbandingan berat zat tersebut terhadap
volumenya. Satuan sistem internasional
untuk berat jenis adalah N/m3.
Berikut ini data massa jenis dari
beberapa zat.
Zat
Zat Cair
Air (4o C)
Air Laut
Darah
Bensin
Air raksa
Zat Padat
Es
Aluminium
Besi & Baja
Emas
Gelas
Kayu
Tembaga
Timah
Tulang
Zat Gas
Udara
Helium
Hidrogen
Uap air
(100 oC)
Kerapatan (kg/m3)
1,00 x 103
1,03 x 103
1,06 x 103
0,68 x 103
13,6 x 103
0,92 x 103
2,70 x 103
7,8 x 103
19,3 x 103
2,4 – 2,8 x 103
0,3 – 0,9 x 103
8,9 x 103
11,3 x 103
1,7 – 2.0 x 103
1,293
0,1786
0,08994
0,6
Bandingkan besarnya massa
jenis benda padat,cair dan gas !.
Contoh
Sepotong emas yang bentuknya seperti sepeda akan
di tentukan massanya. Emas di masukkan dalam
gelas ukur yang sebelumnya telah berisi air, seperti
gambar . Ternyata , skala yang ditunjukan oleh
pemukaan air dalam gelas ukur bertambah 3,75 cm
3
. Bila massa jenis emas = 19,3 gram/cm3 ,
berapakah massa emas tersebut .
Diket :
ρ = 19,3 gr/cm 3
V
= 3, 75 cm 3
Ditanya : m
Jawab
:
m = ρV
= 19,3 x 3,75
= 27,375 gram
Tekanan ( p )
Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak
lurus pada suatu bidang tiap satuan luas
bidang yang dikenai gaya
Di rumuskan :
P=F/A
dengan :
F = gaya yang bekerja pada benda (Newton)
A = luas penampang
benda(m2)
1 pascal ( 1 Pa) = 1 N/m2
Satuan lain yang digunakan = atm
(atmosfer), cm Hg, mb(milibar)
1 bar = 105 Pa
1 atm = 76 cm
Fluida ( zat alir) : zat yang bisa mengalir.
Contohnya zat cair dan gas. Zat cair
termasuk fluida yang inkompressibel, artinya
pada tekanan yang tidak terlalu besar,
volumenya tidak berubah meskipun ditekan.
Gas termasuk fluida kompressibel, artinya
volumenya bisa berkurang jika ditekan
Air dalam keadaan diam disebut hidrostatis
Sifat-sifat fluida:
1. Gaya-gaya yang dikerjakan suatu fluida pada
dinding wadahnya selalu berarah tegak lurus
terhadap dinding wadahnya.
2. Tekanan dalam suatu fluida pada kedalaman yang
sama adalah sama dalam segala arah
Tekanan
Hidrostatis
(Ph) disebut
Tekanan yang disebabkan
oleh fluida tak bergerak
tekanan hidrostatik
Di rumuskan
Ph
=F/A
= mg / A
= Vg / A
=Ahg/A
=gh
= massa jenis zat cair
h= kedalaman
g= percepatan
gravitasi
Tekanan Gauge
Yaitu selisih antara tekanan
yang tidak diketahui dengan
tekanan atmosfer (tekanan
udara luar)
Nilai tekanan yang diukur oleh alat pengukur tekanan
menyatakan tekanan gauge, sedangkan tekanan
sesungguhnya disebut tekanan mutlak
Pmutlak = P gauge + P atmosfer
Contoh :
Sebuah ban berisi
udara bertekanan
gauge 2 bar memiliki
tekanan mutlak kirakira 3 bar, sebab
tekanan atmosfer
pada permukaan laut
kira-kira 1 bar
Contoh Soal : 2
Sebuah logam paduan ( alloy ) dibuat dari 0,04
kg logam A dengan massa jenis 8000 kg/m3 dan
0,10 kg logam B dengan massa jenis 10000
kg/m3 . Hitung massa jenis rata – rata logam
paduan itu.
Diket :
Logam A :m A = 0,04 kg dan A= 8000 kg/ m3
Logam B :m B = 0,10 kg dan B= 10000 kg
/m3
Ditanya : massa jenis rata – rata logam paduan
Jawab:
Massa total logam = mA + mB
= 0,04 + 0,10
= 0,14 kg
Volume total = VA + VB
=( mA / A) + (mB / B)
= (0,04/8000) + (0,10/10000)
= 0,6/40000
Maka
Massa jenis logam paduan = massa
total : volume total
= 0,14 : (0,6/40000)
= 9333 kg /m3
Hukum Pascal
Tekanan
yang di berikan
kepada fluida diam yang
memenuhi sebuah
ruangan di teruskan oleh
fluida itu ke segala arah
sama besarnya.
Prinsip Hukum Pascal
Di rumuskan :
F1
P1 = P2
(F1/A1) = (F2/A2)
F2
A1
A2
Dengan :
F1 : gaya yang bekerja pd
piston 1
F2 : gaya yang bekerja pd
piston 2
A1 : luas penampang 1
A2 : luas penampang 2
Beberapa peralatan yang prinsip
kerjanya berdasarkan hkm. Pascal :
1. Dongkrak Hidrolik
2. Mesin Pres (Tekan) Hidrolik
3. Pengangkat mobil hidrolik
4. Rem Hidrolik, dll
Dongkrak hidrolik
Pengangkat mobil hidrolik
Hukum Utama Hidrostatik
Semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam zat
cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama.
Di rumuskan :
P1 = P2
Po
Po
h2
h1
1
Po + 1gh1 = Po + 2gh2
2
1h1 = 2h2
Contoh:
Sebuah bejana berhubungan diisi dengan
empat zat cair. Massa jenis zat cair itu
masing – masing :
1 = 1,2 gr/cm3, 2 = 8 gr/cm3
3 = 0,8 gr/cm3,
ho=10 cm , h1=20 cm, h2=24 cm, h3 = 12 cm
h4 = 18 cm
4 = …….?
Perhatikan gambar berikut:
Tentukan 4……….!
h4
3
4
h3
ho
2
1
h2
h1
Hukum Archimedes
•
Memahami hkm Archimedes dengan kajian
eksperimen sederhana:
1.
Siapkan sebuah beban, neraca pegas, gelas ukur
dan air secukupnya.
Masukan air dalam gelas ukur dan catat volumenya
(Vo)
Timbang beban dengan neraca pegas dan catat
beratnya (w1).
Masukkan beban yang masih tergantung pd neraca
pegas ke dalam gelas ukur yang berisi air, catat
volume air setelah dimasuki beban (V 1) dan berat
beban dalam air (w2).
Hitung perbedaan volume air dan berat beban.
Bagaimana kesimpulannya
2.
3.
4.
5.
6.
Gaya ke atas :
Maka di rumuskan :
Wbf = w – Fa
Fa = w – wbf
atau
F2
Fa = F2 – F1
= P 2 A – P1 A
= (P2 – P1)A
Fa
= f ghA
= (f g) (hbf A)
= (f g) Vbf
W = mg
F1
maka gaya ke atas di
rumuskan :
Fa = (f g) Vbf
Gaya ke atas
F2
Di rumuskan :
Wbf = w – Fa
Fa
Fa = w – wbf
atau
W = mg
Fa = F2 – F1
F1
= P2 A – P 1 A
= (P2 – P1)A
= f ghA
= (f g) (hbf A)
= (f g) Vbf
maka gaya ke atas di rumuskan :
Fa = (f g) Vbf
Dengan:
f = massa jenis fluida (kg/m3)
Vbf = volume benda dalam fluida
(m3)
Fa = gaya ke atas (N)
Jadi dapat di simpulkan :
• Suatu benda yang dicelupkan
seluruhnya atau sebagian ke
dalam fluida mengalami gaya ke
atas yang sama dengan berat
fluida yang dipindahkan
Contoh soal :
• Sebatang almunium digantung pada
seutas kawat. Kemudian seluruh
almunium di celupkan ke dalam
sebuah bejana berisi air. Massa
almunium 1 kg dan massa jenisnya
2,7 x 103 kg/m3. Hitung tegangan
kawat sebelum dan sesudah
almunium di celupkan ke air.
Penyelesaian:
Sebelum di celupkan air:
Fy = 0
T1 – mg = 0
T1 = mg
T1
T1 = 1 x10
T1 = 10 N
mg
Sesudah dicelupkan :
T2
F y = 0
T2 + Fa – mg = 0
Fa
T2 = mg – Fa
T2 = 1 x 10 – Fa
T2 = 10 - Fa
mg
Volume Al :
VAl = m /
= 1 / (2,7 x 103)
Maka Fa = Val f g
= 3,7 N
Sehingga :
T2 = 10 – 3,7
= 6,3 N
Mengapung
Fa
hb
hbf
w
b
f
Karena bendanya
seimbang, maka :
Fy = 0
Fa – w = 0
Fa = w
Fa = m b g
Fa = (b Vb) g
(f Vbf) g = (b Vb) g
b = (Vbf/Vb) f
Atau
b = (Vbf/Vb) f
= (A hbf / A hb) f
b = ( hbf / hb ) f
Dengan :
b = massa jenis benda (kg / m3)
f = masa jenis fluida (kg / m3)
hb = tinggi benda (m)
hbf = tinggi benda dalam fluida (m)
Kesimpulan :
Benda yang dicelupkan ke dalam
fluida akan mengapung, bila massa
jenis rata – rata benda lebih kecil
daripada massa jenis fluida.
Syarat benda mengapung :
b < f
Contoh :
Sebuah benda di celupkan
ke dalam alkohol ( massa
jenis = 0,9 gr/cm3). Hanya
1/3 bagian benda yang
muncul di permukaan
alkohol. Tentukan massa
jenis benda!
Diket :
f = 0,9 gr/cm3
Bagian yang muncul =( 1/3 )
hb, sehingga :
hbf = hb –
(1/3)hb = (2/3)hb
Ditanya : Massa jenis benda
( b)
Jawab :
b
hbf
hb
f
2
hb
3
b
0,9
hb
b 0,6 g cm3
Melayang
Syarat benda melayang :
Fa = w
(f Vbf) g = (b Vb) g
(f Vb) g = (b Vb) g
Fa
f = b
w
b
=
f
Kesimpulan :
Benda yang dicelupkan ke dalam
fluida akan melayang, bila massa
jenis rata – rata benda sama dengan
massa jenis fluida.
Syarat benda melayang:
b = f
Contoh :
Sebuah balok kayu yang massa jenisnya 800 kg/m3
terapung di air. Selembar aluminium yang massanya 54
gram dan massa jenisnya 2700 kg/m3 diikatkan di atas kayu
itu sehingga sistem ini melayang. Tentukan volume kayu itu !
Diket :
aluminium
kayu
F
ak
w
k
wAl FaAl
Di tanya : volume kayu (Vk)
Jawab :
F = 0
Fak + FaAl – wk – wAl = 0
Fak + FaAl = wk + wAl
f g Vk + f g VAl = mkg + mAlg
f Vk + f VAl = mk + mAl
f Vk + f (mAl/ Al) = k Vk+ mAl
1 Vk + 1 (54/2,7) = 0,8 Vk + 54
Vk + 20 = 0,8 Vk + 54
Vk = 170 cm3
Tenggelam
Dengan cara yang sama
di peroleh :
b > f
Fa
w
Kesimpulan :
Benda yang
dicelupkan ke dalam
fluida akan tenggelam,
bila massa jenis rata –
rata benda lebih besar
daripada massa jenis
fluida.
Tantangan :
Sebuah balok mempunyai luas
penampang A, tinggi l, dan massa
jenis . Balok ada pd keseimbangan
di antara dua jenis fluida dengan
massa jenis 1 dan 2 dengan 1 < <
2 .Fluida – fluida itu tidak bercampur.
Buktikan : Fa = [1gy + 2 g(l – y)]A
Buktikan : = [1y + 2 (l – y)]/l
Ini gambarnya!
1
y
2
l
TEGANGAN PERMUKAAN
• CONTOH:
Contoh :
Silet dapat mengapung di air
Nyamuk dapat hinggap di atas air
Secara matematis tegangan permukaan di
rumuskan :
F
l
Dengan:
F : gaya (N)
l : panjang (m)
; tegangan permukaan (N/m)
Atau
Di rumuskan :
W
A
Dengan :
W = usaha (J)
A = luas penampang (m2)
= tegangan permukaan (J/m2)
Tegangan permukaan pd sebuah bola
Dari gambar di
peroleh :
Fy
cos
l
Fy l cos
Karena
maka :
l 2r
Fy = 2 r cos
Contoh :
Seekor serangga berada di atas
permukaan air. Telapak kaki serangga
tersebut dapat di anggap sebagai bola
kecil dengan jari – jari 3 x 10-5 m.
Berat serangga adalah 4,5 x 10-5 N
dan tubuhnya di sangga oleh empat
buah kaki. Tentukan sudut yang
dibentuk kaki serangga dengan
bidang vertikal.
Diket :
r = 3 x 10-5 m
w = 4,5 x 10-5 N
n =4
= 0,072 Nm-1
Ditanya :
Penyelesaian
Fy 2r cos
w
2r cos
n
w
cos
2rn
4,5.10 5
cos
2.3,14.3.10 5.0,072.4
cos 0,83
330
Diskusi dan interaksi
Mengapa deterjen sering digunakan
untuk mencuci pakaian agar pakaian
menjadi bersih ?
Meniskus
Adalah bentuk cembung atau cekung
permukaan zat cair akibat tegangan
permukaan.
air
Raksa
Proses pembentukan meniskus cekung
dan cembung
Adhesi adalah gaya tarik-menarik
antara partikel tak sejenis.
Kohesi adalah gaya tarik-menarik
antara partikel sejenis.
Perhatiakan gambar berikut:
Air
Raksa
Fa
FR
Fk
Fa
F
R
Fk
Kapilaritas :
Adalah peristiwa naik turunnya
permukaan zat cair di dalam pipa
kapiler.
Contoh :
peristiwa naiknya minyak tanah pd
sumbu kompor.
Air pd tanaman sampai ke daun
Dan lain-lain.
Perhatikan gambar berikut :
Air
Raksa
y
y
water
mercury
Cara mengukur massa jenis zat
Misalnya massa jenis air :
1. Timbang massa air dengan
neraca
2. Ukur volume air dengan gelas
ukur
3. Bagi massa air dengan
volume air yang telah di
ukur
Jadi massa jenis zat adalah
perbandingan antara massa
dengan volume zat
Secara matematis di rumuskan:
ρ=m/V
Dengan :
m = massa
V = volume zat
ρ = kerapatan = massajenis
Apabila kerapatan suatu benda lebih
kecil dari kerapatan air, maka benda
akan terapung.
Sebaliknya jika kerapatan suatu benda
lebih besar dari kerapatan air, benda
tersebut akan tenggelam.
Berat jenis suatu zat merupakan
perbandingan berat zat tersebut terhadap
volumenya. Satuan sistem internasional
untuk berat jenis adalah N/m3.
Berikut ini data massa jenis dari
beberapa zat.
Zat
Zat Cair
Air (4o C)
Air Laut
Darah
Bensin
Air raksa
Zat Padat
Es
Aluminium
Besi & Baja
Emas
Gelas
Kayu
Tembaga
Timah
Tulang
Zat Gas
Udara
Helium
Hidrogen
Uap air
(100 oC)
Kerapatan (kg/m3)
1,00 x 103
1,03 x 103
1,06 x 103
0,68 x 103
13,6 x 103
0,92 x 103
2,70 x 103
7,8 x 103
19,3 x 103
2,4 – 2,8 x 103
0,3 – 0,9 x 103
8,9 x 103
11,3 x 103
1,7 – 2.0 x 103
1,293
0,1786
0,08994
0,6
Bandingkan besarnya massa
jenis benda padat,cair dan gas !.
Contoh
Sepotong emas yang bentuknya seperti sepeda akan
di tentukan massanya. Emas di masukkan dalam
gelas ukur yang sebelumnya telah berisi air, seperti
gambar . Ternyata , skala yang ditunjukan oleh
pemukaan air dalam gelas ukur bertambah 3,75 cm
3
. Bila massa jenis emas = 19,3 gram/cm3 ,
berapakah massa emas tersebut .
Diket :
ρ = 19,3 gr/cm 3
V
= 3, 75 cm 3
Ditanya : m
Jawab
:
m = ρV
= 19,3 x 3,75
= 27,375 gram
Tekanan ( p )
Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak
lurus pada suatu bidang tiap satuan luas
bidang yang dikenai gaya
Di rumuskan :
P=F/A
dengan :
F = gaya yang bekerja pada benda (Newton)
A = luas penampang
benda(m2)
1 pascal ( 1 Pa) = 1 N/m2
Satuan lain yang digunakan = atm
(atmosfer), cm Hg, mb(milibar)
1 bar = 105 Pa
1 atm = 76 cm
Fluida ( zat alir) : zat yang bisa mengalir.
Contohnya zat cair dan gas. Zat cair
termasuk fluida yang inkompressibel, artinya
pada tekanan yang tidak terlalu besar,
volumenya tidak berubah meskipun ditekan.
Gas termasuk fluida kompressibel, artinya
volumenya bisa berkurang jika ditekan
Air dalam keadaan diam disebut hidrostatis
Sifat-sifat fluida:
1. Gaya-gaya yang dikerjakan suatu fluida pada
dinding wadahnya selalu berarah tegak lurus
terhadap dinding wadahnya.
2. Tekanan dalam suatu fluida pada kedalaman yang
sama adalah sama dalam segala arah
Tekanan
Hidrostatis
(Ph) disebut
Tekanan yang disebabkan
oleh fluida tak bergerak
tekanan hidrostatik
Di rumuskan
Ph
=F/A
= mg / A
= Vg / A
=Ahg/A
=gh
= massa jenis zat cair
h= kedalaman
g= percepatan
gravitasi
Tekanan Gauge
Yaitu selisih antara tekanan
yang tidak diketahui dengan
tekanan atmosfer (tekanan
udara luar)
Nilai tekanan yang diukur oleh alat pengukur tekanan
menyatakan tekanan gauge, sedangkan tekanan
sesungguhnya disebut tekanan mutlak
Pmutlak = P gauge + P atmosfer
Contoh :
Sebuah ban berisi
udara bertekanan
gauge 2 bar memiliki
tekanan mutlak kirakira 3 bar, sebab
tekanan atmosfer
pada permukaan laut
kira-kira 1 bar
Contoh Soal : 2
Sebuah logam paduan ( alloy ) dibuat dari 0,04
kg logam A dengan massa jenis 8000 kg/m3 dan
0,10 kg logam B dengan massa jenis 10000
kg/m3 . Hitung massa jenis rata – rata logam
paduan itu.
Diket :
Logam A :m A = 0,04 kg dan A= 8000 kg/ m3
Logam B :m B = 0,10 kg dan B= 10000 kg
/m3
Ditanya : massa jenis rata – rata logam paduan
Jawab:
Massa total logam = mA + mB
= 0,04 + 0,10
= 0,14 kg
Volume total = VA + VB
=( mA / A) + (mB / B)
= (0,04/8000) + (0,10/10000)
= 0,6/40000
Maka
Massa jenis logam paduan = massa
total : volume total
= 0,14 : (0,6/40000)
= 9333 kg /m3
Hukum Pascal
Tekanan
yang di berikan
kepada fluida diam yang
memenuhi sebuah
ruangan di teruskan oleh
fluida itu ke segala arah
sama besarnya.
Prinsip Hukum Pascal
Di rumuskan :
F1
P1 = P2
(F1/A1) = (F2/A2)
F2
A1
A2
Dengan :
F1 : gaya yang bekerja pd
piston 1
F2 : gaya yang bekerja pd
piston 2
A1 : luas penampang 1
A2 : luas penampang 2
Beberapa peralatan yang prinsip
kerjanya berdasarkan hkm. Pascal :
1. Dongkrak Hidrolik
2. Mesin Pres (Tekan) Hidrolik
3. Pengangkat mobil hidrolik
4. Rem Hidrolik, dll
Dongkrak hidrolik
Pengangkat mobil hidrolik
Hukum Utama Hidrostatik
Semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam zat
cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama.
Di rumuskan :
P1 = P2
Po
Po
h2
h1
1
Po + 1gh1 = Po + 2gh2
2
1h1 = 2h2
Contoh:
Sebuah bejana berhubungan diisi dengan
empat zat cair. Massa jenis zat cair itu
masing – masing :
1 = 1,2 gr/cm3, 2 = 8 gr/cm3
3 = 0,8 gr/cm3,
ho=10 cm , h1=20 cm, h2=24 cm, h3 = 12 cm
h4 = 18 cm
4 = …….?
Perhatikan gambar berikut:
Tentukan 4……….!
h4
3
4
h3
ho
2
1
h2
h1
Hukum Archimedes
•
Memahami hkm Archimedes dengan kajian
eksperimen sederhana:
1.
Siapkan sebuah beban, neraca pegas, gelas ukur
dan air secukupnya.
Masukan air dalam gelas ukur dan catat volumenya
(Vo)
Timbang beban dengan neraca pegas dan catat
beratnya (w1).
Masukkan beban yang masih tergantung pd neraca
pegas ke dalam gelas ukur yang berisi air, catat
volume air setelah dimasuki beban (V 1) dan berat
beban dalam air (w2).
Hitung perbedaan volume air dan berat beban.
Bagaimana kesimpulannya
2.
3.
4.
5.
6.
Gaya ke atas :
Maka di rumuskan :
Wbf = w – Fa
Fa = w – wbf
atau
F2
Fa = F2 – F1
= P 2 A – P1 A
= (P2 – P1)A
Fa
= f ghA
= (f g) (hbf A)
= (f g) Vbf
W = mg
F1
maka gaya ke atas di
rumuskan :
Fa = (f g) Vbf
Gaya ke atas
F2
Di rumuskan :
Wbf = w – Fa
Fa
Fa = w – wbf
atau
W = mg
Fa = F2 – F1
F1
= P2 A – P 1 A
= (P2 – P1)A
= f ghA
= (f g) (hbf A)
= (f g) Vbf
maka gaya ke atas di rumuskan :
Fa = (f g) Vbf
Dengan:
f = massa jenis fluida (kg/m3)
Vbf = volume benda dalam fluida
(m3)
Fa = gaya ke atas (N)
Jadi dapat di simpulkan :
• Suatu benda yang dicelupkan
seluruhnya atau sebagian ke
dalam fluida mengalami gaya ke
atas yang sama dengan berat
fluida yang dipindahkan
Contoh soal :
• Sebatang almunium digantung pada
seutas kawat. Kemudian seluruh
almunium di celupkan ke dalam
sebuah bejana berisi air. Massa
almunium 1 kg dan massa jenisnya
2,7 x 103 kg/m3. Hitung tegangan
kawat sebelum dan sesudah
almunium di celupkan ke air.
Penyelesaian:
Sebelum di celupkan air:
Fy = 0
T1 – mg = 0
T1 = mg
T1
T1 = 1 x10
T1 = 10 N
mg
Sesudah dicelupkan :
T2
F y = 0
T2 + Fa – mg = 0
Fa
T2 = mg – Fa
T2 = 1 x 10 – Fa
T2 = 10 - Fa
mg
Volume Al :
VAl = m /
= 1 / (2,7 x 103)
Maka Fa = Val f g
= 3,7 N
Sehingga :
T2 = 10 – 3,7
= 6,3 N
Mengapung
Fa
hb
hbf
w
b
f
Karena bendanya
seimbang, maka :
Fy = 0
Fa – w = 0
Fa = w
Fa = m b g
Fa = (b Vb) g
(f Vbf) g = (b Vb) g
b = (Vbf/Vb) f
Atau
b = (Vbf/Vb) f
= (A hbf / A hb) f
b = ( hbf / hb ) f
Dengan :
b = massa jenis benda (kg / m3)
f = masa jenis fluida (kg / m3)
hb = tinggi benda (m)
hbf = tinggi benda dalam fluida (m)
Kesimpulan :
Benda yang dicelupkan ke dalam
fluida akan mengapung, bila massa
jenis rata – rata benda lebih kecil
daripada massa jenis fluida.
Syarat benda mengapung :
b < f
Contoh :
Sebuah benda di celupkan
ke dalam alkohol ( massa
jenis = 0,9 gr/cm3). Hanya
1/3 bagian benda yang
muncul di permukaan
alkohol. Tentukan massa
jenis benda!
Diket :
f = 0,9 gr/cm3
Bagian yang muncul =( 1/3 )
hb, sehingga :
hbf = hb –
(1/3)hb = (2/3)hb
Ditanya : Massa jenis benda
( b)
Jawab :
b
hbf
hb
f
2
hb
3
b
0,9
hb
b 0,6 g cm3
Melayang
Syarat benda melayang :
Fa = w
(f Vbf) g = (b Vb) g
(f Vb) g = (b Vb) g
Fa
f = b
w
b
=
f
Kesimpulan :
Benda yang dicelupkan ke dalam
fluida akan melayang, bila massa
jenis rata – rata benda sama dengan
massa jenis fluida.
Syarat benda melayang:
b = f
Contoh :
Sebuah balok kayu yang massa jenisnya 800 kg/m3
terapung di air. Selembar aluminium yang massanya 54
gram dan massa jenisnya 2700 kg/m3 diikatkan di atas kayu
itu sehingga sistem ini melayang. Tentukan volume kayu itu !
Diket :
aluminium
kayu
F
ak
w
k
wAl FaAl
Di tanya : volume kayu (Vk)
Jawab :
F = 0
Fak + FaAl – wk – wAl = 0
Fak + FaAl = wk + wAl
f g Vk + f g VAl = mkg + mAlg
f Vk + f VAl = mk + mAl
f Vk + f (mAl/ Al) = k Vk+ mAl
1 Vk + 1 (54/2,7) = 0,8 Vk + 54
Vk + 20 = 0,8 Vk + 54
Vk = 170 cm3
Tenggelam
Dengan cara yang sama
di peroleh :
b > f
Fa
w
Kesimpulan :
Benda yang
dicelupkan ke dalam
fluida akan tenggelam,
bila massa jenis rata –
rata benda lebih besar
daripada massa jenis
fluida.
Tantangan :
Sebuah balok mempunyai luas
penampang A, tinggi l, dan massa
jenis . Balok ada pd keseimbangan
di antara dua jenis fluida dengan
massa jenis 1 dan 2 dengan 1 < <
2 .Fluida – fluida itu tidak bercampur.
Buktikan : Fa = [1gy + 2 g(l – y)]A
Buktikan : = [1y + 2 (l – y)]/l
Ini gambarnya!
1
y
2
l
TEGANGAN PERMUKAAN
• CONTOH:
Contoh :
Silet dapat mengapung di air
Nyamuk dapat hinggap di atas air
Secara matematis tegangan permukaan di
rumuskan :
F
l
Dengan:
F : gaya (N)
l : panjang (m)
; tegangan permukaan (N/m)
Atau
Di rumuskan :
W
A
Dengan :
W = usaha (J)
A = luas penampang (m2)
= tegangan permukaan (J/m2)
Tegangan permukaan pd sebuah bola
Dari gambar di
peroleh :
Fy
cos
l
Fy l cos
Karena
maka :
l 2r
Fy = 2 r cos
Contoh :
Seekor serangga berada di atas
permukaan air. Telapak kaki serangga
tersebut dapat di anggap sebagai bola
kecil dengan jari – jari 3 x 10-5 m.
Berat serangga adalah 4,5 x 10-5 N
dan tubuhnya di sangga oleh empat
buah kaki. Tentukan sudut yang
dibentuk kaki serangga dengan
bidang vertikal.
Diket :
r = 3 x 10-5 m
w = 4,5 x 10-5 N
n =4
= 0,072 Nm-1
Ditanya :
Penyelesaian
Fy 2r cos
w
2r cos
n
w
cos
2rn
4,5.10 5
cos
2.3,14.3.10 5.0,072.4
cos 0,83
330
Diskusi dan interaksi
Mengapa deterjen sering digunakan
untuk mencuci pakaian agar pakaian
menjadi bersih ?
Meniskus
Adalah bentuk cembung atau cekung
permukaan zat cair akibat tegangan
permukaan.
air
Raksa
Proses pembentukan meniskus cekung
dan cembung
Adhesi adalah gaya tarik-menarik
antara partikel tak sejenis.
Kohesi adalah gaya tarik-menarik
antara partikel sejenis.
Perhatiakan gambar berikut:
Air
Raksa
Fa
FR
Fk
Fa
F
R
Fk
Kapilaritas :
Adalah peristiwa naik turunnya
permukaan zat cair di dalam pipa
kapiler.
Contoh :
peristiwa naiknya minyak tanah pd
sumbu kompor.
Air pd tanaman sampai ke daun
Dan lain-lain.
Perhatikan gambar berikut :
Air
Raksa
y
y
water
mercury