MAKALAH FISIKA DASAR FLUIDA NAMA KELOMPO
MAKALAH FISIKA DASAR
“FLUIDA”
NAMA KELOMPOK
1. (20171331038) Abdul aziz
2. (20171331039) Gagan priambodho
3. (20171331042) Andik kurniawan
4. (20171331045) Andrie kurnia wicaksana
5. (20171331057) Arip sasmito
6. (20171331062) Luqmanul hakim
7. (20171331063) Muhammad nizar prawira
8. (20171331065) Rizky oktavian
9. (20171331073) Tohari kuncorojakri
10.
(20171331073) Ahmad fkri ardianto
11.
(20171331074) Baus surya atmaja
12.
(20171331075) Boma bassan yanuar
UNIVERSITAS MUHAMMADAIYAH SURABAYA
FAKULTAS TEKNIK P2K
TEKNIK MESIN
2017
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI .............................................................................................................
1
KATA
PENGANTAR ....................................................................................................... 1
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG ....................................................................................
Suatu zat yang mempunyai kemampuan mengalir dinamakan Fluida. Cairan
adalah salah satu jenis fuida yang mempunyai kerapatan mendekati zat padat.
Letak partikelnya lebihmerenggang karena gaya interaksi antar partikelnya
lemah. Gas juga merupakan fuida yanginteraksi antar partikelnya sangat lemah
sehingga diabaikan.
Fluida dapat ditinjau sebagai sistem partikel dan kita dapat menelaah
sifatnya denganmenggunakan konsep mekanika partikel. Apabila fuida
mengalami gaya geser maka akan siapuntuk mengalir. Jika kita mengamati
fuida statis misalnya di air tempayan. Berdasarkan uraiandi atasr maka pada
makalah ini akan dibahas mengenai fuida statis.
B. RUMUSAN MASALAH ................................................................................
Dari latar belakang di atas dapat diambil rumusan permasalahan yaitu
1. Apa pengertian dari Fluida Statis dan fuida dinamis
2. Apa sifat- sifat Fluida Statis
3. Apa itu Tekanan Hidrostatis
4. Apa saja besaran-besaran dalam fuida dinamis
5. Apa saja penerapan fuida dalam kehidupan sehari-hari?
C. TUJUAN PENULISAN ....................................................................................
Berdasarkan rumusan masalah di atasr maka tujuan penulisan makalah
ini yaitu
1. Untuk mengetahui pengertian dari Fluida Statis dan fuida dinamis
2. Untuk mengetahui sifat- sifat fuida
3. Untuk mengetahui pengertian tekanan hidrostatik
4. Untuk mengetahui besaran- besaran dalam fuida
5. Untuk mengetahui bagaimana penerapan fuida dalam kehidupan
sehari-hari
D. MANFAAT
PENULISAN ....................................................................................
Adapun manfaat dari penulisan makalah ini yaitu
1. Dapat dijadikan sebagai sumber informasi terkait pemahaman
mengenai fuida statis dan dinamis
2. Dapat dijadikan sebagai proses pembelajaran di dalam penulisan
makalah
BAB II
PEMBAHASAN
FLUIDA STATIS
1. Pengertian Fluida Statis
Sebelumnya kita harus mengetahui apa itu fuida. Fluida adalah zat
yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat cairr air dan gas karena kedua
zat ini dapat mengalirrsebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat
padat tidak digolongkan ke dalam fuida karena tidak bisa mengalir.
Susur minyak pelumasr dan air merupakan contoh zat cair. dan
Semua zat cair itu dapat Dikelompokkan ke dalam fuida karena sifatnya yang
dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cairr zat gas
juga termasuk fuida. Zat gas juga dapat mengalir dari satusatu tempat ke
tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari
satutempat ke tempat lain.
Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan berubah bentuk (dapat
dimampatkan) jika diberi tekanan. Jadir yang termasuk ke dalam fuida adalah
zat cair dan gas. Perbedaan antara zat cair dan gas terletak pada
kompresibilitasnya atau ketermampatannya. Gas mudah dimampatkanr
sedangkan zat cair tidak dapat dimampatkan. Ditinjau dari keadaan
fisiknyarfuida terdiri atas fuida statis atau hidrostatikar yaitu ilmu yang
mempelajari tentang fuida atau zat alir yang diam (tidak bergerak) dan fuida
dinamis atau hidrodinamikar yaitu ilmu yang mempelajari tentang zat alir atau
fuida yang bergerak. Hidrodinamika yang khusus membahas mengenai aliran
gas dan udara disebut aerodinamika.
Fluida ini dapat kita bagi menjadi dua bagian yakni
A. Fluida statis
B. Fluida Dinamis
A. FLUIDA STATIS
Adapun pengertian dari Fluida Statis adalah fuida yang berada
dalam fase tidak bergerak (diam) atau fuida dalam keadaan bergerak tetapi
tak ada perbedaan kecepatan
antar partikel fuida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fuida te
rsebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.
Contoh fenomena fuida statis dapat dibagi menjadi statis sederhana
dan tidak sederhana. Contoh fuida yang diam secara sederhana adalah air di
bak yang tidak dikenai gaya oleh gaya apapunr seperti gaya anginr panasr dan
lain-lain yang mengakibatkan air tersebut bergerak. Contoh fuida statis
yang tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan seragam pada
tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar sungai.
B. FLUIDA DINAMIS
Fluida dinamis adalah fuida (bisa berupa zat cairr gas) yang bergerak.
Untuk memudahkan dalam mempelajarir fuida disini dianggap steady
(mempunyai kecepatan yangkonstan terhadap waktu)r tak termampatkan (tidak
mengalami perubahan volume)r tidak kentalr tidak turbulen (tidak mengalami
putaran-putaran).Dalam kehidupan sehari-harir banyak sekali hal yang berkaitan
dengan fuida dinamis ini.
2. Sifat- Sifat Fluida
Sifat fisis fuida dapat ditentukan dan dipahami lebih jelas saat fuida
berada dalamkeadaan diam (statis). Sifat-sifat fisis fuida statis ini di
antaranyar massa jenisr tegangan permukaanr kapilaritasr dan viskositas.
a. Massa Jenis
Pernahkah Anda membandingkan berat antara kayu dan besi? Benarkah
pernyataan bahwa besi lebih berat daripada kayu? Pernyataan tersebut tentunya
kurang tepatr karena segelondong kayu yang besar jauh lebih berat daripada
sebuah bola besi. Pernyataan yang tepat
untuk perbandingan antara kayu dan besi tersebutr yaitu besi lebih padat
daripada kayu. Andatentu masih ingatr bahwa setiap benda memiliki kerapatan
massa yang berbeda-beda sertamerupakan sifat alami dari benda tersebut.
Dalam Fisikar ukuran kepadatan (densitas) benda homogen disebut massa jenisr
yaitu massa per satuan volume. Jadi massa jenis adalah pengukuran massa
setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu bendar maka
semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda
merupakantotal massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang
memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang
lebih rendah daripada benda bermassa samayang memiliki massa jenis lebih
rendah (misalnya air). Satuan (SI) massa jenis adalah kilogram per meter kubik
(kg·m
-3).
Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa
jenis yang berbeda. Dan satu zat berapa pun massanya berapa pun volumenya
akan memiliki massa jenis yang sama.Secara matematisr massa jenis dituliskan
sebagai berikut.
p = m/V
dengan:
m = massa (kg atau g)r
V = volume (m3 atau cm3)r dan
Ρ = massa jenis (kg/m3 atau g/c m3).
Jenis beberapa bahan dan massa jenisnya dapat dilihat pada tabel
berikut.
Tabel Massa Jenis atau Kerapatan Massa (Density)
B. Tegangan permukaan
Tegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekul-molekul zat cair
dipermukaanzat cair. Di bagian dalam cairan sebuah molekul dikelilingi oleh
molekul lain disekitarnyartetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain
dibagian atas molekul cairan itu. Hal inimenyebabkan timbulnya gaya pemulih
yang menarik molekul apabila molekul itu dinaikanmenjauhi permukaanr oleh
molekul yang ada di bagian bawah permukaan cairan.
Sebaliknya jika molekul di permukaan cairan ditekanr dalam hal ini diberi
jarum atausiletr molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya
pemulih yang arahnya ke atasrsehingga gaya pemulih ke atas ini dapat
menopang jarum atau silet tetap di permukaan air tanpatenggelam.
Gaya ke atas untuk menopang jarum atau silet agar tidak tenggelam
merupakan perkalian koefisien tegangan permukaan dengan dua kali panjang
jarum. Panjang jarum disiniadalah permukaan yang bersentuhan dengan zat cair.
Jadi dapat kita simpulkan bahwa pengertian dari tegangan
permukaan adalah
kecenderungan permukaan zat cair untuk menegangr sehingga permukaannya
seperti ditutupioleh suatu lapisan elastis.
c.
Kapilaritas
Untuk membahas kapilaritasr perhatikan sebuah pipa kaca dengan
diameter kecil (pipakapiler) yang ujungnya terbuka saat dimasukkan ke dalam
bejana berisi air. Kita dapatmenyaksikan bahwa permukaan air dalam pipa akan
naik. Lain hasilnya jika kita mencelupkan pipa tersebut ke dalam bejana berisi air
raksa. Permukaan air raksa dalam tabung akan turunatau lebih rendah daripada
permukaan air raksa dalam bejana. Gejala inilah yang disebutdengan gejala
kapilaritas.
Pada kejadian inir pipa yang digunakan adalah pipa kapiler. Oleh karena itur
gejalakapilaritas adalah gejala naik turunnya zat cair dalam pipa kapiler.
Permukaan zat cair
yang berbentuk cekung atau cembung disebut meniskus. Permukaan air pada di
nding kaca yang berbentuk cekung disebut meniskus cekungr
sedangkan permukaan air raksa yang berbentukcembung disebut meniskus
cembung.
Penyebab dari gejala kapiler adalah adanya adhesi dan kohesi. Kohesi
adalah gaya tarikmenarik antar molekul yang sama jenisnya. Gaya
ini menyebabkan antara zat yang satu denganyang lain tidak dapat menempel
karena molekulnya saling tolak menolak.sedangkan adhesi adalah gaya tarik
menarik antar molekul yang berbeda jenisnya. Gaya inimenyebabkan antara zat
yang satu dengan yang lain dapat menempel dengan baik karenamolekulnya
saling tarik menarik atau merekat.
Pada gejala kapilaritas pada airr air dalam pipa kapiler naik karena adhesi
antara partikelair dengan kaca lebih besar daripada kohesi antar partikel airnya.
Sebaliknyar pada gejalakapilaritas air raksar adhesi air raksa dengan kaca lebih
kecil daripada kohesi antar partikel airraksa. Oleh karena itur sudut kontak
antara air raksa dengan dinding kaca akan lebih besardaripada sudut kontak air
dengan dinding kaca.
Kenaikan atau penurunan zat cair pada pipa kapiler disebabkan oleh adanya
tegangan permukaan yang bekerja pada keliling persentuhan zat cair dengan
pipa.
Berikut ini beberapa contoh yang menunjukkan gejala kapilaritas
dalam kehidupansehari-hari:
A. Naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor sehingga kompor bisa
dinyalakan.
B. Kain dan kertas isap dapat menghisap cairan.
C. Air dari akar dapat naik pada batang pohon melalui pembuluh kayu.
Selain keuntunganr kapilaritas dapat menimbulkan beberapa masalah berikut
ini :
a. Air hujan merembes dari dinding luarr sehingga dinding dalam juga basah.
b.Air dari dinding bawah rumah merembes naik melalui batu bata menuju
keatas sehingga dinding rumah lembab.
d. Viskositas
Viskositas merupakan pengukuran dari ketahananfuidayang diubah baik
dengantekananmaupuntegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk
fuida)r viskositasadalah KKetebalanK atau Kpergesekan internalK. Oleh karena
iturair yang KtipisKr memilikiviskositas lebih rendahr sedangkan maduyang
KtebalKr memiliki viskositas yang lebih tinggi.Sederhananyar semakin rendah
viskositas suatu fuidar semakin besar juga pergerakan darifuida tersebut.
Viskositas menjelaskan ketahanan internal fuida untuk mengalir dan
mungkindapat dipikirkan sebagai pengukuran dari pergeseranfuida.
Seluruh fuida (kecuali superfuida) memiliki ketahanan dari tekanan dan
oleh karenaitu disebut kentalr tetapi fuida yang tidak memiliki ketahanan
tekanan dan tegangan disebutfuide ideal.
3. Tekanan Hidrostatis
Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan
bidang dan dibagiluas permukaan bidang tersebut. Secara matematisr
persamaan tekanan dituliskan sebagai berikut.
P = F/ A
dengan:
F = gaya (N)r
A = luas permukaan (m2)r dan
P = tekanan (N/m2 = Pascal).
Persamaan diatas menyatakan bahwa tekanan (p)
berbanding terbalik dengan luas permukaan bidang tempat gaya
bekerja. Jadir untuk besar gaya yang samar luas bidang yangkecil akan
mendapatkan tekanan yang lebih besar daripada luas bidang yang besar.
DapatkahAnda memberikan beberapa contoh penerapan konsep tekanan dalam
kehidupan sehari-hari?
Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air.
Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fuida tak bergerak. Tekanan hidrostatis
yang dialami oleh suatutitik di dalam fuida diakibatkan oleh gaya berat fuida
yang berada di atas titik tersebut. Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar
tabung adalah P r menurut konsep tekananr besarnya P dapat dihitung dari
perbandingan antara gaya berat fuida ( F ) dan luas permukaan bejana (A).
p= F/A
Gaya berat fuida merupakan perkalian antara massa fuida dengan percepatan
gravitasiBumir ditulis
P = massa x gravitasi bumi / A
Oleh karena
M = ρ V r persamaan tekanan oleh fuida dituliskan sebagai
p = ρVg / A
Volume fuida di dalam bejana merupakan hasil perkalian antara luas
permukaan bejana (A) dan tinggi fuida dalam bejana (h). Oleh karena itur
persamaan tekanan di dasar bejanaakibat fuida setinggi H dapat dituliskan
menjadi
P = ρ(Ah) g / A = ρ h g
Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan ph r persamaannya dituliskan
sebagai berikut.
Ph = ρgh
dengan:
ph = tekanan hidrostatis (N/m2)r
ρ = massa jenis fuida (kg/m3)r
g = percepatan gravitasi (m/s2)r dan
h = kedalaman titik dari permukaan fuida (m).
Semakin tinggi dari permukaan Bumir tekanan udara akan semakin
berkurang.Sebaliknyar semakin dalam Anda menyelam dari permukaan laut atau
danaur tekananhidrostatis akan semakin bertambah. Mengapa demikian? Hal
tersebut disebabkan oleh gaya berat yang dihasilkan oleh udara dan zat cair.
Anda telah mengetahui bahwa lapisan udara akansemakin tipis seiring
bertambahnya ketinggian dari permukaan Bumi sehingga tekanan udaraakan
berkurang jika ketinggian bertambah. Adapun untuk zat cairr massanya akan
semakin besar seiring dengan bertambahnya kedalaman. Oleh karena itur tekan
an hidrostatis akan bertambah jika kedalaman bertambah.Contoh menghitung
tekanan hidrostatikTabung setinggi 30 cm diisi penuh dengan fuida.
Tentukanlah tekanan hidrostatis pada dasartabungr jika
G = 10 m/s2 dan tabung berisi:
a. airr
b. raksa, dan
c. gliserin.
(Gunakan data massa jenis pada Tabel)
Penyelesaian :
Diketahui:
H = 30 cm dan
G = 10 m/s2.
Ditanya :
a. Ph air
b. Ph raksa
c. Ph gliserin
Jawab :
a. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi air:
Ph = ρ gh = (1.000 kg/m3) (10 m/s2) (0,3 m) = 3.000 N/m2
b. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi air raksa:
Ph = ρ gh = (13.600 kg/m3) (10 m/s2) (0,3 m) = 40.800 N/m2
c. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi gliserin:
P h = ρ gh = (1.260 kg/m3) (10 m/s2) (0,3 m) = 3.780 N/m2
Prinsip tekanan hidrostatis ini digunakan pada alat-alat pengukur tekanan.
Alat-alat pengukur tekanan yang digunakan untuk mengukur tekanan gas, di
antaranya sebagai berikut.
a) Manometer Pipa Terbuka
Manometer pipa terbuka adalah alat pengukur tekanan gas yang
paling sederhana. Alatini berupa pipa berbentuk U yang berisi zat cair. Ujung
yang satu mendapat tekanan sebesar p (dari gas yang hendak diukur
tekanannya) dan ujung lainnya berhubungan dengan tekananatmosfr ( p 0).
b) Barometer
Barometer raksa ini ditemukan pada 1643 oleh Evangelista Torricelli
, seorang ahliFisika dan Matematika dari Italia. Barometer adalah alat untuk
mengukur tekanan udara.Barometer umum digunakan dalam peramalan cuaca,
dimana tekanan udara yang tinggimenandakan cuaca bersahabat, sedangkan
tekanan udara rendah menandakan kemungkinan
badai. Ia mendefnisikan tekanan atmosfr dalam bukunya yang berjudul “
A Unit of Measurement , The Torr ” Tekanan atmosfer (1 atm) sama dengan
tekanan hidrostatis raksa(mercury) yang tingginya 760 mm. Cara
mengonversikan satuannya adalah sebagai berikut.
Ρ raksa , × percepatan gravitasi Bumi × panjang raksa dalam tabung
atau(13.600 kg/cm3 )(9,8 m/s2)(0,76 m) = 1,103 × 105N/m2 Jadi, 1 atm = 76
cmHg = 1,013 × 105 N/m2
c) Pengukur Tekanan Ban
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan udara di dalam ban.
Bentuknya berupasilinder panjang yang di dalamnya terdapat pegas. Saat
ujungnya ditekankan pada pentil ban,tekanan udara dari dalam ban akan masuk
ke dalam silinder dan menekan pegas. Besarnyatekanan yang diterima oleh
pegas akan diteruskan ke ujung lain dari silinder yang dihubungkandengan
skala. Skala ini telah dikalibrasi sehingga dapat menunjukkan nilai selisih
tekananudara luar (atmosfer) dengan tekanan udara dalam ban.
4.Besaran-besaran dalam fuida dinamis
a. Debit aliran (Q)
Jumlah volume fuida yang mengalir persatuan waktu, atau :
Q = Av
Dimana :
Q = debit aliran (m3/s)
A = luas penampang (m2)
V = laju aliran fuida (m/s)
Aliran fuida sering dinyatakan dalam debit aliran
Q = V/t
Dimana :
Q = debit aliran (m3/s)
V = volume (m3)
t = selang waktu (s)
b. Persamaan Kontinuitas
Air yang mengalir di dalam pipa air dianggap mempunyai debit yang sama
disembarang titik. Atau jika ditinjau 2 tempatr maka:Debit aliran 1 = Debit aliran
2r atau :
A1V1= A2V2
Dimana :
A = Luas penampang (m2)V = volume (m3)
c. Hukum Bernoulli
Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum
kekekalan energi yangdialami oleh aliran fuida. Hukum ini menyatakan bahwa
jumlah tekanan (p)r energi
kinetik per satuan volumer dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai
yang sama padasetiap titik sepanjang suatu garis arus. Jika dinyatakan dalam
persamaan menjadi :
P +1/2 ρv 2 + ρgh = Konstant
P1 +1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 +1/2 ρv22 + ρgh2
Dimana :
p = tekanan air (Pa)
v = kecepatan air (m/s)
g = percepatan gravitasih = ketinggian air
5. Penerapan dalam kehidupan sehari-hari
1). Ahmad mengisi ember yang memiliki kapasitas 20 liter dengan air
dari sebuahkran seperti gambar berikut!
Jika luas penampang kran dengan diameter D2 adalah 2 cm2 dan kecepatan aliran air di kran adalah
10 m/s tentukan:
a) Debit air
b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember
Pembahasan
Data :
A2 = 2 cm2 = 2 x 10 − 4 m2
v2 = 10 m/s
a) Debit air
Q = A2v2 = (2 x 10 − 4)(10)
Q = 2 x 10 − 3 m3/s
b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi emberData :
V = 20 liter = 20 x 10 – 3 m3
Q = 2 x 10 −3 m 3/s
t = V / Qt = ( 20 x 10−3m3)/(2 x 10−3 m 3/s )
t = 10 sekon
2). Pipa saluran air bawah tanah memiliki bentuk seperti gambar berikut !
Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m2 , luas penampang pipa kecil adalah
2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan
kecepatan airsaat mengalir pada pipa kecil!
Pembahasan
Persamaan kontinuitas
A1v1 = A2v2
(5)(15) = (2) v2
v2 = 37r5 m/s
3). Tangki air dengan lubang kebocoran diperlihatkan gambar berikut !
Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2m.
Tentukan:
a) Kecepatan keluarnya air
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
Pembahasan
a) Kecepatan keluarnya air
v = √(2gh)
v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
X = 2√(hH)
X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
t = √(2H/g)
t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon
4). Untuk mengukur kecepatan aliran air pada sebuah pipa horizontal digunakan alat seperti
diperlihatkan gambar berikut ini !
A1
Jika luas penampang pipa besar adalah 5 cm2 dan luas penampang pipa kecil
adalah 3 cm2 serta perbedaan ketinggian air pada dua pipa vertikal adalah 20
cm tentukan :
a) Kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
b) Kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil
Pembahasan
Rumus kecepatan fuida memasuki pipa venturimeter pada soal diatas
v1 = A2√ [(2gh) : (A12− A22) ]
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
v1 = A2√ [(2gh) : (A12− A22) ]
v1 = (3) √ [ (2 x 10 x 0,2) : (52− 32) ]
v1 = 3 √ [ (4) : (16) ]
v1 = 1,5 m/s
Tips :
Satuan A biarkan dalam cm2, g dan h harus dalam m/s2 dan m.
V akan memiliki satuan m/s.
Bisa juga dengan format rumus berikut:
Dimana
a = luas penampang pipa kecil
A = luas penampang pipa besar
b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil
A1v1 = A2v2
(3/2)(5) – (v2)(3)
V2 – 2,5 m/s
6). Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti terlihat pada gambar
berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan pipa keciladalah 4 : 1.
Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah dan pipa kecil 1 m diatas tanah.Kecepatan aliran air pada
pipa besar adalah 36 km/jam dengan tekanan 9,1 x 105 Pa.
Tentukan :
a) kecepatan air pada pipa kecil
b) selisih tekanan pada kedua pipa
c) tekanan pada pipa kecil
(pair = 1000 kg/m3)
Pembahasan
Data ;
H1 = 5 m
H2 = 1 m
V1 = 36 km/jam = 10 m/s
P1 = 9,1 x 105 pa
A1 : A2 = 4 : 1
a) Kecepatan air pada pipa kecil
Persamaan Kontinuitas :
A1v1 = A2v2
(4)(10) = (1) (v2)
v2 = 40 m/s
b) Selisih tekanan pada kedua pipa
Dari Persamaan Bernoulli :
P1+1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 +1/2 ρv22 + ρgh2
P1− P2 = 1/2 ρ(v22 − v12) + ρg (h2− h1)
P1− P2 = 1/2(1000)( 402 – 102 ) + (1000)(10)(1 − 5)
P1− P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000
P1− P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa
c) tekanan pada pipa kecil
p1 - p2 =7,1 x 105
9,1 x 105 - p2 = 7,1 x 105
P2 = 2,0 x 105 pa
BAB III
PENUTUP
1. Kesimpulan
Fluida adalah suatu bentuk materi yang mudah mengalir misalnya zat cair dan gas.
Sifatkemudahan mengalir dan kemampuan untuk menyesuaikan dengan tempatnya beradamerupakan
aspek yang membedakan fluida dengan zat benda tegar.Dalam kehidupan sehari-hari, dapat
ditemukan aplikasi Hukum Bernoulli yang sudah banyak diterapkan pada sarana dan prasarana yang
menunjang kehidupan manusia masa kiniseperti untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan badan
pesawat terbang, penyemprot parfum, penyemprot racun serangga dan lain sebagainya.
2.Saran
Adapun Saran penulis sehubungan dengan bahasan makalah ini, kepada rekan-rekanmahasiswa
agar lebih meningkatkan, menggali dan mengkaji lebih dalam tentang bagaimanafluida statis dan
dinamis
DAFTAR PUSTAKA
http://asfarsyafar.blogspot.co.id/2013/10/makalah-fisika-dasar-fluida-statis-dan.html
http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/38-fluida-dinamis
http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/2013/03/pengertian-fluida-statis-dan-dinamis-massa- jenistekanan-hidrostatis-total-aplikasi-tegangan-permukaan-contoh-soal-kunci-jawaban.html
“FLUIDA”
NAMA KELOMPOK
1. (20171331038) Abdul aziz
2. (20171331039) Gagan priambodho
3. (20171331042) Andik kurniawan
4. (20171331045) Andrie kurnia wicaksana
5. (20171331057) Arip sasmito
6. (20171331062) Luqmanul hakim
7. (20171331063) Muhammad nizar prawira
8. (20171331065) Rizky oktavian
9. (20171331073) Tohari kuncorojakri
10.
(20171331073) Ahmad fkri ardianto
11.
(20171331074) Baus surya atmaja
12.
(20171331075) Boma bassan yanuar
UNIVERSITAS MUHAMMADAIYAH SURABAYA
FAKULTAS TEKNIK P2K
TEKNIK MESIN
2017
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI .............................................................................................................
1
KATA
PENGANTAR ....................................................................................................... 1
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG ....................................................................................
Suatu zat yang mempunyai kemampuan mengalir dinamakan Fluida. Cairan
adalah salah satu jenis fuida yang mempunyai kerapatan mendekati zat padat.
Letak partikelnya lebihmerenggang karena gaya interaksi antar partikelnya
lemah. Gas juga merupakan fuida yanginteraksi antar partikelnya sangat lemah
sehingga diabaikan.
Fluida dapat ditinjau sebagai sistem partikel dan kita dapat menelaah
sifatnya denganmenggunakan konsep mekanika partikel. Apabila fuida
mengalami gaya geser maka akan siapuntuk mengalir. Jika kita mengamati
fuida statis misalnya di air tempayan. Berdasarkan uraiandi atasr maka pada
makalah ini akan dibahas mengenai fuida statis.
B. RUMUSAN MASALAH ................................................................................
Dari latar belakang di atas dapat diambil rumusan permasalahan yaitu
1. Apa pengertian dari Fluida Statis dan fuida dinamis
2. Apa sifat- sifat Fluida Statis
3. Apa itu Tekanan Hidrostatis
4. Apa saja besaran-besaran dalam fuida dinamis
5. Apa saja penerapan fuida dalam kehidupan sehari-hari?
C. TUJUAN PENULISAN ....................................................................................
Berdasarkan rumusan masalah di atasr maka tujuan penulisan makalah
ini yaitu
1. Untuk mengetahui pengertian dari Fluida Statis dan fuida dinamis
2. Untuk mengetahui sifat- sifat fuida
3. Untuk mengetahui pengertian tekanan hidrostatik
4. Untuk mengetahui besaran- besaran dalam fuida
5. Untuk mengetahui bagaimana penerapan fuida dalam kehidupan
sehari-hari
D. MANFAAT
PENULISAN ....................................................................................
Adapun manfaat dari penulisan makalah ini yaitu
1. Dapat dijadikan sebagai sumber informasi terkait pemahaman
mengenai fuida statis dan dinamis
2. Dapat dijadikan sebagai proses pembelajaran di dalam penulisan
makalah
BAB II
PEMBAHASAN
FLUIDA STATIS
1. Pengertian Fluida Statis
Sebelumnya kita harus mengetahui apa itu fuida. Fluida adalah zat
yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat cairr air dan gas karena kedua
zat ini dapat mengalirrsebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat
padat tidak digolongkan ke dalam fuida karena tidak bisa mengalir.
Susur minyak pelumasr dan air merupakan contoh zat cair. dan
Semua zat cair itu dapat Dikelompokkan ke dalam fuida karena sifatnya yang
dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cairr zat gas
juga termasuk fuida. Zat gas juga dapat mengalir dari satusatu tempat ke
tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari
satutempat ke tempat lain.
Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan berubah bentuk (dapat
dimampatkan) jika diberi tekanan. Jadir yang termasuk ke dalam fuida adalah
zat cair dan gas. Perbedaan antara zat cair dan gas terletak pada
kompresibilitasnya atau ketermampatannya. Gas mudah dimampatkanr
sedangkan zat cair tidak dapat dimampatkan. Ditinjau dari keadaan
fisiknyarfuida terdiri atas fuida statis atau hidrostatikar yaitu ilmu yang
mempelajari tentang fuida atau zat alir yang diam (tidak bergerak) dan fuida
dinamis atau hidrodinamikar yaitu ilmu yang mempelajari tentang zat alir atau
fuida yang bergerak. Hidrodinamika yang khusus membahas mengenai aliran
gas dan udara disebut aerodinamika.
Fluida ini dapat kita bagi menjadi dua bagian yakni
A. Fluida statis
B. Fluida Dinamis
A. FLUIDA STATIS
Adapun pengertian dari Fluida Statis adalah fuida yang berada
dalam fase tidak bergerak (diam) atau fuida dalam keadaan bergerak tetapi
tak ada perbedaan kecepatan
antar partikel fuida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fuida te
rsebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.
Contoh fenomena fuida statis dapat dibagi menjadi statis sederhana
dan tidak sederhana. Contoh fuida yang diam secara sederhana adalah air di
bak yang tidak dikenai gaya oleh gaya apapunr seperti gaya anginr panasr dan
lain-lain yang mengakibatkan air tersebut bergerak. Contoh fuida statis
yang tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan seragam pada
tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar sungai.
B. FLUIDA DINAMIS
Fluida dinamis adalah fuida (bisa berupa zat cairr gas) yang bergerak.
Untuk memudahkan dalam mempelajarir fuida disini dianggap steady
(mempunyai kecepatan yangkonstan terhadap waktu)r tak termampatkan (tidak
mengalami perubahan volume)r tidak kentalr tidak turbulen (tidak mengalami
putaran-putaran).Dalam kehidupan sehari-harir banyak sekali hal yang berkaitan
dengan fuida dinamis ini.
2. Sifat- Sifat Fluida
Sifat fisis fuida dapat ditentukan dan dipahami lebih jelas saat fuida
berada dalamkeadaan diam (statis). Sifat-sifat fisis fuida statis ini di
antaranyar massa jenisr tegangan permukaanr kapilaritasr dan viskositas.
a. Massa Jenis
Pernahkah Anda membandingkan berat antara kayu dan besi? Benarkah
pernyataan bahwa besi lebih berat daripada kayu? Pernyataan tersebut tentunya
kurang tepatr karena segelondong kayu yang besar jauh lebih berat daripada
sebuah bola besi. Pernyataan yang tepat
untuk perbandingan antara kayu dan besi tersebutr yaitu besi lebih padat
daripada kayu. Andatentu masih ingatr bahwa setiap benda memiliki kerapatan
massa yang berbeda-beda sertamerupakan sifat alami dari benda tersebut.
Dalam Fisikar ukuran kepadatan (densitas) benda homogen disebut massa jenisr
yaitu massa per satuan volume. Jadi massa jenis adalah pengukuran massa
setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu bendar maka
semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda
merupakantotal massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang
memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang
lebih rendah daripada benda bermassa samayang memiliki massa jenis lebih
rendah (misalnya air). Satuan (SI) massa jenis adalah kilogram per meter kubik
(kg·m
-3).
Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa
jenis yang berbeda. Dan satu zat berapa pun massanya berapa pun volumenya
akan memiliki massa jenis yang sama.Secara matematisr massa jenis dituliskan
sebagai berikut.
p = m/V
dengan:
m = massa (kg atau g)r
V = volume (m3 atau cm3)r dan
Ρ = massa jenis (kg/m3 atau g/c m3).
Jenis beberapa bahan dan massa jenisnya dapat dilihat pada tabel
berikut.
Tabel Massa Jenis atau Kerapatan Massa (Density)
B. Tegangan permukaan
Tegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekul-molekul zat cair
dipermukaanzat cair. Di bagian dalam cairan sebuah molekul dikelilingi oleh
molekul lain disekitarnyartetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain
dibagian atas molekul cairan itu. Hal inimenyebabkan timbulnya gaya pemulih
yang menarik molekul apabila molekul itu dinaikanmenjauhi permukaanr oleh
molekul yang ada di bagian bawah permukaan cairan.
Sebaliknya jika molekul di permukaan cairan ditekanr dalam hal ini diberi
jarum atausiletr molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya
pemulih yang arahnya ke atasrsehingga gaya pemulih ke atas ini dapat
menopang jarum atau silet tetap di permukaan air tanpatenggelam.
Gaya ke atas untuk menopang jarum atau silet agar tidak tenggelam
merupakan perkalian koefisien tegangan permukaan dengan dua kali panjang
jarum. Panjang jarum disiniadalah permukaan yang bersentuhan dengan zat cair.
Jadi dapat kita simpulkan bahwa pengertian dari tegangan
permukaan adalah
kecenderungan permukaan zat cair untuk menegangr sehingga permukaannya
seperti ditutupioleh suatu lapisan elastis.
c.
Kapilaritas
Untuk membahas kapilaritasr perhatikan sebuah pipa kaca dengan
diameter kecil (pipakapiler) yang ujungnya terbuka saat dimasukkan ke dalam
bejana berisi air. Kita dapatmenyaksikan bahwa permukaan air dalam pipa akan
naik. Lain hasilnya jika kita mencelupkan pipa tersebut ke dalam bejana berisi air
raksa. Permukaan air raksa dalam tabung akan turunatau lebih rendah daripada
permukaan air raksa dalam bejana. Gejala inilah yang disebutdengan gejala
kapilaritas.
Pada kejadian inir pipa yang digunakan adalah pipa kapiler. Oleh karena itur
gejalakapilaritas adalah gejala naik turunnya zat cair dalam pipa kapiler.
Permukaan zat cair
yang berbentuk cekung atau cembung disebut meniskus. Permukaan air pada di
nding kaca yang berbentuk cekung disebut meniskus cekungr
sedangkan permukaan air raksa yang berbentukcembung disebut meniskus
cembung.
Penyebab dari gejala kapiler adalah adanya adhesi dan kohesi. Kohesi
adalah gaya tarikmenarik antar molekul yang sama jenisnya. Gaya
ini menyebabkan antara zat yang satu denganyang lain tidak dapat menempel
karena molekulnya saling tolak menolak.sedangkan adhesi adalah gaya tarik
menarik antar molekul yang berbeda jenisnya. Gaya inimenyebabkan antara zat
yang satu dengan yang lain dapat menempel dengan baik karenamolekulnya
saling tarik menarik atau merekat.
Pada gejala kapilaritas pada airr air dalam pipa kapiler naik karena adhesi
antara partikelair dengan kaca lebih besar daripada kohesi antar partikel airnya.
Sebaliknyar pada gejalakapilaritas air raksar adhesi air raksa dengan kaca lebih
kecil daripada kohesi antar partikel airraksa. Oleh karena itur sudut kontak
antara air raksa dengan dinding kaca akan lebih besardaripada sudut kontak air
dengan dinding kaca.
Kenaikan atau penurunan zat cair pada pipa kapiler disebabkan oleh adanya
tegangan permukaan yang bekerja pada keliling persentuhan zat cair dengan
pipa.
Berikut ini beberapa contoh yang menunjukkan gejala kapilaritas
dalam kehidupansehari-hari:
A. Naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor sehingga kompor bisa
dinyalakan.
B. Kain dan kertas isap dapat menghisap cairan.
C. Air dari akar dapat naik pada batang pohon melalui pembuluh kayu.
Selain keuntunganr kapilaritas dapat menimbulkan beberapa masalah berikut
ini :
a. Air hujan merembes dari dinding luarr sehingga dinding dalam juga basah.
b.Air dari dinding bawah rumah merembes naik melalui batu bata menuju
keatas sehingga dinding rumah lembab.
d. Viskositas
Viskositas merupakan pengukuran dari ketahananfuidayang diubah baik
dengantekananmaupuntegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk
fuida)r viskositasadalah KKetebalanK atau Kpergesekan internalK. Oleh karena
iturair yang KtipisKr memilikiviskositas lebih rendahr sedangkan maduyang
KtebalKr memiliki viskositas yang lebih tinggi.Sederhananyar semakin rendah
viskositas suatu fuidar semakin besar juga pergerakan darifuida tersebut.
Viskositas menjelaskan ketahanan internal fuida untuk mengalir dan
mungkindapat dipikirkan sebagai pengukuran dari pergeseranfuida.
Seluruh fuida (kecuali superfuida) memiliki ketahanan dari tekanan dan
oleh karenaitu disebut kentalr tetapi fuida yang tidak memiliki ketahanan
tekanan dan tegangan disebutfuide ideal.
3. Tekanan Hidrostatis
Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan
bidang dan dibagiluas permukaan bidang tersebut. Secara matematisr
persamaan tekanan dituliskan sebagai berikut.
P = F/ A
dengan:
F = gaya (N)r
A = luas permukaan (m2)r dan
P = tekanan (N/m2 = Pascal).
Persamaan diatas menyatakan bahwa tekanan (p)
berbanding terbalik dengan luas permukaan bidang tempat gaya
bekerja. Jadir untuk besar gaya yang samar luas bidang yangkecil akan
mendapatkan tekanan yang lebih besar daripada luas bidang yang besar.
DapatkahAnda memberikan beberapa contoh penerapan konsep tekanan dalam
kehidupan sehari-hari?
Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air.
Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fuida tak bergerak. Tekanan hidrostatis
yang dialami oleh suatutitik di dalam fuida diakibatkan oleh gaya berat fuida
yang berada di atas titik tersebut. Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar
tabung adalah P r menurut konsep tekananr besarnya P dapat dihitung dari
perbandingan antara gaya berat fuida ( F ) dan luas permukaan bejana (A).
p= F/A
Gaya berat fuida merupakan perkalian antara massa fuida dengan percepatan
gravitasiBumir ditulis
P = massa x gravitasi bumi / A
Oleh karena
M = ρ V r persamaan tekanan oleh fuida dituliskan sebagai
p = ρVg / A
Volume fuida di dalam bejana merupakan hasil perkalian antara luas
permukaan bejana (A) dan tinggi fuida dalam bejana (h). Oleh karena itur
persamaan tekanan di dasar bejanaakibat fuida setinggi H dapat dituliskan
menjadi
P = ρ(Ah) g / A = ρ h g
Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan ph r persamaannya dituliskan
sebagai berikut.
Ph = ρgh
dengan:
ph = tekanan hidrostatis (N/m2)r
ρ = massa jenis fuida (kg/m3)r
g = percepatan gravitasi (m/s2)r dan
h = kedalaman titik dari permukaan fuida (m).
Semakin tinggi dari permukaan Bumir tekanan udara akan semakin
berkurang.Sebaliknyar semakin dalam Anda menyelam dari permukaan laut atau
danaur tekananhidrostatis akan semakin bertambah. Mengapa demikian? Hal
tersebut disebabkan oleh gaya berat yang dihasilkan oleh udara dan zat cair.
Anda telah mengetahui bahwa lapisan udara akansemakin tipis seiring
bertambahnya ketinggian dari permukaan Bumi sehingga tekanan udaraakan
berkurang jika ketinggian bertambah. Adapun untuk zat cairr massanya akan
semakin besar seiring dengan bertambahnya kedalaman. Oleh karena itur tekan
an hidrostatis akan bertambah jika kedalaman bertambah.Contoh menghitung
tekanan hidrostatikTabung setinggi 30 cm diisi penuh dengan fuida.
Tentukanlah tekanan hidrostatis pada dasartabungr jika
G = 10 m/s2 dan tabung berisi:
a. airr
b. raksa, dan
c. gliserin.
(Gunakan data massa jenis pada Tabel)
Penyelesaian :
Diketahui:
H = 30 cm dan
G = 10 m/s2.
Ditanya :
a. Ph air
b. Ph raksa
c. Ph gliserin
Jawab :
a. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi air:
Ph = ρ gh = (1.000 kg/m3) (10 m/s2) (0,3 m) = 3.000 N/m2
b. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi air raksa:
Ph = ρ gh = (13.600 kg/m3) (10 m/s2) (0,3 m) = 40.800 N/m2
c. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi gliserin:
P h = ρ gh = (1.260 kg/m3) (10 m/s2) (0,3 m) = 3.780 N/m2
Prinsip tekanan hidrostatis ini digunakan pada alat-alat pengukur tekanan.
Alat-alat pengukur tekanan yang digunakan untuk mengukur tekanan gas, di
antaranya sebagai berikut.
a) Manometer Pipa Terbuka
Manometer pipa terbuka adalah alat pengukur tekanan gas yang
paling sederhana. Alatini berupa pipa berbentuk U yang berisi zat cair. Ujung
yang satu mendapat tekanan sebesar p (dari gas yang hendak diukur
tekanannya) dan ujung lainnya berhubungan dengan tekananatmosfr ( p 0).
b) Barometer
Barometer raksa ini ditemukan pada 1643 oleh Evangelista Torricelli
, seorang ahliFisika dan Matematika dari Italia. Barometer adalah alat untuk
mengukur tekanan udara.Barometer umum digunakan dalam peramalan cuaca,
dimana tekanan udara yang tinggimenandakan cuaca bersahabat, sedangkan
tekanan udara rendah menandakan kemungkinan
badai. Ia mendefnisikan tekanan atmosfr dalam bukunya yang berjudul “
A Unit of Measurement , The Torr ” Tekanan atmosfer (1 atm) sama dengan
tekanan hidrostatis raksa(mercury) yang tingginya 760 mm. Cara
mengonversikan satuannya adalah sebagai berikut.
Ρ raksa , × percepatan gravitasi Bumi × panjang raksa dalam tabung
atau(13.600 kg/cm3 )(9,8 m/s2)(0,76 m) = 1,103 × 105N/m2 Jadi, 1 atm = 76
cmHg = 1,013 × 105 N/m2
c) Pengukur Tekanan Ban
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan udara di dalam ban.
Bentuknya berupasilinder panjang yang di dalamnya terdapat pegas. Saat
ujungnya ditekankan pada pentil ban,tekanan udara dari dalam ban akan masuk
ke dalam silinder dan menekan pegas. Besarnyatekanan yang diterima oleh
pegas akan diteruskan ke ujung lain dari silinder yang dihubungkandengan
skala. Skala ini telah dikalibrasi sehingga dapat menunjukkan nilai selisih
tekananudara luar (atmosfer) dengan tekanan udara dalam ban.
4.Besaran-besaran dalam fuida dinamis
a. Debit aliran (Q)
Jumlah volume fuida yang mengalir persatuan waktu, atau :
Q = Av
Dimana :
Q = debit aliran (m3/s)
A = luas penampang (m2)
V = laju aliran fuida (m/s)
Aliran fuida sering dinyatakan dalam debit aliran
Q = V/t
Dimana :
Q = debit aliran (m3/s)
V = volume (m3)
t = selang waktu (s)
b. Persamaan Kontinuitas
Air yang mengalir di dalam pipa air dianggap mempunyai debit yang sama
disembarang titik. Atau jika ditinjau 2 tempatr maka:Debit aliran 1 = Debit aliran
2r atau :
A1V1= A2V2
Dimana :
A = Luas penampang (m2)V = volume (m3)
c. Hukum Bernoulli
Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum
kekekalan energi yangdialami oleh aliran fuida. Hukum ini menyatakan bahwa
jumlah tekanan (p)r energi
kinetik per satuan volumer dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai
yang sama padasetiap titik sepanjang suatu garis arus. Jika dinyatakan dalam
persamaan menjadi :
P +1/2 ρv 2 + ρgh = Konstant
P1 +1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 +1/2 ρv22 + ρgh2
Dimana :
p = tekanan air (Pa)
v = kecepatan air (m/s)
g = percepatan gravitasih = ketinggian air
5. Penerapan dalam kehidupan sehari-hari
1). Ahmad mengisi ember yang memiliki kapasitas 20 liter dengan air
dari sebuahkran seperti gambar berikut!
Jika luas penampang kran dengan diameter D2 adalah 2 cm2 dan kecepatan aliran air di kran adalah
10 m/s tentukan:
a) Debit air
b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember
Pembahasan
Data :
A2 = 2 cm2 = 2 x 10 − 4 m2
v2 = 10 m/s
a) Debit air
Q = A2v2 = (2 x 10 − 4)(10)
Q = 2 x 10 − 3 m3/s
b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi emberData :
V = 20 liter = 20 x 10 – 3 m3
Q = 2 x 10 −3 m 3/s
t = V / Qt = ( 20 x 10−3m3)/(2 x 10−3 m 3/s )
t = 10 sekon
2). Pipa saluran air bawah tanah memiliki bentuk seperti gambar berikut !
Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m2 , luas penampang pipa kecil adalah
2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan
kecepatan airsaat mengalir pada pipa kecil!
Pembahasan
Persamaan kontinuitas
A1v1 = A2v2
(5)(15) = (2) v2
v2 = 37r5 m/s
3). Tangki air dengan lubang kebocoran diperlihatkan gambar berikut !
Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2m.
Tentukan:
a) Kecepatan keluarnya air
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
Pembahasan
a) Kecepatan keluarnya air
v = √(2gh)
v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
X = 2√(hH)
X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
t = √(2H/g)
t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon
4). Untuk mengukur kecepatan aliran air pada sebuah pipa horizontal digunakan alat seperti
diperlihatkan gambar berikut ini !
A1
Jika luas penampang pipa besar adalah 5 cm2 dan luas penampang pipa kecil
adalah 3 cm2 serta perbedaan ketinggian air pada dua pipa vertikal adalah 20
cm tentukan :
a) Kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
b) Kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil
Pembahasan
Rumus kecepatan fuida memasuki pipa venturimeter pada soal diatas
v1 = A2√ [(2gh) : (A12− A22) ]
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
v1 = A2√ [(2gh) : (A12− A22) ]
v1 = (3) √ [ (2 x 10 x 0,2) : (52− 32) ]
v1 = 3 √ [ (4) : (16) ]
v1 = 1,5 m/s
Tips :
Satuan A biarkan dalam cm2, g dan h harus dalam m/s2 dan m.
V akan memiliki satuan m/s.
Bisa juga dengan format rumus berikut:
Dimana
a = luas penampang pipa kecil
A = luas penampang pipa besar
b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil
A1v1 = A2v2
(3/2)(5) – (v2)(3)
V2 – 2,5 m/s
6). Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti terlihat pada gambar
berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan pipa keciladalah 4 : 1.
Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah dan pipa kecil 1 m diatas tanah.Kecepatan aliran air pada
pipa besar adalah 36 km/jam dengan tekanan 9,1 x 105 Pa.
Tentukan :
a) kecepatan air pada pipa kecil
b) selisih tekanan pada kedua pipa
c) tekanan pada pipa kecil
(pair = 1000 kg/m3)
Pembahasan
Data ;
H1 = 5 m
H2 = 1 m
V1 = 36 km/jam = 10 m/s
P1 = 9,1 x 105 pa
A1 : A2 = 4 : 1
a) Kecepatan air pada pipa kecil
Persamaan Kontinuitas :
A1v1 = A2v2
(4)(10) = (1) (v2)
v2 = 40 m/s
b) Selisih tekanan pada kedua pipa
Dari Persamaan Bernoulli :
P1+1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 +1/2 ρv22 + ρgh2
P1− P2 = 1/2 ρ(v22 − v12) + ρg (h2− h1)
P1− P2 = 1/2(1000)( 402 – 102 ) + (1000)(10)(1 − 5)
P1− P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000
P1− P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa
c) tekanan pada pipa kecil
p1 - p2 =7,1 x 105
9,1 x 105 - p2 = 7,1 x 105
P2 = 2,0 x 105 pa
BAB III
PENUTUP
1. Kesimpulan
Fluida adalah suatu bentuk materi yang mudah mengalir misalnya zat cair dan gas.
Sifatkemudahan mengalir dan kemampuan untuk menyesuaikan dengan tempatnya beradamerupakan
aspek yang membedakan fluida dengan zat benda tegar.Dalam kehidupan sehari-hari, dapat
ditemukan aplikasi Hukum Bernoulli yang sudah banyak diterapkan pada sarana dan prasarana yang
menunjang kehidupan manusia masa kiniseperti untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan badan
pesawat terbang, penyemprot parfum, penyemprot racun serangga dan lain sebagainya.
2.Saran
Adapun Saran penulis sehubungan dengan bahasan makalah ini, kepada rekan-rekanmahasiswa
agar lebih meningkatkan, menggali dan mengkaji lebih dalam tentang bagaimanafluida statis dan
dinamis
DAFTAR PUSTAKA
http://asfarsyafar.blogspot.co.id/2013/10/makalah-fisika-dasar-fluida-statis-dan.html
http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/38-fluida-dinamis
http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/2013/03/pengertian-fluida-statis-dan-dinamis-massa- jenistekanan-hidrostatis-total-aplikasi-tegangan-permukaan-contoh-soal-kunci-jawaban.html