Fluida statis dan dinamis fluida

Fluida statis dan dinamis
Nama anggota:
Fadhil abdurrafi azhar
Berlianto kusuma dewa
Aldi kana mardiyan
Firnando putra alamsyah
Setiawan agil
Fadli budi pamungkas
Kelas: XI mipa 6

FLUIDA
Fluida adalah zat alir atau zat dalam keadaan bisa
mengalir dan memberikan sedikit hambatan
terhadap perubahan bentuk ketika ditekan. Ada
dua macam fluida yaitu cairan dan gas. Salah satu
ciri fluida adalah kenyataan bahwa jarak antara
dua molekulnya tidak tetap, bergantung pada
waktu. Hal ini disebabkan oleh lemahnya ikatan
antara molekul (kohesi).

Fluida terbagi atas dua jenis, yakni fluida

statis (hidrostatika) dan fluida dinamis
(hidrodinamika):
-Fluida Statis adalah zat yang dapat mengalir
yang ada dalam keadaan diam.
Zat termasuk adalah zat cair dan zat gas.
-Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat
cair, gas) yang bergerak.

Sifat – Sifat Fluida
Tidak dapat melawan secara tetap stress

geser
Mempunyai kompresibilitas
Mempunyai kekentalan atau viskositas

Fluida Statis
Fluida Statis adalah zat yang dapat
mengalir yang ada dalam keadaan diam.
Zat termasuk adalah zat cair dan zat gas.

Massa jenis
Masih ingatkah anda definisi massa jenis (ρ),
yaitu massa (m) sampel suatu benda dibagi
dengan volumnya (v);
rumus:
(ρ) = m
v

Tekanan
Gaya normal(tegak lurus) yang bekerja pada
suatu bidang dibagi dengan luas bidang
tersebut.
Rumus :
P=

F/A
P = Tekanan (atm, cmHg, Pa, torr, N/m, bar)
F
= Gaya (N)
A = Luas (m2)

Tekanan
Besarnya gaya tekan zat cair dalam
Hidrostatik
keadaan diam yang dialami oleh alas
bejana tiap satuan luas

Ph = ρ 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)

Hukum Pascal

 

Tekanan yang diberikan
pada zat cair dalam ruang
tertutup akan diteruskan
sama besar ke segala
arah.

Jika yang diketahui adalah
besar diameternya, maka:
 

Keterangan:
F1: Gaya tekan pada pengisap 1
F2: Gaya tekan pada pengisap 2

A1: Luas penampang pada
pengisap 1
A2: Luas penampang pada
pengisap 2

Hukum Archimedes
Berat benda yang yang dicelupkan sama
dengan volume benda yang bertambah.
Rumus :

ρ
g
V

= Massa jenis (kg/m3)
= Gravitasi (m/s2)
= Volume

Fa = ρ.
g. V

Aplikasi Hukum Archimedes Pada
Kehidupan Sehari-Hari
Hidrometer
Kapal Selam
Kapal Laut
Balon Udara
Jembatan Ponton

Kapilaritas

Gejala zat cair melalui celahcelah sempit atau pipa rambut.




y

y

air




raksa

Kenaikan / Penurunan Zat Cair
Dalam Pipa Kapiler
Rumus :

h = 2ϒcos
ϴ
ρgr
h = kenaikan/penurunan permukaan zat cair dalam pipa
γ = tegangan permukaan
θ = sudut kontak
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
r = jari-jari pipa kapiler

Tegangan Permukaan
Gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang
bekerja pada permukaan zat cair sepanjang
permukaan yang menyentuh benda itu
Rumus :
Satuan tegangan permukaan =
Newton / meter = J/m2
F = gaya tegangan permukaan
ϒ = tegangan permukaan
d = panjang permukaan

ϒ=
F/d
ϒ=
F/2l

Viskositas

Pengukuran dari ketahanan fluida yang

diubah baik dengan tekanan maupun
tegangan.
Rumus :

Ff =
6.π.η.r
.v

B. Fluida dinamis
Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas)
yang bergerak.

Persamaan kontinuitas
ALIRAN FLUIDA PADA PIPA
PIPA BERLUAS PENAMPANG BESAR
(A1) DENGAN LAJU
ALIRAN FLUIDA (v1)

A1

v1

A2

v1

v2

A1

PIPA BERLUAS PENAMPANG KECIL
(A2) DENGAN LAJU
ALIRAN FLUIDA (v2)

Untuk fluida ideal
:Massa fluida yang masuk ke salah satu ujung pipa sama dengan massa
fluida yang keluar ari ujung lain :
Karena 1   2 = massa jenis
m1 m2
:

t t fluida
= selang waktu alir

1V1   2V2
1  A1x1   2  A2 x2 
1 A1  v1t1   2 A2  v2t2 

1

Maka
didapat :

2

A1v1  A2v2

fluida
Persamaan
KONTINUITAS

Dari persamaan kontinuitas dapai
disimpulkan :
Kelajuan fluida yang tak termampatkan berbanding terbalik dengan luas
Luas penampang pipa dimana fluida mengalir
Perkalian antara luas penampang pipa (A) dengan laju aliran fluida (v) sama
dengan debit (Q) yang juga menyatakan besar volume fluida yang mengalir
persatuan waktu :
Dengan satuan :
m3/s

V
Q
t

 Av

AZAS BERNOULLI
Pada pipa horizontal :
pada bagian yang
kelajuannya paling besar
tekanannya paling kecil
dan pada bagian yang
kelajuannya paling kecil
tekanannya paling besar

Daniel

ersamaan Bernouli

PADA PIPA BERPENAMPANG
A1 usaha untuk memindahkan
Besar
fluida sejauh x1 :

W1  F1.x1  P1 A1x1
diman A1 x1 V
a
Sehingga W1  P1V
:

volume
fluida

PADA PIPA BERPENAMPANG
A2
Besar
usaha untuk memindahkan
fluida sejauh x2 :

W2  F2 .x2  P2 A2 x2
diman A2 x2 V
a
Sehingga W2 
:

volume
fluida

P2V

Jadi usaha total yang dilakukan fluida dari ujung kiri ke ujung kanan
adalah :
m
m Maka
W

P

P
W  P1V   P2V karen V 
1
2

 didapat :
a









Perubahan energi mekanik saat fluida bergerak dari ujung kiri ke ujung
kanan adalah :

1
2
2 
EM  mg  h2  h1     m v2  v1 
2

Karena Usaha merupakan perubahan W EM Maka :



energi :



m
1
 P1  P2  mg  h2  h1   mv22  v12 

2
1

2
2  
 P1  P2    mg  h2  h1   m v2  v1 
2

m
1
 P1  P2   g  h2  h1    v22  v12 
2
1
1
P1  P2  gh2  gh1  v22  v12
2
2
1
1
P1  gh1  v12  P2  gh2  v22



2

1 2
P  gh  v  kons tan
2

2



UNTUK FLUIDA TAK MENGALIR

v1 v2 0

1
1
P1  gh1  v12  P2  gh2  v22
2
2
1
1
P1  gh1   0  P2  gh2   0
2
2

P1  gh1  P2  gh2

P1  P2  g  h2  h1 
UNTUK FLUIDA YANG MENGALIR PADA PIPA HORIZONTAL

h1 h2 h

1
P1  P2   v22  v12 
2

1
1
P1  gh  v12 P2  gh  v22
2
2

MENENTUKAN KECEPATAN ALIR PADA DINDING TABUNG
(TEOREMA TORRICELLI)

Po
v1
h
1

acuan

h

v2
Po

2

Tekanan pada permukaan fluida dan pada lubang di bawah
adalah
: h = karena berada pada titik
Jika :h sama
= da
1

2

n 0da vacuan
h
v1
2 = v
1 2
1 2
Makadiabaikan
: P  gh  n

0

P


g
0

v
o
o
2
2

1
Po  gh  Po  v 2
2
v 2 2 gh

(Po
)

v  2 gh
Jika luas kebocoran lubang = A,
maka debit fluida yang keluar dari
lubang :

Q  A 2 gh

VENTURIMETER
Alat untuk mengukur kelajuan zat cair

TANPA MANOMETER

DENGAN MANOMETER

ENTURIMETER TANPA MANOMETER

h
P
A1
1

v1

P v2 A2
2

Fluida yang diukur tidak memiliki perbedaan
ketinggian :
A1
Berdasarkan persamaan
v2  v1
kontinuitas :
A2

Maka
:

1
P1  P2   v22  v12 
2

2
2





1 2 A1
1  A1 
2

v1   
P1  P2    v1   v1 
2
2  A2 
 A2 



Perbedaan tinggi zat cair pada tabung
vertikal : h
2


1 2  A1 
Jadi :

gh  v1    1
2
 A2 



1


Sehingga P1  P2  gh
:

Maka kelajuan fluida pada bagian pipa berpenampang A1 adalah
:
2




1 2 A1
gh  v1    1
2
 A2 


 A  2 
2 gh v12    1
 A2 

v1 

2 gh
2

 A1 
   1
 A2 

Sehingga debit fluida pada pipa senturi tanpa manometer adalah :

Q  A1

2 gh
2

 A1 
   1
 A2 

VENTURIMETERDENGAN MANOMETER
v1
P
A1
1

y

P


N

h

v2
A2

2

M

Perbedaan
P1  P2 P
'
tekanan
:
dapat diukur dengan
manometer
dimana tekanan di kaki kiri PN = tekanan di kaki
kanan PM

PN  PM
P1  gy  P2  g  y  h    ' gh
P1  P2  gy  gy  gh   ' gh
P   ' gh  gh

Dengan mensubtitusikan persamaan di
atas ke persamaan :
2


1 2  A1 
P  v1    1
2
 A2 


Maka akan
didapat :

v1 

2  '   gh
 A  2 
  1   1
 A2 


 = Massa jenis fluida dlm
 ' venturi
= Massa jenis fluida dlm
manometer

TABUNG PITOT
a

Untuk mengukur kelajuan gas
v

b

Aliran gas

Kelajuan gas di a = va = v



Tekanan di kiri kaki
manometer = tekanan aliran
gas (Pa)
Lubang kanan manometer tegak
lurus terhadap aliran gas,
sehingga laju gas di b = vb = 0

h

Air
raksa
Tekanan di kaki kanan manometer = tekanan di b, sedangkan a dan b sama
tinggi, sehingga :

'

1
1
2
2
Pa  va  Pb  vb
2
2
1
2
Pa  va  Pb
2

1
Pb  Pa  v 2
2

Beda tekanan di a dan b = tekanan hidrostatis air raksa
setinggi
Sehinggah :=

1 2
v   ' gh
2
2  ' gh
v2 


Pb  Pa   ' gh

v = kelajuan gas

2  ' gh
v


 ' = massa jenis raksa dlm



manometer
= massa jenis gas

h = perbedaan tinggi raksa dlm
manometer

Penampang sayap pesawat
v1 = kelajuan udara bagian
bawah
v2 = kelajuan udara bagian
atas
Menurut azas
Bernoulli :

V2
V1

v2>v1

P2 berat pesawat
-Laju pesawat harus semakin besar untuk
memeperbesar gaya angkat pesawat

-Ukuran pesawat harus besar
sehingga
gaya angkat semakin besar

selesai