Zsmart.id. Pada materi kali ini, kita akan mempelajari materi terkait tentang fluida. Secara umum, fluida didefinisikan sebagai zat yang mengalir. Fluida dikategorikan ke dalam dua jenis, fluida statis dan fluida dinamis. Fluida statis mempelajari zat alir dalam hal ini cairan yang berada dalam sebuah wadah sedangkan fluida dinamis mempelajari sifat-sifat cairan yang bergerak. Oleh karena itu, kita akan memulai pembahasan mengenai fluida statis terlebih dahulu.
Massa Jenis Fluida
Topik pertama terkait fluida statis ini yang perlu diketahui dan menjadi dasar untuk masuk ke fluida dinamis adalah konsep mengenai massa jenis cairan. Massa jenis cairan didefinisikan sebagai perbandingan antara massa zat cair dengan volume cairan dalam wadah tersebut. Secara matematis, persamaan massa jenis cairan dapat dituliskan ke dalam bentuk persamaan berikut :
di mana ρ merupakan massa jenis fluida (cairan) dalam kg/m³, m merupakan massa fluida dalam kg dan V merupakan volume fluida dalam m³.
Tekanan Hidrostatis
Apabila kita mencelupkan suatu benda bermassa m ke dalam suatu wadah yang berisi cairan, maka benda tersebut akan mendapatkan tekanan dari segela arah yang diakibatkan oleh cairan tersebut. Besaran tekanan yang dirasakan oleh benda tersebut berubah-ubah tergantung dari kedalaman benda tersebut dari permukaan zat cair.
Berdasarkan konsep tekanan, kita ketahui bahwa tekanan merupakan hasil bagi antara gaya yang diberikan dengan luas kontak permukaan yang dapat dituliskan ke dalam persamaan berikut :
adapun nilai dari besaran gaya F yang diperoleh oleh benda tersebut merupakan hasil kali antara massa cairan dan percepatan gravitasi, sehingga :
dalam kaitannya dengan massa jenis cairan, maka persamaan tekanan tersebut dapat kita ubah menjadi persamaan :
dari persamaan di atas terlihat bahwa apabila kita memiliki suatu wadah dengan luas penampang A dan volum sebesar V maka perbandingan antara volume dan luas penampang tersebut akan menghasilkan besaran baru yakni ketinggian, maka :
berdasarkan persamaan ini dapat dilihat bahwa besar tekanan yang diberikan zat cair ke benda itu merupakan fungsi dari kedalaman benda tersebut dari permukaan zat cair. Semakin dalam benda dalam suatu zat cair, maka tekanan yang dirasakan juga akan semakin besar. Jika kita memperhitungkan besar tekanan atsmorfer yang diberiikan oleh zat cair tersebut maka, besar tekanan total yang dirasakan oleh benda tersebut merupakan penjumlahan antara tekanan atsmorfer dan tekanan fluida yakni :
di mana P merupakan tekanan (Pa), P0 merupakan tekanan atmosfer (1x10⁵Pa) dan h adalam kedalaman benda (m).
Lebih lanjut, fenomena tekanan hidrostatis ini mendasari munculnya hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekanan zat cair dalam suatu wadah akan diteruskan sama besar ke segala arah. Dengan menggunakan hukum ini, kita dapat menggunakannya dalam aplikasi piston hidrolik.
Contoh Soal
Tentukan massa jenis benda yang berbentuk kubus bersisi 4cm dan bermassa 200gram !
volume kubus yakni 4cm x 4cm x 4cm = 64cm³ dan memiliki massa 0.2 kg. Sehingga massa jenis benda tersebut adalah :
Dalam suatu bejana berisi air, dijatuhkan dua benda dengan posisi seperti gambar di bawah. Dengan mengabaikan tekanan atmosfer, tentukan perbandingan tekanan yang dirasakan oleh benda A dan B adalah ?
berdasarkan gambar di atas terlihat bahwa kedalaman benda A dan B dari permukaan air yakni 2cm dan 4cm sehingga dengan menggunakan persamaan tekanan hidrostatik, nilai tekanan hanya merupakan fungsi kedalaman saja. Olehnya, diperoleh :
Dalam suaut tempat pencucian mobil digunakan pompa hidrolik. Jika luas penampang kecil piston adalah 5cm dan luas penampang besar piston 15cm maka tentukan besar gaya yang harus diberikan untuk mengangkat mobil yang memiliki massa 12000kg !
kita misalkan lokasi mobil adalah titik A dan piston kecil adalah titik B, maka dengan menggunakan persamaan tekanan dan memanfaatkan hukum Pascal maka :
Sekian informasi mengenai tekanan hidrostatis. Semoga bermanfaat !
Post a Comment for "Tekanan Hidrostatis"