FLUIDA STASTIS DAN
DINAMIS
Peristiwa serangga yang sedang berdiam diri di atas
permukaan air seperti pada gambar, berhubungan dengan salah satu sifat air
sebagai fluida, yaitu tegangan permukaan. Oleh karena adanya tegangan permukaan
zat cair, serangga dan benda-benda kecil lainnya dapat terapung di atas
permukaan air. Fluida, yaitu zat cair dan gas telah memberikan banyak manfaat
bagi manusia karena keistimewaan sifat yang dimilikinya. Kemudahan transportasi
air dan udara merupakan salah satu contoh aplikasi teknologi yang berkaitan
dengan sifat fluida.
Serangga
berjalan di atas air.
|
Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan berubah bentuk
(dapat dimampatkan) jika diberi tekanan. Jadi, yang termasuk ke dalam fluida
adalah zat cair dan gas. Perbedaan antara zat cair dan gas terletak pada
kompresibilitasnya atau ketermampatannya. Gas mudah dimampatkan, sedangkan zat
cair tidak dapat dimampatkan. Ditinjau dari keadaan fisisnya, fluida terdiri
atas fluida statis atau hidrostatika, yaitu ilmu yang mempelajari tentang
fluida atau zat alir yang diam (tidak bergerak) dan fluida dinamis atau
hidrodinamika, yaitu ilmu yang mempelajari tentang zat alir atau fluida yang
bergerak. Hidrodinamika yang khusus membahas mengenai aliran gas dan udara
disebut aerodinamika.
A.
FLUIDA
STASTIS
Sifat
fisis fluida dapat ditentukan dan dipahami lebih jelas saat fluida berada dalam
keadaan diam (statis). Sifat-sifat fisis fluida statis di antaranya, massa
jenis, tekanan, tegangan permukaan, kapilaritas, dan viskositas.
1. Massa Jenis
Anda tentu masih ingat, bahwa setiap benda memiliki
kerapatan massa yang berbeda-beda serta merupakan sifat alami dari benda
tersebut. Dalam Fisika, ukuran kepadatan (densitas) benda homogen disebut massa
jenis, yaitu massa per satuan volume. Secara matematis, massa jenis dituliskan
sebagai berikut.
ρ = m / V
dengan:
m = massa (kg atau g),
V = volume (m3 atau cm3), dan
ρ = massa jenis (kg/m3 atau g/cm3)
Jenis beberapa bahan dan massa jenisnya dapat dilihat pada
Tabel 1. berikut.
Tabel 1. Massa Jenis atau Kerapatan Massa (Density)
Bahan
|
Massa
Jenis (g/cm3)
|
Nama Bahan
|
Massa
Jenis (g/cm3)
|
Air
|
1,00
|
Gliserin
|
1,26
|
Aluminium
|
2,7
|
Kuningan
|
8,6
|
Baja
|
7,8
|
Perak
|
10,5
|
Benzena
|
0,9
|
Platina
|
21,4
|
Besi
|
7,8
|
Raksa
|
13,6
|
Emas
|
19,3
|
Tembaga
|
8,9
|
Es
|
0,92
|
Timah Hitam
|
11,3
|
Etil Alkohol
|
0,81
|
||
Sumber : College Physics, 1980
|
2. Tekanan
Hidrostatis
Masih ingatkah Anda definisi tekanan? Tekanan adalah gaya
yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan bidang dan dibagi luas permukaan
bidang tersebut. Secara matematis, persamaan tekanan dituliskan sebagai
berikut.
p = F / A
dengan:
F = gaya (N),
A = luas permukaan (m2), dan
p = tekanan (N/m2 =
Pascal).
Persamaan (1–2) menyatakan bahwa tekanan p berbanding
terbalik dengan luas permukaan bidang tempat gaya bekerja. Jadi, untuk besar
gaya yang sama, luas bidang yang kecil akan mendapatkan tekanan yang lebih
besar daripada luas bidang yang besar. Dapatkah Anda memberikan beberapa contoh
penerapan konsep tekanan dalam kehidupan sehari-hari?
Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fluida tak bergerak.
Tekanan hidrostatis yang dialami oleh suatu titik di dalam fluida diakibatkan
oleh gaya berat fluida yang berada di atas titik tersebut. Perhatikanlah Gambar
1.
Gambar
1. Dasar bejana yang terisi dengan fluida setinggi h akan mengalami tekanan
hidrostatis sebesar p.
|
Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar tabung adalah
p, menurut konsep tekanan, besarnya p dapat dihitung dari perbandingan antara
gaya berat fluida (F) dan luas permukaan bejana (A).
p = F / A = gaya berat fluida
/ luas permukaan bejana
Gaya berat fluida merupakan perkalian antara massa fluida
dengan p = (mfluida x g) / A. Oleh karena m = ρV,
persamaan tekanan oleh fluida dituliskan sebagai p = ρVg / A.
Volume fluida di dalam bejana merupakan hasil perkalian
antara luas permukaan bejana (A) dan tinggi fluida dalam bejana (h). Oleh
karena itu, persamaan tekanan di dasar bejana akibat fluida setinggi h dapat
dituliskan menjadi :
p = ρ (Ah)g / A = ρhg
Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan ph,
persamaannya dituliskan sebagai berikut.
ph = ρ gh
dengan:
ph = tekanan hidrostatis (N/m2),
ρ = massa jenis fluida (kg/m3),
g = percepatan gravitasi (m/s2), dan
h = kedalaman titik dari permukaan fluida (m).
Semakin tinggi dari permukaan Bumi, tekanan udara akan
semakin berkurang. Sebaliknya, semakin dalam Anda menyelam dari permukaan laut
atau danau, tekanan hidrostatis akan semakin bertambah. Mengapa demikian? Hal
tersebut disebabkan oleh gaya berat yang dihasilkan oleh udara dan zat cair.
Anda telah mengetahui bahwa lapisan udara akan semakin tipis seiring
bertambahnya ketinggian dari permukaan Bumi sehingga tekanan udara akan
berkurang jika ketinggian bertambah. Adapun untuk zat cair, massanya akan
semakin besar seiring dengan bertambahnya kedalaman. Oleh karena itu, tekanan
hidrostatis akan bertambah jika kedalaman bertambah.
Postingan yang menarik mba, tapi ane mau tanya dikit nih... Mengapa tekanan darah diukur dipangkal lengan sih?? mohon mba penjelasannya, terkait materi ini hehe.. :D jangan lupa visit www.ipb.ac.id
BalasHapus