Fluida Statis

"FLUIDA STATIS"

Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan berubah bentuk jika diberi tekanan. Fluida statis merupakan fluida yang berada pada fase tidak bergerak atau diam. Fluida statis adalah fluida dalam keadaan bergerak tetapi tidak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau dapat dikatakan pula fluida tersebut bergerak dengan kecepatan yang sama. Contohya yaitu dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, dan mesin hidrolik.

Di dalam belajar materi fluida statis, kita akan belajar 3 sub bab yaitu:

1. Tekanan Hidrostatis

2. Hukum Pascal

3. Hukum Archimedes

1. Tekanan Hidrostatis

        Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang disebabkan oleh fluida tidak bergerak yang memiliki berat.   Makin tinggi zat cair dalam wadah, maka semakin berat zat cair itu sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair pada dasar wadah. Dengan kata lain pada posisi yang semakin dalam dari permukaan, maka tekanan hidrostatis yang dirasakan semakin besar. 

                                                                        

 Gambar Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis dirumuskan sebagai berikut:

                                                                    

                                                                           $P_{h}= \rho gh$                                                         

        

Keterangan: 

$P_{h}$     : tekanan hidrostatis (Pa)

$ \rho$       : massa jenis fluida ( kg/m^{2} )

g                : percepatan gravitasi ( m/s^{2} )

h                : kedalaman titik diukur dari permukaan fluida (m)

Hukum Utama Hidrostatis

Hukum utama hidrostatis menyatakan "semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam fluida (zat air) memiliki tekanan yang sama". Secara matematis dirumuskan sebagai berikut:

$P_{a}=P_{b}$

$\rho _{a}gh_{a} = \rho _{b}gh_{b}$

$\rho _{a}h_{a} = \rho _{b}h_{b}$

Keterangan:

$P_{a}$        : tekanan pada penampang A

$P_{b}$        : tekanan pada penampang B

$\rho_{a}$        : massa jenis fluida A

$\rho_{b}$        : massa jenis fluida B

ha            : tinggi fluida A

hb            : tinggi fluida B

2. Hukum Pascal

    Seorang ilmuan Prancis (Blaise Pascal) menyatakan bahwa tekanan yang diberikan di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah. Pernyataan ini akhirnya dikenal sebagai Hukum Pascal yang menyatakan bahwa "Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah sama besar". Berdasarkan hukum ini diperoleh prinsip bahwa dengan gaya yang kecil dapat menghasilkan suatu gaya yang lebih besar. Sistem kerja rem hidrolik merupakan salah satu contoh pengaplikasian hukum pascal. Selain itu, hukum pascal juga dapat dijumpai pada sistem alat pengangkat air, dongkrak hidrolik, dan rem hidrolik.

                                                                      

                                                                    

Gambar Dongrak Hidrolik

Sesuai dengan gambar dongkrak hidrolik diatas, apabila sebuah gaya dengan besar F1 diberikan pada sebuah piston kecil pada luas daerah A1, tekanan tersebut diteruskan ke benda cair yang tidak dapat ditekan sebuah piston yang lebih besar luasnya yaitu A2. Oleh karena itu, tekanan harus sama di kedua sisinya, maka didapatkan persamaan matematisnya adalah:

$P_{1}=P_{2}$

$\frac{F_{1}}{A_{1}}=\frac{F_{2}}{A_{2}}$

                                        

3. Hukum Archimedes

    Apabila benda dicelupkan ke dalam zat cair, sesungguhnya berat benda itu tidak

berkurang. Gaya tarik bumi terhadap benda itu besarnya tetap. Akan tetapi zatcair 

mengadakan gaya yang arahnya keatas kepada setiap benda yang tercelup didalamnya. Ini

menyebabkan berat benda seakan-akan berkurang. Menurut Archimedes "Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut". Secara matematis, hukum Archimedes dituliskan sebagai berikut: 

$W_{u}-W_{a}=W_{c}$

$F_{a}=W_{c}$

$F_{a}=W_{c}g$

$F_{a}=\rho _{c}V_{c}g$

Keterangan    :

Fa    : gaya Archimedes

Wu    : berat balok di udara

Wa    : berat balok di dalam zat cair

Wc    : berat zat cair yang ditumpahkan 

$\rho_{c}$    : massa jenis zat cair

    Ada tiga keadaan benda berada dalam zat cair antara lain sebagai berikut:

1) Benda Tenggelam

    Ketika sebuh benda sepenuhnya tenggelam maka massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis fluida, sehingga gaya apung keatas menjadi lebih kecil daripada gaya gravitasi dan benda ini akan tenggelam. Secara matematis dituliskan:

$P_{benda}>P_{fluida}$

$F_{apung}<W$

Gambar Benda Tenggelam

2) Benda Melayang

    Ketika benda tersebut melayang maka massa jenis dari benda yang ditenggelamkan sama dengan massa jenis fluida, sehingga gaya netto pada benda sama dengan nol dan benda tersebut berada dalam keseimbangan. Secara matematis dituliskan:

$P_{benda}=P_{fluida}$

$F_{apung}-W=0$

Gambar Benda Melayang

3) Benda Mengapung

    Ketika benda yang mengapung, sebuah benda dengan volume benda  dan massa jenis roh benda lebih kecil daripada fluida di dalam keseimbangan statik yang mengapung pada permukaan fluida, artinya benda tersebut hanya tenggelam sebagaian, dalam kasus ini gaya apung keatas diseimbangkan oleh gaya gravitasi yag bekerja pada benda. Secara matematis dituliskan:

$V_{benda}P_{benda}<P_{fluida}$

$F_{apung}>W$

                                                                                                                           

 Gambar Benda Mengapung

Penjelasan materi ini juga bisa di akses melalui video di bawah ini.