Tekanan Hidrostatik 593h3o

TEKANAN HIDROSTATIK Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diberikan oleh gaya berat zat cair itu sendiri pada suatu luas bidang tekan. Dengan anggapan bahwa zat cair dalam bentuk lapisan-lapisan sesuai dengan tingkat kedalaman yang terukur dari permukaan zat cair. Maka tekanan hidrostatis zat cair adalah sama besar untuk setiap bagian zat cair yang memiliki kedalaman yang sama. Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang disebabkan oleh zat alir yang diam. Zat alir yang bermassa m menekan dasar bejana dengan gaya sebesar F = w = m.g = Gaya ini tersebar merata pada seluruh permukaan dasar bejana. Karena zat alir dalam bejana diam dan melakukan gaya ke bawah akibat berat zat alir.

Contoh Tekanan Hidrostatik Jika kita mengisi sebuah tangki dengan air , kemudian kita lubangi tangki tersebut sebanyak tiga lubang dengan tinggi yang berbeda, maka lubang 1(paling bawah) akan memancarkan air dengan lintasan paling jauh, sedangkan lubang 2 (tengah) lebih pendek dan lubang 3(paling atas) lebih pendek lagi. Rumus Tekanan Hidrostatik Rumus tekanan Hidrostatik zat cair adalah: ph = tekanan hidrostatis (N/m2)

p = ρ.g.h h

g = percepatan gravitasi bumi (m/s2) ρ = massa jenis zat cair (kg/m3) h = kedalaman zat cair (m)

Contoh soal: Suatu wadah berisi raksa (massa jenis 13600 kg/m3) setinggi 76 cm. a. Berapa tekanan hidrostatik yang bekerja pada dasar wadah itu?

Jawab : massa jenis raksa ρ = 13600 kg/m3 tinggi raksa h= 76 cm = 0,76 m percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2 tekanan hidrostatik dapat kita hitung : ph = ρ.g.h = 13600 kg/m3 . 9,8 m/s2 . 0,76 m = 101292,8 N/m2

HUKUM PASCAL Tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah. Pernyataaan tersebut tidak lain dari pada Hukum Pascal. Sebuah terapan sederhana dari prinsip pascal adala dongkrak hidrolik seperti pada gambar. Dongkrak hidrolik terdiri dari bejana dengan dua kaki (kaki 1 dan kaki 2) yang masing-masing diberi pengisap. Pengisap 1 memiliki luas penampang A1 (lebih kecil) dan pengisap 2 memiliki luas penampang A2 (lebih besar). Bejana diisi dengan zat cair.

Jika pengisap 1 ditekan dengan gaya F1 maka zat cair akan menekan pengisap 1 ke atas dengan gaya pA1 sehingga terjadi keseimbangan pada pengisap 1 dan berlaku p A1 = F1 atau p = F1 A1 Sesuai prinsip Pascal bahwa tekanan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah, maka pada pengisap 2 bekerja gaya ke

atas p A2. Gaya yang seimbang dengan ini adalah gaya F2 yang bekerja pada pengisap 2 dengan arah ke bawah. p A2 = F2 atau p = F2 A2 Dari kedua persamaan diatas dapat diperoleh: F2

F1 =

A2

F1 = gaya 1 F2 = gaya 2

A1

A1 = luas penampang 1 A2 = luas penampang 2

Pemanfaatan prinsip pascal dalam keseharian dan teknologi. 1. Dongkrak hidrolik 2. Pompa hidrolik ban sepeda 3. Mesin hidrolik pengangkat mobil 4. Mesin pengepres hidrolik 5. Rem piringan hidrolik Contoh Soal 1. Sebuah bejana barbentuk U berisi fluida seperti gambar dibawah. Beban A 200 N dan beban B 500 N. Bila luas pengisap di A = 5 cm2, berapa luas pegisap di B?

Jawab : Beban A (F1) = 200 N Beban B (F2) = 500 N Luas pengisap A (A1) = 5 cm2 Luas pengisap B (A2) = .....

F2

F1 =

A2

A1

500 200 = A2

5

200 A2 = 2500 m2 A2 = 12,5 cm2

Hukum Archimedes Hukum Archimedes mengatakan bahwa “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.” Hukum Archimedes mengatakan bahwa apabila sebuah benda sebagian atau seluruhnya terbenam kedalam air, maka benda tersebut akan mendapat gaya tekan yang mengarah keatas yang besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang terbenam tersebut.

Telah sama-sama kita ketahui bahwa berat jenis air tawar adalah 1.000 kg/m , apabila ada sebuah benda yang terbenam kedalam air tawar; maka berat benda tersebut seolah-olah akan berkurang sebesar 1.000 kg untuk setiap 1 m3 air yang dipindahkan. 3

Penerapan hukum archimedes. -Pada kapal laut. -Telur ada yang tenggelam dan ada yang mengapung karena pada telur yang mengapung , cairan dalam telur terlalu encer atau sudah ada udaranya karena

sudah membusuk. Telur yang tenggelam cairan di dalamnya masih kental (calon ayam).

Rumus :

Fa = ρf . g . Vbf Fa = gaya archimedes ρf = massa jenis fluida g = gravitasi Vbf = volum benda yang tercelup fluida Contoh soal Sebuah kubus dengan sisi 0,2 m digantung vertikal dari seutas kawat ringan. Tentukan gaya apung yang dikerjakan fluida pada kubus jika kubus itu: A. dicelupkan seluruhnya dalam air ( ρ=1000 kg/m3) B. dicelupkan setengah bagian dalam minyak ( ρ=800 kg/m3) Jawab : Sisi kubus a

= 0,2 m

Volume kubus V = ( 0,2 m )3 = 8 x 10-3 m3 Gaya apung Fa kita hitung dari Hukum Archimedes Fa = ρf Vbf (ambil g = 10 m/s2) Vbf adalah benda tercelup dalam fluida a.Kubus tercelup seluruhnya dalam air Fa = ρair Vbf g = 1000 (8x10-3 ) (10) = 80 N b.Kubus tercelup setengah bagian dalam minyak

Fa = ρminyak Vbf g = (800) (4x10-3) (10) = 32N

Persamaan Kontinuitas “ Pada fluida tak termampatkan, hasil kali antara kelajuan fluida dan luas penampang selalu konstan (ρ1 = ρ2)” Maka persamaan kontinuitas dinyatakan,

A1v1 = A2v2 = A3v3 = . . . = konstan A1 = luas penampang 1(m2) v1 = kelajuan fluida 1 (m/s) A2 = luas penampang 2 (m2) v2 = kelajuan fluida 2 (m/s) Aplikasi persamaan kontinuitas dalam keseharian yaitu pada waktu seseorang menyemprot tanaman rumahnya menggunakan selang yang ditekan ujungnya, dia memperkecil luas penampang selang dengan jarinya dan air tersemprot keluar dengan kelajuan yang besar Contoh Soal 1. Sebuah pipa anjang memiliki tiga penampang yang berbeda (lihat gambar). Luas penampang bagian 1, 2 dan 3 berturut-turut adalah 200 cm2, 100 cm2 dan 400 cm2. jika kelajuan air yang melalui bagian 1 adalah 6 m/s, tentukan kelajuan air yang melalui bagian 2 dan 3! A1 = 200 cm2 = 2 x 10-2 m2

A2 = 100 cm2 = 1 x 10-2 m2 A3 = 400 cm2 = 4 x 10-2 m2 v1 = 6 m/s v2 = ... v3 = ... Dengan menggunsksn persamaan kontinuitas diperoleh:  A2v2 = A1v1 v2 = A1 . v1 A2 = 2 x 10-2 m2 . 6 m/s 1 x 10-2 m2 = 12 m/s  A3v3 = A1v1 v3 = A1. v1 A3 = 2 x 10-2 m2 x 6 m/s 4 x 10-2 m2 = 3 m/s

Hukum Bernouli

Dari gambar diatas dapat diperoleh pernyataan sebagai berikut :

“bila luas penampang(permukaan) besar maka kecepatan aliran fluida rendah atau pelan dan sebaliknya bila luas penampang kecil ya pasti kecepatan alirannya besar”  Hukum Bernoulli adalah suatu hukum yang dapat digunakan untuk menjelaskan gejala yang berhubungan dengan gerakan zat alir melalui suatu penampang pipa.  Hukum Bernoulli tersebut melibatkan hubungan berbagai besaran fisis dalam fluida, yakni kecepatan aliran yang memiliki satu garis arus, tinggi permukaan air yang mengalir, dan tekanannya. Venturimeter

Pipa venturi merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan diletakkan mendatar dengan dilengkapi dengan pipa pengendali untuk mengetahui permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan. Zat cair dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui pipa yang memiliki penampang yang lebih sempit, dengan demikian maka akan terjadi perubahan kecepatan. Apabila kecepatan aliran yang melalui penampang lebih besar adalah v1 dan kecepatan aliran yang melalui pipa sempit adalah v2, maka kecepatan yang lewat pipa sempit akan memiliki laju yang lebih besar (v1 < v2). Dengan cara demikian tekanan yang ada pada bagian pipa lebih sempit akan menjadi lebih kecil daripada tekanan pada bagian pipa yang berpenampang lebih besar.

Dari penjelasan tersebut Hukum Bernoulli dapat dirumuskan sebagai berikut: p1 + ρ gh1 + ½ ρ v21 = p2 + ρ gh2 + ½ ρ v22 Dalam kehidupan sehari-hari Hukum Bernoulli memiliki penerapan yang beragam yang ada hubungannya dengan aliran fluida, baik aliran zat cair

maupun gas. Penerapan tersebut sebagian besar dimanfaatkan dalam bidang teknik dan ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan aliran fluida. Misalnya dalam teknologi pesawat terbang Hukum Bernoulli tersebut dimanfaatkan untuk merancang desain sayap pesawat terbang.