FLUIDA

FLUIDA
Fluida dapat disebut juga sebagai zat alir. Atau lebih lengkapnya disebuta zat yang dapat mengalir. Kita ketahui bahwa zat atau benda terbagi menjadi tiga jenis yakni padat, cair dan gas.

Fluida digolongkan menjadi dua jenis yaitu: Fluida Statis dan Fluida  Dinamis. Apa perbedaannya? Fluida statik adalah fluida dalam keadaan diam sedangkan fluida dinamis adalah fluida dalama keadaan bergerak.

A.  Fluida Statik

1.      Tekanan

Tekanan adalah gaya yang diberlakukan terhadap satuan luas tertentu. Tekanan berbanding lurus dengan gaya yang diberikannya dan berbanding terbalik dengan luas daerahnya. Semakin besar gaya maka semakin besar tekanan, kebalikan dengan luas, semain luas daerah yang ditekan maka semakin kecil tekanannya.

      Sesuai dengan persamaan berikut, Rumus Tekanan:

 

      Ket:

      P = Tekanan (N/m²) atau Pascal (Pa)

      F = Gaya (N)

      A = Luas Permukaan (m²

2.    Tekanan Hidrostatis

Tekanan Hidrostatis adalah sebagai besarnya gaya tekan zat cair yang dialami oleh bejana setiap satuan luas.

Secara sistematis, tekanan hidrostatis dirumuskan sebagai berikut :

                  Ph = ρ g h

Ket:

Ph = tekanan hidrostatis (N/m²)

ρ    = massa jenis zat cair (kgm^-3

g    = percepatan gravitasi (ms^-2)

h    = tinggi zat cair / kedalaman (m)

3.    Tekanan mutlak
Tekanan mutlak merupakan tekanan dari keseluruhan total  yang dialami benda atau objek tersebut, sehingga mengaitkan dengan pengertian tersebut, dapat dirumuskan bahwa:

Dengan keterangan sebagai berikut:
P= tekanan mutlak (Pa)
P_o = tekanan udara luar (Pa)
P_h = tekanan hidrostatis (Pa)

F2 = gaya pada permukaan A2 (N)

A1 = luas permukaan 1 (m2)

A2 = luas permukaan 2 (m2)

d1 = diameter permukaan 1

d2 = diameter permukaan 2

Melalui persamaan Hukum Pascal di atas, bahwa Hukum Pascal sering diterapkan pada alat-alat dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, mesin hidrolik, mesin hidrolik pengangkat mobil, dan sistem kerja rem hidrolik pada mobil.

4.    Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan dapat didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada permukaan zat cair tiap satuan panjang yang dirumuskan sebagai berikut :

 γ = F/21    atau  γ = F/d

Ket :

 γ = tegangan permukaan (N/m^-1)

F = gaya (N)

d = panjang permukaan (m)

5.    Sudut  Kontak

Yaitu sudut yang dibentuk antara permukaan zat cair dengan permukaan dinding pada titik persentuhan zat cair dengan dinding

 Berikut ini  nilai sudut kontak dari beberapa pasang bahan:

Bahan	Sudut Kontak
Air dengan Kaca	0o
Raksa dengan Kaca	140o
Air dengan Parafin	107o
Kerosin dengan Kaca	26o

6.    Kapilaritas

Kapilaritas adalah gejalan turun atau naiknya permukaan zat cair pada pipa yang sempit, besar kecilnya kapilaritas ditentukan oleh lebar sempitnya pipa dan jenis zat cair. Dirumuskan sebagai berikut :

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

7.    Viskositas atau Kekentalan

Yaitu, ukuran kekekalan fluida yang menyatakn besar kecilnya geseran didalam fluida. Makin besar viskositas zat cair disebut viskosimeter

a.    Hukum stokes

Rumus sebagai berikut :

Fs = 6 π n r v

Ket:

Fs =  gaya stokes (N)

n   =  koefisien viskositas fluida (Nsm^-2)

r = jari jari bola (m)

v = kecepatan relatif bola terhadap fluida (m/s)

b.    Kecepatan Terminal

Sebuah bola jatuh kedalam fluida yang kental maka selama bola bergerak didalam fluida pada bola

n = 2/9 + R²g/v (pb – pf) 

B.   Fluida Dinamik

JENIS ALIRAN FLUIDA DINAMIS :

Ada beberapa jenis aliran fluida. Lintasan yang ditempuh suatu fluida yang sedang bergerak disebut garis alir. Berikut ini beberapa jenis aliran fluida.

Aliran lurus atau laminer yaitu aliran fluida mulus. Lapisan-lapisan yang bersebelahan meluncur satu sama laindengan mulus. Pada aliran partikel fluida mengikuti lintasan yang mulus dan lintasan ini tidak saling bersilangan. Aliran laminer dijumpai pada air yang dialirkan melalui pipa atau selang.

Aliran turbulen yaitu aliran yang ditandai dengan adamnya lingkaran-lingkaran tak menentu dan menyerupai pusaran. Aliran turbulen sering dijumpai disungai-sungai dan selokan-selokan

BESARAN DALAM FLUIDA DINAMIS

Dimana :

Q   =    debit aliran (m3/s)

A   =    luas penampang (m2)

V   =    laju aliran fluida (m/s)

Aliran fluida sering dinyatakan dalam debit aliran

Ket:

Q   =    debit aliran (m3/s)

V   =    volume (m3)

t     =    selang waktu (s)

B . PERSAMAAN KONTINUITAS

Persamaaan kontinuitas adalah persamaan yang menghubungkan kecepatan fluida dalam dari suatu tempat ke tempat lain. Air yang mengalir di dalam pipa air dianggap mempunyai debit yang sama di sembarang titik. Atau jika ditinjau 2 tempat, maka:

Debit aliran 1 = Debit aliran 2 atau :

HUKUM BERNOULLI

Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang dialami oleh aliran fluida. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah tekanan (p), energi kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus. Jika dinyatakan dalam persamaan menjadi :

Ket :
P = tekanan (Pascal = Pa = N/m2)
ρ = massa jenis cairan (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)

h  = ketinggian (m)

PENERAPAN DALAM TEKNOLOGI

Persamaan Kontinuitas

1). Slang penyemprotan

Ujung slang ditekan yang berarti memperkecil penampang agar diperoleh laju aliran yang lebih besar.

2). Penyempitan Pembuluh darah

Pada pembuluh darah yang mengalami penyempitan, laju aliran darah pada pembuluh yang menyempit akan lebih besar daripada laju aliran pada pembuluh normal.

Hukum Bernoulli

Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang dialami oleh aliran fluida. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah tekanan (p), energi kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus. Jika dinyatakan dalam persamaan menjadi :
Dimana :

p   = tekanan air (Pa)

v    = kecepatan air (m/s)

g   = percepatan gravitasi

h    = ketinggian air

      CONTOH SOAL BESERTA PEMBAHASAN

Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti terlihat pada gambar berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan pipa kecil adalah 4 : 1.
Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah dan pipa kecil 1 m diatas tanah. Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km/jam dengan tekanan 9,1 x 105 Pa. Tentukan :

a) Kecepatan air pada pipa kecil

b) Selisih tekanan pada kedua pipa
c) Tekanan pada pipa kecil
(ρair = 1000 kg/m3)

Pembahasan
Diketahui : h1 = 5 m ; h2 = 1 m ; v1 = 36 km/jam = 10 m/s ; P1 = 9,1 x 105 Pa ; A1 : A2 = 4 : 1

a) Kecepatan air pada pipa kecil
Persamaan Kontinuitas :
A1v1 = A2v2
(4)(10) = (1) (v2)
v2 = 40 m/s

b) Selisih tekanan pada kedua pipa
Dari Persamaan Bernoulli :
P1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2
P1 − P2 = 1/2 ρ(v22 − v12) + ρg(h2 − h1)
P1 − P2 = 1/2(1000)(402 − 102) + (1000)(10)(1 − 5)
P1 − P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000
P1 − P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa

c) Tekanan pada pipa kecil
P1 − P2 = 7,1 x 105
9,1 x 105 − P2 = 7,1 x 105
P2 = 2,0 x 105 Pa

      Sumber:

1.    https://tonisetiawann.wordpress.com/2015/02/25/fluida-dinamis/

2.    Lks fisik semester 2 terbitan Mitra smart (mahir terampil)

3.    http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/37-fluida-statis

      Nama :

Nubli Dinda S

XI IPA 2