A.
Hukum-Hukum
yang Berhubungan dengan Fluida Statik Dan Dinamik
1.
Fluida Statik
a.
Tekanan Hidrostatik
Tekanan hidrostatik : ph
= r .
g . h . Satuan: 1 atm = 76 cm Hg dan 1 atm = 105 N/m2 =
106 dyne/cm2
b.
Hukum Pascal
Tekanan (pressure) : p =
Alat berdasarkan hukum Pascal : pompa hidrolik, kempa hidrolik, alat
pengangkat mobil, dongkrak hidrolik dan sebagainya
Rumus Alat Pascal :
c.
Gaya Archimedes
Gaya Archimedes : FA
= rc g Vc atau FA
= w - wc
Benda terapung,
Volume benda yang tercelup :
Volume benda yang tersembul :
d.
Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan :
e.
Tekanan Udara
Tekanan udara sering pada ketinggian h meter dari permukaan laut
po = tekanan
atmosfir di permukaan laut = 76 cmHg
Tekanan gas dalam ruang tertutup :
p = po +ρ.g.h
a.
a. Debit Aliran
b.
b. Persamaan Kontinuitas
Persamaan kontinuitas : A1.v1 = A2.v2
c. c. Hukum Bernoulli
Hukum Bernoulli : p + ½ r v2 + r g h = konstan
atau p1
+ ½ r
Aplikasi hukum Bernoulli :
1) 1. Teori Torricelli (Tangki Bocor)
Kecepatan fluida memancar keluar :
dengan Dh adalah jarak permukaan fluida ke lubang kebocoran.
Jarak jatuhnya air di tanah dari dinding tangki sejauh :
dengan h adalah jarak lubang kebocoran ke
tanah.
1)
2. Semprotan Pembasmi Serangga
Cairan obat nyamuk naik setinggi h dan akan tersemprot dengan
kecepatan :
2) 3. Gaya Angkat Sayap Pesawat
Terbang
Gaya angkat pesawat terbang dirumuskan sebagai : D F = ½ r A(v22 – v12), dengan r = massa
jenis udara sebagi fluidanya (kg/m3)
3)
4. Venturimeter
a)
Venturimeter Tanpa Manometer
Berlaku persamaan kontinuitas
A1.v1 = A2.v2 yang dapat disubstitusi ke persaamaan v22 - v12
= 2.g.h , sehingga dapat dihitung v1 atau v2 .
b)
Venturimeter dengan Manometer
Berlaku persamaan kontinuitas
A1.v1 = A2.v2 yang dapat disubstitusi ke
persaamaan ½ r (v22 - v12)
= 2. rr .g.h , sehingga dapat dihitung v1 atau v2 .
4) 5. Tabung pitot
Kecepatan aliran fluida sebagai berikut. :
d. Viskositas dan Hukum Stokes
1)
Viskositas
Viskositas atau kekentalan (h) suatu fluida di rumuskan dengan persamaan :
2) Hukum Stokes
Hukum Stokes : Fs = 6 p r h v
kecepatan jatuh benda dalam fluida (kecepatan terminal) :
B.
Penerapan
Hukum-Hukum Fluida Statik dan Dinamik dalam Kehidupan Sehari-Hari
1.
Bejana Berhubungan
Hukum bejana
berhubungan: r1. g . h1 = r2 . g . h2
2.
Pompa Hidrolik dan Dongkrak
Pompa maupun dongkrak hidrolik menggunakan prinsip
hukum Pascal :
3.
Mengapung, Melayang dan Tenggelam (Kapal Selam)
a.
Posisi Mengapung
Berlaku keseimbangan gaya, volume benda sebagian tercelup dalam
fluida dan sebagian tersembul di udara:
FA = W
rc . Vc . g = rb . Vb . g
dengan Vb = Vu + Vc dan rc > rb
b.
Posisi Melayang
Berlaku keseimbangan gaya, semua volume benda tercelup kedalam
fluida :
FA
= w
rc . Vb . g = rb . Vb . g
rc = rb |
Semua volume benda berada dalam fluida dan gaya berat lebih besar
dari gaya Archimedes, berlaku :
FA < W
rc . Vb . g < rb . Vb . g
rc < rb |
4.
Manometer dan Barometer
Jika tekanan gas lebih besar dari
tekanan atmosfer :
pgas
= po + h
Jika tekanan gas lebih besar dari
tekanan atmosfer :
pgas
= po - h.
Tekanan di ketinggian h adalah :
5.
Kecepatan Aliran dan Debit Aliran
Kecepatan aliran pada pipa pitot :
6.
Pesawat Terbang
Gaya angkat pesawat terbang : F1 – F2 = ½ ρ A (v22 – v12) atau
DF = ½ ρ A (v22 – v12)
7.
Terjun Bebas dan Terjun Payung
Terjun paying berlaku w - FA - Fs = 0 berlaku kecepatan terminal :
Soal Latihan BAB 8
I.
Pilihan Ganda
Pilihlah jawaban yang
paling tepat !
1.
1. Debit fluida mempunyai dimensi
….
a.
L2T-1
b.
L2T-2
c.
L3T-1
d.
M L3T-1
e.
M L2T-1
2.
2. Suatu tempat di dasar danau
memiliki kedalaman 10 meter. Tekanan hidrostatis di tempat tersebut ….
a.
105 Pa
b.
104 Pa
c.
103 Pa
d.
102 Pa
e.
10 Pa
3.
3. Sebuah bak air berbentuk kubus
dengan rusuk 50 cm berisi 40 liter air. Jika massa jenis air 1 gr/cc, besar
gaya hidrostatis pada dasar bak adalah ....
a.
100 N
b.
200 N
c.
350 N
d.
400 N
e.
450 N
4.
4. Sebuah kapal selam berada 20 m
di bawah permukaan air laut yang massa jenisnya 1200 kg/m3. Tekanan
hidrostatis yang dialami kapal itu adalah ....
a. 2,0 x 105 N/m2
b. 2,2 x 105 N/m2
c. 2,4 x 105 N/m2
d. 2,6 x 105 N/m2
e. 2,8 x 105 N/m2
5.
5. Sebuah pompa hidrolik dengan diameter penghisap kecil 10 cm dan penghisap
besar 50 cm. Jika pada penghisap kecil dikerjakan gaya 300 N, penghisap besar
mampu mengangkat beban sebesar ....
a.
1800 N
b.
3600 N
c.
4500 N
d.
6250 N
e.
7500 N
6.
6. Pengisap masukan dari sebuah mesin pengepres hidrolik
memiliki diameter
20 mm, dan pengisap keluaran memiliki diameter 10 mm. Sebuah gaya masukan 10 N akan menghasilkan
gaya keluaran ....
a.
2,5 N
b.
5,0 N
c.
20 N
d.
40 N
e.
50 N
7.
7. Balok yang
massa jenisnya 750 kg/m3 dicelupkan ke dalam air yang massa jenisnya
1000 kg/m3. Volume balok yang tercelup adalah ....
a.
¾ bagian b.
½ bagian c.
1/3 bagian d.
¼ bagian e.
1/5 bagian |
|
8.
8. Sebuah
kapal selam berada 20 m di bawah permukaan air laut yang massa jenisnya 1200
kg/m3. Tekanan hidrostatis yang dialami kapal itu adalah ....
a.
2,0 x 105 N/m2
b.
2,2 x 105 N/m2
c.
2,4 x 105 N/m2
d.
2,6 x 105 N/m2
e.
2,8 x 105 N/m2
9.
9. Balok kayu yang bervolume 10-4
m³ muncul 0,6 bagian diatas permukaan air ketika dimasukan ke dalam air
yang mempunyai massa jenis 10³ kg/m3. Jika g = 10 m/s², besar gaya
ke atas yang dialami benda tersebut adalah….
a. 5 × 102 N
b. 4 × 101 N
c. 1 × 10-1 N
d. 4 × 10-2 N
e. 4 × 10-3 N
10. 10. Sebuah benda saat dimasukan ke dalam air ternyata 4/5 bagiannya
tercelup air (ρ air = 1000 kg/m³) massa jenis benda tersebut adalah….
a. 400 kg/m³
b. 500 kg/m³
c. 600 kg/m³
d. 750 kg/m³
e. 800 kg/m³
1.
11. Sepotong kaca di udara memiliki
berat 20 N dan massa jenis 2,5 x 103 kg/m3. Bila massa
jenis air 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasinya 10 m/s2,
maka berat kaca dalam air adalah ….
a.
12 N
b.
14 N
c.
16 N
d.
18 N
e.
20 N
2.
12. Berat benda di udara 6.000 N.
Jika ditimbang dalam air beratnya 2.000 N. Jika massa jenis air 1.000 kg/m3,
maka volume benda adalah ….
a.
1.000 dm3
b.
1.500 dm3
c.
2.000 dm3
d.
2.500 dm3
e.
3.000 dm3
3.
13. Balok kayu sedang terapung di
permukaan air dan volume sebagian balok yang muncul di atas air sebesar 200 cm3,
jika massa jenis kayu balok1 g/cm3, maka massa balok kayu adalah ….
a.
0,4 kg
b.
0,8 kg
c.
1,2 kg
d.
1,8 kg
e.
2,4 kg
4.
14. Tabung berbentuk silinder yang
tingginya 24 cm berisi penuh dengan zat cair. Jika tempat yang kedalamannya 8
cm memiliki tekanan hidrostatik 9,6 x105 Pa, maka massa jenis zat cair itu adalah ….
a.
0,6 gram/cm3
b.
0,7 gram/cm3
c.
0,8 gram/cm3
d.
0,9 gram/cm3
e.
1,0 gram/cm3
1.
15. Gotri bermassa jenis 3,7 g/cm3 berdiameter
2 mm jatuh
dalam air bermassa
jenis 1 g/cm3. Jika
viskositas air 10-3 Pa.s dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2
maka kecepatan terminal gotri adalah ….
a. 4 m/s
b. 6 m/s
c. 8 m/s
d. 10 m/s
e. 12 m/s
2.
16. Sebuah bak penampungan air
berukuran panjang 2 m, lebar 1,5 dan tinggi 1 m, diisi air melalui
kran yang luas penampangnya 5 cm2 berkecepatan 4 m/s maka
lama pengisian bak sampai penuh adalah ….
a. 10 menit
b. 15 menit
c. 20 menit
d. 25 menit
e. 30 menit
3.
17. Tabung berisi dua jenis zat
cair yang tidak dapat bercampur satu sama lain, masing-masing massa jenisnya
1,2 gr/cm3 dan 0,8 gr/cm3 dan keduanya mempunyai
ketinggian yang sama 20 cm. Jika g = 10 m/s² maka tekanan hidrostatis pada
dasar bagian dalam tabung adalah…
a. 1,6 × 10² N/m²
b. 2,4 × 10² N/m²
c. 3,6 × 10² N/m²
d. 4,0 × 10² N/m²
e.
8,0 × 10² N/m²
1.
18. Bak yang luas penampangnya
dianggap sangat luas, mula-mula berisi air setinggi 4 m. Lubang kebocoran di A
yang luas penampangnya 0,5 cm2 berada 0,8 m dari atas bak (g = 10
m/s2). Maka debit air mula-mula yang memancar dari lubang A adalah
….
a.
1.10-4 m3/s
b.
1,5.10-4 m3/s
c.
2.10-4 m3/s
d.
2,5.10-4 m3/s
e.
3.10-4 m3/s
2. 19. Perhatikan gambar !.
Berdasarkan
gambar di atas, jika g = 10 m/s2, maka besar hmax adalah
….
a. 1,35 m
b. 2,35 m
c. 3 m
d. 3,35 m
e.
4 m
3.
20. Tabung Pitot menggunakan
manometer berisi raksa bermassa jenis 13,6 gr/cm3 digunakan untuk
mengukur kelajuan gas dalam pipa. Jika massa jenis gas 3,4 kg/m3 dan
perbedaan tinggi permukaan raksa 2 cm maka kelajuan gas dalam pipa adalah ….
a. 40 m/s
b. 30 m/s
c. 25 m/s
d. 20 m/s
e.
15 m/s