3. TEKANAN HIDROSTATIK
1. Tekanan : gaya tiap satuan luas
𝑃 =
𝐹
𝐴
2. Tekanan Hidrosatik >> dipengaruhi oleh kedalaman zat cair
𝑃ℎ = 𝜌𝑔ℎ
Jika tekanan atmosfer di permukaan zat cair itu adalah 𝑃0 maka
tekanan mutlak pada tempat atau titik yang berada pada kedalaman h adalah
P = Po + 𝜌gh
Sehingga gaya hidrostatik pada alas bejana dapat ditentukan dengan
rumus sebagai berikut
F = 𝜌𝑔ℎ𝐴 = 𝜌𝑔𝑉F = 𝜌𝑔𝑉
4. KESIMPULAN DAN HUKUM
Bahwa untuk satu jenis zat cair, besar tekanan di dalamya tergantung
pada kedalamannya
HUKUM HIDROSTATIKA
“Semua titik yang terletak pada satu bidang datar yang segaris
di dalam satu jenis zat cair yang diam, besar tekanan
hidrostatiknya sama.”
5. ALAT UKUR TEKANAN FLUIDA
• Manometer tabung terbuka,
• Manometer tabung tertutup,
• Manometer analog
• Barometer.
Manometer digunakan
untuk mengukur tekanan
lingkungan tertutup,
sedangkan barometer
digunakan untuk mengukur
tekanan gas dalam ruang
terbuka.
7. CONTOH SOAL
Suatu gas diukur tekanannya dengan manometer terbuka. Jika beda
ketinggian raksa pada kedua tabung manometer adalah 10 cm dan
massa jenis raksa adalah 13.600 𝑘𝑔/𝑚3
, tentukan tekanan gas
tersebut! (tekanann udara = 1 atm = 1.105 𝑁/𝑚2)
Diketahui : ∆ℎ = 10 𝑐𝑚
𝜌 = 13.600 𝑘𝑔/𝑚3
𝑃0 = 1. 105
𝑁/𝑚2
Ditanya : 𝑃𝑔𝑎𝑠 = … ?
Jawab : 𝑃𝑔𝑎𝑠 = 𝑃𝑜 + 𝜌𝑔∆ℎ
𝑃𝑔𝑎𝑠 = 1. 105
+ 13.600.10.10 = 146. 104
𝑁/𝑚2
8. Tekanan suatu gas diukur dengan manometer tertutup. Jika beda
ketinggian raksa pada kedua tabung manometer adalah 20 cm dan
massa jenis raksa adalah 13.600 𝑘𝑔/𝑚3
. Tentukan tekanan gas
tersebut!
Diketahui : ∆ℎ = 20 𝑐𝑚
𝜌 = 13.600 𝑘𝑔/𝑚3
Ditanya : 𝑃𝑔𝑎𝑠 = … ?
Jawab : 𝑃𝑔𝑎𝑠 = 𝜌𝑔∆ℎ
𝑃𝑔𝑎𝑠 = 13.600.10.20 = 272. 104
𝑁/𝑚2
9. HUKUM PASCAL
“tekanan yang diberikan kepada zat cair di dalam ruang tertutup
diteruskan sama besar ke segala arah”
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2
𝐹1 = gaya pada penampang 1 (N)
𝐹2 = gaya pada penampang 2 (N)
𝐴1 = luas penampang 1 (𝑚2)
𝐴2 = luas penampang 2 (𝑚2
)
10. HUKUM ARCHIMEDES
1. Gaya ke Atas
𝑤 𝑎𝑖𝑟 = 𝑤 − 𝐹𝐴
𝑤 𝑎𝑖𝑟 = berat benda di dalam zat cair (N)
𝑤 = berat benda di udara (N)
𝐹𝐴 = 𝜌𝑔𝑉
𝐹𝐴 = gaya angkat (N)
𝑉 = volume benda dalam fluida (𝑚3
)
𝜌 = massa jenis zat cair (𝑘𝑔/𝑚3)
𝑔 = percepatan gravitasi (𝑚/𝑠2)
𝐹1
𝐹2
“jika sebuah benda
dimasukkan ke dalam
fluida seluruhnya atau
sebagian, benda tersebut
akan mendapat gaya
angkat ke atas sebesar
berat fluida yang
dipindahkan”
11. 2. Pengaruh Gaya ke Atas pada Benda
a) Mengapung
Benda dikatakan mengapung jika gaya
angkat lebih kecil dari berat benda (𝐹𝐴 > 𝑤)
b) Melayang
Benda dikatakan melayang jika gaya angkat
sama besar dengan berat benda (𝐹𝐴 = 𝑤)
c) Tenggelam
Benda dikatakan tenggelam jika gaya angkat
lebih kecil dari berat benda (𝐹𝐴 < 𝑤)
12. GAYA KE ATAS
𝑉. 𝜌 = 𝑉𝐵. 𝜌 𝑓
𝑉 = volume benda (𝑚3
)
𝜌 = masssa jenis benda (𝑘𝑔/𝑚3)
𝑉𝐵 = volume benda dalam fluida (𝑚3)
𝜌 𝑓 = massa jenis fluida (𝑘𝑔/𝑚3)
13. 3. Penerapan Hukum Archimedes
a) Kapal Laut
b) Kapal Selam
c) Galangan Kapal
d) Balon udara
e) Hidrometer
15. TEGANGAN PERMUKAAN
Tegangan permukaan dapat diamati dengan
cara meletakkan klip kertas secara perlahan ke atas
permukaan air. Ternyata klip kertas tersebut tidak
tenggelam. Hal ini terjadi karena massa jenis klip
kertas lebih besar dari massa jenis air. Dengan
demikian , terdapat gaya lain yang menahan klip
kertas tersebut. Secara mikro tegangan permukaan
dapat dijelaskan dengan meninjau gaya kohesi yang
dialami partikel air. Gaya kohesi adalah gaya
interaksi berupa tarik-menarik antara partikel air.
Pola interaksi di antara partikel tersebut sedikit
berbeda pada bagian permukaan. Pada bagian
permukaan, partikel hanya menerima gaya interaksi
dari partikel yang berada di bawahnya. Kondisi ini
menghasilkan tegangan permukaan, yang besarnya
adalah gaya per satuan luas permukaan atau F/m².
KESIMPULAN
Tegangan permukaan
adalah GAYA yang
membuat suatu benda
terapung di atas air
16. TEGANGAN PERMUKAAN
𝛾 =
𝐹
𝑙
𝛾 = tegangan permukaan (N/m)
𝐹 = gaya yang menyinggung permukaan zat cair (N/m)
𝑙 = panjang (m)
17. MENISKUS DAN KAPILARITAS
MENISKUS
Kohesi dan adhesi menentukan bentuk permukaan zat cair yang jatuh
pada suatu bahan.
Jika setetes air jatuh pada kaca mendatar akan meluas, sebab adhesi
air pada kaca lebih besar daripada kohesi di antara partikel air
sendiri.
Sedangkan setetes raksa yang jatuh pada permukaan kaca akan
mengumpul berbentuk bola karena kohesi raksa lebih besar daripada
adhesi raksa dengan kaca.
Pengaruh kohesi dan adhesi menyebabkan permukaan air di dalam
bejana tidak mendatar namun cekung atau cembung. Cekung atau
cembungnya permukaan air tergantung pada jenis cairan dan dinding
wadah.
Meniskus adalah gejala
permukaan zat cair yang
melengkung di dalam bejana.
Terdapat 2 jenis meniskus, yaitu cekung
dan cembung.
18. Meniskus cekung
Sudut kontak pada permukaan cairan < 90°
Meniskus cembung
Sudut kontak pada permukaan cairan > 90°
19. KAPILARITAS
Kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya permukaan
zat cair di dalam pipa kapiler.
𝑤 = 𝐹 cos 𝜃
𝑚𝑔 = 2𝜋𝑟𝛾 cos 𝜃
𝜌𝑉𝑔 = 2𝜋𝑟𝛾 cos 𝜃
𝜌𝜋𝑟2 𝑦𝑔 = 2𝜋𝑟𝛾 cos 𝜃
𝑦 =
2𝛾 cos 𝜃
𝜌𝑟𝑔
𝑦 = naik/turunnya zat cair dalam kapiler
(𝑚)
𝜌 = massa jenis zat cair (𝑘𝑔/𝑚3)
𝛾 = tegangan permukaan zat cair (𝑁/𝑚)
𝑟 = jari-jari penampang pipa (𝑚)
𝜃 = sudut kontak
𝑔 = percepatan gravitasi (𝑚/𝑠2)
20. VISKOSITAS
Viskositas (kekentalan) dianggap sebagai gesekan pada
fluida. Agar benda bergerak di dalam fluida maka
memperlukan gaya. Alat pengukur viskositas adalah
viskosimeter.
21. HUKUM STOKES
HUKUM STOKES
Fluida ideal yang viskositasnya nol mengalir melewati
sebuah bola atau sebuah bola yang bergerak di dalam
fluida yang diam, garis-garis arus fluidanya akan
membentuk pola simetris sempurna di sekeliling
bola.
Gaya gesek terhadap bola yang bergerak di dalam
fluida diam disebut dengan Gaya Stokes.
𝐹𝑠 = gaya gesek Stokes (𝑁)
𝑟 = jari-jari bola (𝑚)
ŋ = koefisien viskositas (𝑁𝑠/𝑚2)
𝑣 = kecepatan relatif bola terhadap fluida (𝑚/𝑠)
𝐹𝑠 = 6𝜋ŋ𝑟𝑣
22. Jika sebuah bola jatuh ke dalam fluida yang kental, selama bola bergerak di
dalam fluida pada bola bekerja gaya:
1. Gaya berat bola (w) berarah vertikal ke bawah
2. Gaya Archimedes (FA ) berarah vertikal ke atas
3. Gaya stokes ( Fs ) berarah vertikal ke atas
Sesaat setelah bola masuk ke dalam fluida, gaya berat bola
lebih besar daripada jumlah Gaya Archimedes dan Gaya Stokes,
sehingga bola mendapat percepatan vertikal ke bawah. Selama
gerak bola dipercepat, Gaya Stokes bertambah, hingga suatu saat
gaya berat benda sama dengan jumlah Gaya Archimedes dan Gaya
Stokes. Pada keadaan tersebut, kecepatan bola maksimum. Pada
saat kecepatan maksimum, bola bergerak beraturan.
23. 𝐹𝐴 + 𝐹𝑆 = 𝑤
𝑉𝜌𝑔 + 6𝜋ŋ𝑟𝑣 = 𝑉𝜌´𝑔
4/3𝜋𝑟³𝜌𝑔 + 6𝜋ŋ𝑟𝑣 = 4/3𝜋𝑟³𝜌´𝑔ŋ =
2𝑟2
𝑔
9𝑣
(𝜌′
− 𝜌)
𝑟 = jari-jari bola (𝑚)
ŋ = koefisien viskositas (𝑁𝑠/𝑚2)
𝑔 = percepatan gravitasi (𝑚/𝑠2
)
𝑣 = kecepatan maksimum bola (𝑚/𝑠)
𝜌′ = massa jenis bola (kg/𝑚3)
𝜌 = massa jenis fluida (kg/𝑚3
)
Viskositas fluida tempat bola
dijatuhkan
