Mekanika Fluida Dinamis

Disusun oleh :

ARMADI       NIM : 13166012

Dosen :

Drs. Bambang Irianto

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

SEKOLAH TINGGI ILMU TEKNIK BINA PUTRA BANJAR

JL. Mayjend. Lili Kusumah No. 9

APRIL 2015

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah Mekanika Fluida ini yang khusus membahas tentang Fluida yang bergerak.

Laporan ini di susun sebagai tugas mata kuliah Mekanika Fluida. Selama penyusunan makalah ini, penulis dibantu dan dibimbing oleh berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan ini.

Dalam penyelesaian makalah ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin, namun penulis percaya bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritikan dan saran yang bersifat membangun dari pembaca.

Cikarang , April 2015

ARMADI   

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

       Makalah ini merupakan bentuk penyampaian penulis kepada pembimbing tentang mekanika fluida yang khusus membahas Fluida bergerak. Hal ini sangat penting dialakukan agar tujuan tercapainya proses belajar mengajar yang efektif sesuai dengan yang diharapkan.
Oleh karena itu setiap mahasiswa yang membahas mekanika fluida di wajibkan menyusun makalah tentang Fluida bergerak. Dan diharapkan nantinya dapat mengaplikasikanya dalam kehidupan sehari-hari dan dalam dunia kerja nyata kelak.

1.2 Tujuan 

Tujuan dari di pelajarinya mekanika fluida yang khusus membahas tentang Fluida bergerak adalah : 

1.    Agar mahasiswa dapat mengetahui prinsip dan konsep dasar fluida

2.     Agar mahasiswa dapat mengetahui perbedaan fluida yang bergerak beserta persamaan-persamaan yang digunakan dan hukum-hukum yang berlaku

3.     Agar mahasiswa dapat mengetahui peralatan ukur fluida

4.    Meningkatkan pemahaman mahasiswa dalam ilmu mekanika fluida

BAB II
DASAR TEORI

2.1 Dasar Teori

          Fluida adalah ilmu yang mempelajarai suatu zat baik dalam keadaan diam (hidrostatika) maupun dalam keadaan bergerak (hidrodinamika).
          Fluida didefinisikan sebagai suatu substansi yang tidak dapat menahan tegangan geser dan oleh karenanya sebagai kompensasinya fluida itu akan mengalami perubahan bentuk. Fluida dapat dibedakan atas cairan dan gas. Cairan menempati volume ruang yang tetap (tertentu), mempunyai permukaan horizontal yang bebas. Dan biasanya bersifat inkompresibel. Gas menempati volume ruang tidak tertentu artinya gas menempati seluruh volume ruang yang disediakan dan biasanya relative lebih mudah di tekan di bandingkan cairan.

          Pada umumnya materi dapat di bedakan menjadi tiga wujud, yaitu padat, cair dan gas. Benda padat memiliki sifat mempertahankan bentuk dan ukuran yang tetap. Jika gaya bekerja pada benda padat, benda tersebut tidak langsung berubah bentuk atau volumenya.

          Benda cair tidak mempertahankan bentuk tetap, melainkan mengambil bentuk seperti tempat yang di tempatinya, dengan volume yang tetap,sedangkan gas tidak memiliki bentuk dan volume tetap melainkan akan terus berubah dan mmenyebar memenuhi tempatnya. Karena keduanya memiliki kemampuan untuk mengalir. Zat memiliki kemampuan untuk mengalir disebut dengan zat cair atau fluida.

          Fluida dibedakan menjadi fluida static yaitu fluida dalam keadaan diam tidak mengalir dan fluida dinamik. Fluida terbagi atas berbagai macam gaya-gaya maupun tekanan-tekanan di dalam fluida yang diam.

BAB III

ISI

1. Pengertian Fluida Dinamis

          Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair,gas)yang bergerak.Untuk memudahkan dalam mempelajari, fluida disini dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap waktu). tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen (tidak mengalami putaran-putaran).

Dalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali hal yang berkaitan dengan fluida dinamis ini.

Besaran-besaran dalam fluida dinamis

Debit aliran (Q)

Jumlah volume fluida yang mengalir persatuan waktu, atau:

Dimana :

Q   =    debit aliran (m³/s)

A   =    luas penampang (m²)

V   =    laju aliran fluida (m/s)

Aliran fluida sering dinyatakan dalam debit aliran

 

Dimana :

Q   =    debit aliran (m³/s)

V   =    volume (m³)

t     =    selang waktu (s)

ALIRAN FLUIDA

Di dalam geraknya pada dasarnya dibedakan dalam 2 macam, yaitu :

1.    Aliran laminar / stasioner / streamline.

2.    Aliran turbulen

          Suatu aliran dikatakan laminar / stasioner / streamline bila :

Setiap partikel yang melalui titik tertentu selalu mempunyai lintasan (garis arus) yang tertentu pula.

Partikel-partikel yang pada suatu saat tiba di K akan mengikuti lintasan yang terlukis pada gambar di bawah ini. Demikian partikel-partikel yang suatu saat tiba di L dan M.

          Kecepatan setiap partikel yang melalui titik tertentu selalu sama. Misalkan setiap partikel yang melalui K selalu mempunyai kecepatan v_K.

          Aliran yang tidak memenuhi sifat-sifat di atas disebut : ALIRAN TURBULEN.Pembahasan dalam bab ini di batasi pada fluida ideal, yaitu fluida yang imkompresibel dan bergerak tanpa mengalami gesekan dan pada aliran stasioner.

DEBIT.

          Fluida mengalir dengan kecepatan tertentu, misalnya v meter per detik. Penampang tabung alir seperti terlihat pada gambar di atas berpenampang A, maka yang dimaksud dengan DEBIT FLUIDA adalah volume fluida yang mengalir persatuan waktu melalui suatu pipa dengan luas penampang A dan dengan kecepatan v.

                   Q =     atau  Q = A . v

Q    = debit fluida dalam satuan SI  m³/det

Vol = volume fluida                         m³

A    = luas penampang tabung alir    m²

V    = kecepatan alir fluida               m/det

PERSAMAN KONTINUITAS.

          Perhatikan tabung alir a-c di bawah ini. A1 adalah penampang lintang tabung alir di a.

A₂ = penampang lintang di c.  v₁ = kecepatan alir fluida di a, v₂ = kecepatan alir fluida di c.

Bidang acuan untuk Energi Potensial

Partikel – partikel yang semula di a, dalam waktu Dt detik berpindah di b, demikian pula partikel yang semula di c berpindah di d. Apabila Dt sangat kecil, maka jarak a-b sangat kecil, sehingga luas penampang di a dan b boleh dianggap sama, yaitu A₁. Demikian pula jarak c-d sangat kecil, sehingga luas penampang di c dan di d dapat dianggap sama, yaitu A₂. Banyaknya fluida yang masuk ke tabung alir dalam waktu Dt detik adalah : r.A₁.v₁. Dt  dan dalam waktu yang sama sejumlah fluida meninggalkan tabung alir sebanyak r.A₂.v₂. Dt.  Jumlah ini tentulah sama dengan jumlah fluida yang masuk ke tabung alir sehingga :

                                      r.A₁.v₁. Dt   =  r.A₂.v₂. Dt

Jadi :                                        A₁.v₁  =  A₂.v₂

Persamaan ini disebut : Persamaan KONTINUITAS

A.v yang merupakan debit fluida sepanjang tabung alir selalu konstan (tetap sama nilainya), walaupun A dan v masing-masing berbeda dai tempat yang satu ke tempat yang lain. Maka disimpulkan :

                                    Q =  A₁.v₁  =  A₂.v₂  = konstan

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 :

Dimana :

p   = tekanan air (Pa)

v    = kecepatan air (m/s)

g   = percepatan gravitasi

h    = ketinggian air

Penerapan dalam teknologi

Pesawat Terbang

Gaya angkat pesawat terbang bukan karena mesin, tetapi pesawat bisa terbang karena memanfaatkan hukum bernoulli yang membuat laju aliran udara tepat di bawah sayap, karena laju aliran di atas lebih besar maka mengakibatkan tekanan di atas pesawat lebih kecil daripada tekanan pesawat di bawah.

Akibatnya terjadi gaya angkat pesawat dari hasil selisih antara tekanan di atas dan di bawah di kali dengan luas efektif pesawat.

Keterangan:              

ρ  = massa jenis udara (kg/m³)

v_a= kecepatan aliran udara pada bagian atas pesawat (m/s)

v_b= kecepatan aliran udara pada bagian bawah pesawat (m/s)

 F = Gaya angkat pesawat (N)

GAYA ANGKAT SAYAP PESAWAT TERBANG.

Kita akan membahas gaya angkat pada sayap pesawat terbang dengan menggunakan persamaan BERNOULLI. Untuk itu, kita anggap bentuk  sayap pesawat terbang sedemikian rupa sehingga garis arus al;iran udara yang melalui sayap adalah tetap (streamline)

Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi bagian yang atas lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk ini menyebabkan aliran udara di bagian atas lebih besar daripada di bagian bawah (v₂> v₁).

Dari persamaan Bernoulli kita dapatkan :

                     P₁ + ½ r.v₁² + r g h₁ = P₂ + ½ r.v₂² + r g h₂

                                 

Ketinggian kedua sayap dapat dianggap sama (h1 = h2), sehingga  r g h1 = r g h2.

Dan persamaan di atas dapat ditulis :

                                P₁ + ½ r.v₁² =  P₂ + ½ r.v₂²              

                                P₁ – P₂ =  ½ r.v₂² -  ½ r.v₁²

                

                                P₁ – P₂ =   ½ r(v₂² – v₁²)

Dari persamaan di atas dapat dilihat  bahwa v₂> v₁ kita dapatkan P₁> P₂ untuk luas penampang sayap   F₁ = P₁ . A  dan F₂ = P₂ . A dan kita dapatkan bahwa F1 > F2. Beda gaya pada bagian bawah dan bagian atas (F₁ – F₂) menghasilkan gaya angkat pada pesawat terbang. Jadi, gaya angkat pesawat terbang dirumuskan sebagai :

                                F₁ – F₂ =  ½ r A(v₂² – v₁²)

Dengan  r = massa jenis udara   (kg/m³)

Penyemprot Parfum dan Obat Nyamuk

          Prinsip kerja yang dilakukan dengan menghasilkan laju yang lebih besar pada ujung atas selang botol sehingga membuat tekanan di atas lebih kecil daripada tekanan di bawah. Akibatnya cairan dalam wadah tersebut terdesak ke atas selang dan lama kelamaan akan menyembur keluar.

# Contoh Soal dan Pembahasan tentang Fluida Dinamis, Materi Fisika kelas 2 SMA. Mencakup debit, persamaan kontinuitas, Hukum Bernoulli dan Toricelli.

Rumus Minimal

Debit
Q = V/t
Q = Av

Keterangan :
Q = debit (m3/s)
V = volume (m3)
t = waktu (s)
A = luas penampang (m2)
v = kecepatan aliran (m/s)
1 liter = 1 dm3 = 10−3 m3

Persamaan Kontinuitas
Q1 = Q2
A1v1 = A2v2

Persamaan Bernoulli
P + 1/2 ρv2 + ρgh = Konstant
P1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2

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

Tangki Bocor Mendatar
v = √(2gh)
X = 2√(hH)
t = √(2H/g)

Keterangan :
v = kecepatan keluar cairan dari lubang
X = jarak mendatar jatuhnya cairan
h = jarak permukaan cairan ke lubang bocor
H = jarak tempat jatuh cairan (tanah) ke lubang bocor
t = waktu yang diperlukan cairan menyentuh tanah

Soal No. 1

Jika luas penampang kran dengan diameter D2 adalah 2 cm2 dan kecepatan aliran air di kran adalah 10 m/s tentukan:
a) Debit air
b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember

Pembahasan
Data :
A2 = 2 cm2 = 2 x 10−4 m2
v2 = 10 m/s

a) Debit air
Q = A2v2 = (2 x 10−4)(10)
Q = 2 x 10−3 m3/s

b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember
Data :
V = 20 liter = 20 x 10−3 m3
Q = 2 x 10−3 m3/s
t = V / Q
t = ( 20 x 10−3 m3)/(2 x 10−3 m3/s )
t = 10 sekon

Soal No. 2
Pipa saluran air bawah tanah ,Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m2 , luas penampang pipa kecil adalah 2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil!

Pembahasan
Persamaan kontinuitas
A1v1 = A2v2
(5)(15) = (2)v2
v2 = 37,5 m/s

Soal No. 3
Tangki air dengan lubang kebocoran ,Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2 m. Tentukan :
a) Kecepatan keluarnya air
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

Pembahasan
a) Kecepatan keluarnya air
    v = √(2gh)
    v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
    X = 2√(hH)
    X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
    t = √(2H/g)
    t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon

Soal No. 4
Untuk mengukur kecepatan aliran air pada sebuah pipa horizontal digunakan alat,Jika luas penampang pipa besar adalah 5 cm2 dan luas penampang pipa kecil adalah 3 cm2 serta perbedaan ketinggian air pada dua pipa vertikal adalah 20 cm tentukan :
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil

Pembahasan
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
          v1 = A2√ [(2gh) : (A12 − A22) ]
          v1 = (3) √ [ (2 x 10 x 0,2) : (52 − 32) ]
          v1 = 3 √ [ (4) : (16) ]
          v1 = 1,5 m/s

Tips :
Satuan A biarkan dalam cm2 , g dan h harus dalam m/s2 dan m. v akan memiliki satuan m/s.

b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil
               A1v1 = A2v2
          (3 / 2)(5) = (v2)(3)
                     v2 = 2,5 m/s

Soal No. 5
Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah 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
Data :
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

HUKUM BERNOULLI.

          Hukum Bernoulli merupakan persamaan pokok hidrodinamika untuk fluida mengalir dengan arus streamline. Di sini berlaku hubungan antara tekanan, kecepatan alir dan tinggi tempat dalam satu garis lurus. Hubungan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

Perhatikan gambar tabung alir a-c pada gambar. Jika tekanan P₁ tekaopan pada penampang A₁, dari fluida di sebelah kirinya, maka gaya yang dilakukan terhadap penampang di a adalah P₁.A₁, sedangkan penampang di c mendapat gaya dari fluida dikanannya sebesar P₂.A₂, di mana P₂ adalah tekanan terhadap penampang di c ke kiri. Dalam waktu Dt detik dapat dianggap bahwa penampang a tergeser sejauh v₁. Dt dan penampang c tergeser sejauh v₂. Dt ke kanan. Jadi usaha yang dilakukan terhadap a adalah : P₁.A₁.v₁. Dt sedangkan usaha yang dilakukan pada c sebesar : - P₂.A₂.v₂. Dt

Jadi usaha total yang dilakukan gaya-gaya tersebut besarnya :

                       W_tot = (P₁.A₁.v₁ - P₂.A₂.v₂) Dt

Dalam waktu Dt detik fluida dalam tabung alir a-b bergeser ke c-d dan mendapat tambahan energi sebesar :

                       E_mek =  D_Ek + D_Ep

                      E_mek = ( ½ m . v₂² – ½ m. v₁²) + (mgh₂ – mgh₁)

                                = ½ m (v₂² – v₁²) + mg (h₂ – h₁)

Keterangan  : m = massa fluida dalam a-b = massa fluida dalam c-d.

                       h₂-h₁ = beda tinggi fluida c-d dan a-b

Karena m menunjukkan massa fl;uida di a-b dan c-d yang sama besarnya, maka m dapat dinyatakan :

                                  m =  r.A₁.v₁. Dt   =  r.A₂.v₂. Dt

Menurut Hukum kekekalan Energi haruslah :

                                       W_tot = E_mek

Dari persamaan-persaman di atas dapat dirumuskan persaman :

                  P₁ + ½ m.v₁² + mgh₁ = P₂  + ½ m.v₂² + mgh₂

Suku-suku persamaan ini memperlihatkan dimensi USAHA.

Dengan membagi kedua ruas dengan  maka di dapat persamaan :

                  P₁ + ½ r.v₁² + r g h₁ = P₂ + ½ r.v₂² + r g h₂

Suku-suku persamaan di atazs memperlihatkan dimensi TEKANAN.

Keterangan :

P₁ dan P₂ = tekanan yang dialami oleh fluida

v₁ dan v₂ = kecepatan alir fluida

h₁ dan h₂ = tinggi tempat dalam satu garis lurus

             r = Massa jenis fluida

             g = percepatan grafitasI

HIDROSTATIKA

Tekanan zat cair :

            Tekanan adalah jumlah gaya tiap satuan luas. Jika gayaterdistribusi secara merata kepadansuatu luasan, maka besarnya tekanan adalah gaya dibagi luas. Tekanan zat cairdisebarkan kesegala arah dengan sama rata. Pada bidang horisontal, intensitas tekanan adalah sama.

          Satuan tekanan dalam SI adalah NM2 atau disebut juga pascal, disingkat Pa.

Untuk tekanan udara kadang-kadang masih dapat digunakan satuan atmosfer (atm), cm raksa (cmHg) atau milibar (mb).

1 mb = 10-3 bar

1 bar = 10 5 Pa

1 atm = 76 cmHg = 1,01 x 105 Pa

1mmHg = 1 torr = 1,1316 x 10-3 atm, = 133,3 Pa

          Dalam praktik, tekanan seringkali diukur dalam millimeter air raksa (biasanya dinamakan torr, menurut fisikawan Italia Toricelli)

Berdasarkan perumusan di atas tekanan berbanding terbalik dengan luas bidang tekan. Itulah sebabnya penerapan konsp tekanan dalm kehidupan

sehari-hari dapat kita jumpai seperti pisau, paku, dan pasak. Alat-alat tersebut perlu di buat runcing atau tajam untuk memperoleh tekanan yang besar.

2. Tekanan Hidrostatik

Bejana dengan luas penampangnya A berisi zat cair yang massa jenisnya ρ setinggi h dan perhatikan gambar di bawah ini

          Dari persamaan di atas dapat di simpulkan bahwa tekanan di dalam zat cair di sebabkan oleh gaya gravitasi yang besarnya tergantung pada kedalamenya. Untuk jenis zat cair, tekanan hidrostatik pada suatu titik di dalam zat cair hanya tergantung pada kedalaman titik itu. Semua titik yang berada pada kedalaman sama mengalami tekanan hidrostatik yang sama pula. Titik-titik pada kedalaman yang sama dapat dikatakan pada suatu bidang datar, jadi :

Tekanan Hidrostatik pada sembarang titik yang terletak pada satu bidang datar di dalam satu jenis zat cair besarnya sama Persamaan di atas di kenal juga sebagai Hukum Utama Hidrostatika.

Berdasarkan Hukum utama hidrostatika dapat di rumuskan :

PA = PB = PC (12.7)

Po = Pg

          Hukum utama hidrostatika diterapkan untuk menentukam massa jenis zat cair dengan mengguanakan pipa U. Pipa U mula-mula di isi dengan zat cair yang sudah diketahui massa jenisnya (misalnya =ρ) kemudian salah satu kaki di tuangi zat cair yang dicari massa jenisnya (ρx) setingggi h1. Di tarik garis mendatar AB tepat melalui pebatasan kedua zat cair dan ukur tinggi zat cair mula-mula di atas garis AB.

Jika titik 1 berada di permukaan bebas (free surface), maka persamaan di atas menjadi :

p = rgh dalam satuan Pa atau

p = rgh.10-5 dalam satuan bar

Tinggi tekanan (Pressure Head)

Tinggi tekanan adalah ketinggian zat air di dalam suatu kolom tabung yang memberikan suatu intensitas tekanan. Dinyatakan sebagai

GAYA HIDROSTATIS PADA PERMUKAAN BENDA

_ Dasar-Dasar Tekanan Hidrostatis

Pada setiap titik pada suatu bidang datar di dalam suatu Zat cair yang diam akan mengalami suatu tekanan/gaya yang disebut GAYA HIDROSTATIS.

Dengan demikian setiap benda atau bidang yang berada di dalam Zat cair yang diam akan mengalami gaya Hidrostatis.

“Resultante dari suatu tekanan hidrostatis selalu bekerja tegak lurus bidang dimana ia bekerja.”

P diuraikan Menjadi :

Pn = P normal

Pt = 0 , karena air diam

Pt = P Tangensial

_ Besar gaya Hidrostatis, dipengaruhi oleh kedalaman benda terhadap muka air.

_ Pernyataan diatas dapat dijelaskan dengan gambar berikut :

Komponen tegak gaya Hidrostatis pada suatu bidang datar adalah sama dengan berat zat cair yang berada diatas benda tersebut :

Jadi :

P = Berat zat cair diatas bidang

P = g. Volume zat cair

P = g. h. A.

Total gaya Horizontal pada bidang .

Pt = P1+ P2

P1 = g. h1.A ;

dengan titik gaya pada jarak h1 + h2 dari muka air , berasal dari h1 +½ ( h2-h1)2 P2 =½ g.(h2-h1).A dengan titik gaya pada jarak 1/3 (h1+2h2), berasal dari : h1+ 2/3 (h2-h1)

Untuk memperoleh titik kerja dari total gaya horizontal adalah sebagai berikut : (statis Momen terhadap muka air).

Pt. h = p1(½ h1 +½ h2) + P2 (1/3 h1 +2/3 h)

Dengan mengetahui besar dari masing-masing gaya P1 dan P2 serta jarak titik kerjanya, maka nilai h dapat diketahui.

Contoh beberapa Macam Posisi Bidang Datar Yang Mengalami Gaya Hidrostatis

1.

Ptotal yang bekerja pada bidang dapat diuraikan atas Ph dan Pv.

Nilai Pv adalah berat zat cair yang ada di atas bidang Ph dapat diperoleh dengan cara diagram gaya.

Dengan:

P = Total Tekanan pada bidang

g   = Berat jenis cairan

yg = Kedalaman titik berat bernda dari permukaan zat cair.

H u k u m P a s c a l

          Blaise Pascal (1623-1662) adalah seorang sarjana Perancis, berkesimpulan bahwa gaya yang menekan zat cair di dalam ruang tertutup akan di teruskan ke segala arah dengan asama rata. Hal itu selanjutnnya dinyatakan sebagai Hukum Pascal yang berbunyi:

“Tekanan yang di berikan kepada zat cair di dalam ruang tertutup di

teruskan sama besar ke segala arah”

Hukum Pascal dpat diterangkan dengan kerja penekan hidrolik juga.

Alat itu berupa bejana tertutup yang dilengkapi dengan dua buah pengisap

yang luas penampangnya berbeda, masing-masing luasnya A1 dan A2 (A1 <

A2). Pada pengisap yang

Jadi penekan hidrolik merupakan alat untuk menggandakan gaya.

Gaya yang kecil dapat dijadikan gaya yang besar.

Dalam pekerjaan teknik banyak sekali dipaki alat-alat yang kerjanya

berdasarkan Hukum Pascal seperti : kempa hidrolik dan alat pengangkat

mobil.

 H u k u m A r c h m e e d e s

 Gaya Ke Atas

          Jika kita mengangkat batu dari atas kolam, ternyata lebih ringan

dibandingkan dengan apabila kita mengangktnya di udara bebas. Di dalam air sesungguhnya batu ini tidak berkurang. Gaya gravitasi batu yang kita angkat besarnya tetap, akan tetapi air melakukan gaya yang arahnya ke atas. Hal ini menyebabkan berat batu seakan-akan berkurang, sehingga di dalam air batu terasa lebih ringan.

Berdasarkan peristiwa tersebut dapat disimpulkan :

Berat batu di udar a : W ud = m . g (12.11)

Berat batu di dalam air : Wair = Wud – FA (12.12)

Wair = M.g –FA (12.13)

Berdasarkan persamaan tersebut jelas bahwa Wair < Wud. Jadi berat

benda di dalam air lebih kecil darippada di udara. Besarnya gaya ke atas

dapat di cari dengan konsep hidrostatik.

Jika anda pernah melihat kubus dan anda bayangakan kubus di

celupkan ke dalam fluida yang massa jenisnya ρ. Gaya-gaya horizontal yang bekerja pada sisi kubus salng meniadakan sehingga tinggal gay-gaya pada sisi-sisi kubus atas dan bawah kuvus. Jik luas masing-masing bidang sisi kubus A, percepatan gravitasi g, besarnya gaya-gaya pada sisi atas dan bawah masing-masing adalah :

F1 = ρ . g . h1 . A (ke bawah) (12.14)

F2 = ρ . g . h2 . A (ke atas)

Dalam hal ini : F2 > F1. Jadi benda yang mendapat kelebihan gay ke

atas besarnya :

FA = F2 – F1

= ρ .g . h2 . A – ρ . g. h1 . A

= ρ . g . (h2-h1) . A (12.15)

ρ . g . h adalah berat benda yang dipindahkan oleh benda. Dengan demikian, persamaan di atas dapat di artikan bahwa gaya ke atas sama

dengan berat fluida yang di pindahkan oleh benda. Pernyataan itu pertama kali di kemukakan oleh Archimedes. Selanjutnya hasil temuanya di kenal sebagai hokum Archimedes yang berbunyi :

Sebuah benda yang tercelup sebagian atau selueuhnya di dalam fluida akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan bera tfluida yang dipindahkan.

 Mengapung , Melayang dan Tenggelam

Apabila suatu benda di masukan kedalam zat cair, kemungkinan yang

terjadi pada benda tersebut adalah mengapung, melayang dan tenggelam

seperti gambar di bawah ini :

a. Benda Mengapung

          Benda mengapung jika sebagian benda tercelup did lam zat cair. Jika volume benda tercelup sebesar Vc maka dalam keadaan stimbang berat benda sama dengan gaya ke atas .

Jika ditulis dengan persamaan adalah :

Jadi benda akan mengapung jika massa jenis benda lebih kecil dibandingkan dengan massa jenis zat cair.

b. Benda Melayang

          Benda dikatakan melayang jika seluruh benda berada di dalam zat

cair, tetapi tidak menyentuh dasar zat cair. Dalam kedaan setimbang berat benda sama dengan gaya ke atas zat cair. Jika di tulis dengan persamaan adalah:

Jadi benda akan melayang jika masa benda itu sama dengan massa

jenis zat cair.

c. Benda Tenggelam

          Benda dikatakan tenggelam jika benda berada d dasar zat cair .

Penerapan Hokum Archimedes

          Penerapan hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari dapat kita jumpai seperti pada kapal laut, galangan kapal, balon udara dan hydrometer.

1.    Kapal Laut :Kapal laut yang terbuat dari baja mengapa bisa mengapung. Hal ini disebabkan berat kapal sama dengan gaya ke atas air. Tetapi kapal berlayar di laut bukanlah hanya asala terapung, melainkan juga harus terpung tegak dengan keseimbangan stabil tanpa terbalik. Hal itu memerlukan syarat. Supaya kapal selalu dalam kedaan normal maka garis kerja gaya ke atas air harus melalui titik berat kapal. Sehingga apabila kapal miring maka rah putar kopel yang di bentuk oleh gaya berat kapal dengan gaya ke atas dapat menegakan kapal kembali.

2.    Galangan Kapal : Untuk memperbaiki kerusakan-kerusakan pada bagian bawah kapal,maka kapal perlu di angkat dari permuakaan air. Untuk itu perlu di buat alat yang disebut galangan kapal.

3.    Balon Udara : Dalam atmosfer,setiap benda mendapat gaya ke atas seberat udra yang diperlukan oleh benda itu. Untuk menaikan balon udara, balon diisi gas yang massa jenisnya lebih kecil di bandingkan dengan massa jenis udara. Apabila berat baolon udara yang dipindahkan lebih besar daripada berat balon udara dengan isinya maka gaya ke atas lebih besar daripada berat balon, sehingga balon akan terangkat ke atas.

4.    Hidrometer : Hidrometer adalah alat untuk mengukur massa jenis zat cair. Ada beberapa jenis hydrometer yang bekerjasama berdasarkan hokum Archimedes. Satu di antaranya adalah hydrometer Baume. Alat itu di buat dari tabung kaca sedemikian sehingga jika dicelupkan ke dalam zat cair dapat terapung tegak. Berat hydrometer sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh bagian hydrometer yang tercelup. Jika massa jenis zat cair besar, volume bagian yang tercelup menjadi lebih dangkal, sehingga bagian yang muncul di atas permukaan zat cair kecil, hydrometer terbenam lebihdalam, sehingga bagian yang muncul di atas permuakaan zat cair lebih pendek.

Tegangan Permukaan

          Apabila pisau silet dan jarum diletakan mendatar pada permukaan air dengan hati-hati, ternyata dapat terapung, meskipun massa jenis pisau sillet dan jarum lebih besar daripada massa jenis zat cair. Demikian juga nyamuk dapat hinggap pada permukaan air, tidak tenggelam.

Dari contoh tersebut jika kita amati secara seksma, akan terlihat bahwa permuakaan air tertekan ke bawah karena berat pisau, silet, jarum dan nyamuk. Tegangan permukaan zat cair dapat dijelaskn dengan meninjau gaya yang di alami oleh partikel zat cair berdekatan maka gaya tarik-menariknya besar. Sebaliknya apabila dua pertikel itu berjauhan maka gaya tarik menariknya kecil dengan demikian dapat dikatakan bahwa tiap-tiap partikel hanya ditarik oleh prtikel-partikeldi sekelilingnya.

Pada dasarnya, tegangan permukaan zat cair didefinisikan sebagai besarnya gaya yang di alami oleh tiap satuan panjang pada permukaan zat cair.

Secara matematis, hal itu dapat di rumuskan :

Pada umumnya permukaan zat cair tergantung terhadap suhunya seperti

table di bawah ini menunjukan nilai tegangan permukaan zat cair, pada

umumnya tegangan berkurang jika suhu naik

MENISKUS DAN KAPILARITAS

1.    Meniskus

Kohesi dan adhesi menentukan bentuk permukaan zat cair. Setetes air yang jatuh di permukaan kaca mendatar akan meluas permukaanya sebab adhesi air pada kaca lebih besar daripada kohesinya. Setetes raksa yang jatuh pada permukaan kaca akan mengumpul berbentuk bola karena kohesi raksa lebih besar daripda adhesi kaca. Demikian juga karena pengaruh kohesi dan adhesi, permukaan zat cair di dalam bejana tidak mendatr, tetapi pada tepi yang melekat pada dinding sedikit melengkung. Gejala melengkungnya zat cair di dalam bejana disebut meniscus.

2.    Kapilaritas Jika sebatang pipa kapiler (pipa dengan diameter kecil) salah satu ujungnya dimasukan kedalam air maka permukaan air di dalam pipa lebih tinggi daripada permukaan air di luar pipa. Akan tetapi, jika ujung pipa tersebut dimasukan ke dalam raksa ternyata permukaan raks di dalm pipa lebih rendah daripada di luar pipa dan gejala ini disebut dengan kapilaritas . Kapilaritas dipengaruhi oleh adhesi dan kohesi. Untuk zat cair yang membasahi dinding pipa (0-90o) permukaan zat cair di dalam pipa lebih rendah daripda permukaan zat cair di luar pipa. Misalkan pada jari-jari penampang kapiler r, tegangan permukaan zat cair ϒ, massa jens zat cair ρ, dan besarnya sudut kontak θ . Permukaan zat cair menyentuh dinding pipa dengan keliling lingkaran 2π⋅r. Permukaan zat cair menarik dinding dengan gaya F = 2π⋅r⋅ ϒ, membentuk sudut θ terhadap dinding ke bawah. Sebagai reaksinya, dinding menarik at cair keatas dengan gaya F = 2π⋅r⋅ ϒ, membentuk sudut θ terhadap dinding ke atas. Komponen gaya tarik dinding ke atas sebesar F ⋅cos θ , diimbangi dengan gaya berat zat cair setinggi ϒ.

Keterangan :

y : naik/turunnya zat cair dalam kapiler (m)

ϒ : tegangan permukaan zat cair (N/m)

θ : sudut kontak

ρ : massa jenis zat cair (kg/m3)

r : jari-jari penampang pipa (m)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

Dalam kehidupan sehari-hari, gejala kapilaritas dapat d jumapai,antara lain pada kenaikan minyak melalui sumbu kompor atau lampu, basahnya dinding pada musim penghujan, dan naiknya air melalui pembuluh kayu pda tumbuh-tumbuhan.

3.     Viskositas

Viskositas (kekentalan) dapat dianggap sebagai geskan pada fluida.Karena adanya viskositas mka untuk menggerakan benda di dalam fluida diperlukan gaya. Fluida, bagi zat cair maupun gas memiliki viskositas. Zat cair lebih kental disbanding gas, sehingga gerak benda di dalam zat cair akan mendapatkan gesekan yang lebih besar di banding di dalam gas. Salah satu jenis alat pengukur viskositas zat cair yang disebut viskosimeter. Sebuah silinder diberi poros yang di buat sangat licin (gesekan dapat di abaikan), sehingga dapat berputar secara konsentris di dalam bejana yang juga di buat berbentuk silinder. Zat cair yang di ukur vislkositasnya dituangkan ke dalam bejana silinder tersebut. Gaya pemutar diberikan pada silinder dalam oleh system control bebas. Beban di jatuhkan, silinder dalam berputar dan mendapatkan percepatan sesaat, tetapi segera mencapai kecepatan sudut konstan. Silinder dalam akan dapat berputar dengan kecepatan konstan selama beban masih dalam keadaan bergerak. Dengan mengukur kopel (penyebab gerak rotasi) silinder dan kecepatan sudut silinder, viskositas zat cair dapat ditentukan.

                                                                                                                                        

Satuan Viskositas dalam SI Nsm = Pa . S (pascal . sekon), sedangkan dalam system cgs adalah dnscm-2 yang juga disebut Poice (P), sebagai penghormatan pada ilmuwan Perancis, Poiseuille. Viskositas yang kevil di ukur dalam centi poise (1cp=10-2 poise) dan mikropoise (1μ p = 10-6

poise).

Hukum Stokes

          Misalkan fluida ideal yang viskositasnya nol mengalir melewati sebuah bola atau sebuah bola bergerak di dalam fluida yang diam. Garis-garis fluida akan membentuk pola simetis sempurna disekeliling bola.

Tekanan terhadap sembarang titk pada permukaan bola yang menghadap arah aliran dayan tepat sama dengan tekanan pada arah hilir aliran, sehingga resultan gaya terhadap sebesar nol jika fluida memiliki viskositas, timbul gaya gesekan tehadap bola itu yang disebut gaya stokes. Misalkan jara-jari bola r koefisien viskositas fluida η , dan kecepatan relative bola terhadap fluida v, seca matematis besarnya gaya stokes di rumuskan :

Fs = 6π . η . r . v (12.21)

Keterangan :

Fs = gaya stokes (N)

η = koefisien viskositas (Nsm-2)

r = jari-jari bola (m)

v = kecepatan relative bola terhadap bola (ms-1)

persamaan diatas pertamakali dirumuskan oleh Sir George Stokes pada

tahun 1845, sehingga disebut juga Hukum Stokes. Jika bola jatuh ke dalam fluida yang kental, selama bola bergerak di dalam fluida pada bola bekerja gaya-gaya berikut:

1.    Gaya berat bola (w) berarah vertical kebawah

2.     Gaya Archimedes (Fa) berubah vertical ke atas

3.    Gya stokes (Fs) berarah vertical ke atas

Sesaat sesaat bola masuk ke dalam fluida, gaya berat bola lebih besar

daripada jumlah gaya Archimedes dan gaya Stokes, sehingga bola mendapat percepatan vertical ke bawah. Sealama grak bola dipercepat, gaya stokes bertambah, hingga suatu saat gaya berat benda sama dengan jumlah gaya Archimedes dan gaya Stokes. Pada keadaan tersebut kecepaan bola maksimum, bola bergerak beraturan.

Jika jari-jari bola , massa jenis bola , massa jenis fluida ,dan koefisien viskositas fluida maka selam bola bergerak beraturan gaya-gayapada bola memenuhi persamaan:

Dengan mengukur kecepatan maksimum bola yang jari-jari dan massa

jenisnya diketahui, maka viokositas fluida tempat bola itu dijatuhkan dapat dihitung berdasarkan persamaan diatas.

 Fluida Ideal Dan Persamaan Kontinuitas

1.Fluida Ideal

          Pembahasn tentang fluida dibatasi pada fluida ideal saja. Fluida ideal adalah fluida yang tidak kompresibekl (tidak mengalami perubahan volume karena tekanan), mengalir tanpa gesekan, baik dari lapisan fluidadisekitarntya, muapun dari dinding tempat yang dilaluinya, dan aliranya stasioner. Aliran stasioner adalah aliran fluida yang mengikuti gari air atau garis arus tertentu.

Gambar dibawah ini melukiskan sepotong pipa yang dilalui oleh arus fluida darikiri ke kanan. Jika aliran fluida stasioner, tiap-tiap partikel yang melalui titik a selanjutnya melalui titik b dan c. Aliran partikel-partikel berikutnya yangmelalui titik a, saat berikutnya juga melelu b dan c.

Misalnya,kecepatan fluida didalam penampang A1 sebesar dan dalam penampang A2 sebesar v2. dalam selang waktu t, partikel dari a pindah ke a’ dan partikel dari b pindah sampai ke b’. karena fluida tidak kompresibel maka dalam selang waktu t volume fluida mengalir pada penampang A1 sam dengan volume fluida pada penampang A2.

 

A1.V1 = A2. V2

Keterangan ;

A1 dan A2 = luas penampang 1 dan 2 (m2)

V1 dan v2 = kecepatan aliran fluida di 1 dan 2 (m/s)

Persamaan diatas disebut persamaan kontinuitas. Persamaan itu menyatakan bahwa padafluida yang tidak kompresibel hasil perkalian antara laju aliran fluida dengan luas penampanmgnya selalu tetap.

Harga A . v disebut juga debit, sehingga:

Q = A . v

Keterangan :

Q = debit (m3/s)

A = luas penampang pipa (m2)

v = kecepatan aliran fluida (m/s)

Hukum Bernoulli

Hukum Bernoli dapat di cintohkan pada sebuah pipa, jika terdapat aliran fluida pada suatu pipa yang luas penampang dan ketinggiannya tidak sama. Misalnya, massa jenis fluida ρ, kecepatan fluida pada penampang A1 sebesar V1, dalam waktu t panjang bagian system yang bergerak ke kanan V1 . t. Pada penampang A2 kecepatan V2 dan dalam waktu t system yang bergerak ke kanan v2 . t. Pada penampang A1 fluida mendapat tekanan p1 dari fluida di kirinya dan pada penampang A2 mendapat tekanan : dari fluida di kananya. Gaya pada A1 adalah F1 = P1 . A1 dan penampang A2 adalah F2 = P2 . A2 Dan dapat di rumuskan

Rumus di atas dinamakan persamaan Bernouli untuk aliran fluida yang

tidak kompresibel. Persamaan tersebut pertama kali diajukan oleh Daniel Bernouli dalam teorinya Hidrodinamika.

Penerapan Hukum Bernouli

1. Pada Pipa Mendatar

Fluida mengalir melalui pipa mendatar yang memliki penampang A1

pada ketinggian h1 dan penampang A2 pada ketingggian h2.

Karena mendatar : h1 = h2

Hal itu memperlihatkan bahwa di tempat-tempat yang sempit fluida memiliki kecepatan besar, tekanannya kecil. Sebalikny, di tempat-tempat yang luas fluida memeliki kecepatan kecil, tekananya membesar.

2. Teori Torricelli

Sebuah bejana yang berukuran besar diisi zat cair. Pda dinding bejana

terdapat lubang kebocoran kecil yang berjarak h dari permukaan zat cair. Zat cair mengalir pad alubang dengan kecepatan v. tekanan di titk A pada lubang sama dengan tekanan di titik B pada permukaan zat cair sama dengen tekanan udara luar (B). karena lubang kebocoran kecil, permukaan zat cair dalam bejana turun perlahan-lahan, sehingga V2 dpat di anggap nol, dan dapat di rumuskan :

Hubungan itu disebut teori Torricelli kecepatan aliran zat cair dari lubang sama dengan kecepatan yang akan di peroleh benda jika jatuh bebas dari ketinggian h. hal itu merupakan suatu hal yangf istimewa dari persamaan Bernouli.

Waktu yang diperlukan zat cair keluar dari lubang hingga menyentuh

lantai ditentukan dengan konsep benda jatuh bebas. Dapat di rumuskan :

jarak mendatar tempat jatuhnya zat cair di lantai terhadap dinding

bejana adalah :

X = v. t

Keterangan :

X : jarak jatuhnya zat cair di lantai terhadap dinding (m)

V : kecepatan zat cair keluar dari lubang (m/s)

T : waktu zat cair dari lubang sampai ke lantai (s)

Jika luas lubang kebocoran A maka debit zat cair yang keluar dari

lubang adalah :

3. Venturimeter

Venturimeter adalah alat untuk mengukur kecepatan aliran zat cair

dalam pipa. Zat cair yang massa jemisnya ρ mengalir melalui sebuah pipa yang luas penampangnya A. Pada bagain yang sempit, luas penampangnya A Misalnya manometer berisi zat cair denan massa jenis ρ’ mka persamaan kontinuitas dapat di tulis sebagai breikut :

Penggunaan venturimter yang kita jumpai sehari-hari ialah karburator kendaraan bermotor. Lubang masuk untuk udara (fluida) pada karburator berbentuk tabung venture. Penghisapan (torak) udara melalui lubang karburator di ‘kerongkongan’ venturi, udara bergerak lebih cepat daripada di tempat yang lain, disini tekananya lebih rendah oleh karena itu, bahan bakar (bensin) tertarik pada kerongkongan venturi dan masuk ke dalam silinder Pembakaran

4. Tabung Pitot

Tabung pitot di gunakan untuk mengukur kecepatan aliran gas.

Misalnya udara mengalir melalui tabung A. tabung itu sejajar dengan arah aliran udara, sehingga kecepatan dan tekanan di luar tabung memiliki nilainilai arus bebas. Jadi, VA = V . tekanan di lengan kiri manometer sama dengan tekanan gas VA. Lubang lengan kanan manometer tegak lurus dengan aliran, karena itu kecepatan gas di ttik B menjadi nol (Vb = 0), sehingga pada titik itu gas dalam keadaan diam. Tekanan di titik D adalah Pb .Dengan menerapakan persamaan Bernoulli dapat di tarik rumus :

5. Gaya Angkat pada Pesawat Terbang

Gaya angkat pesawat terbang dapat dijelaskan dengan menerapkan hokum Bernoulli. Apabila sayap ini bergerak di dalam udara menurut arah anak panah, udara mengalir di sekitarnya dengan arah berlawanan dengan arah gerak pesawat. Karena bentuknya, sebagian besar udara mengalir dengan aliran garis arus.

Pada bagian bawah sayap tidak ada pemampatan garis arus, tetapi pada bagian atas terdapat pemampatan garis arus. Udara di bagian atas bergeak lebih cepat daripada udara di bagian bawah sayap. Perbedaan kecepatan itu mengakibatkan timbulnya perbedaan tekanan di kedua sisi sayap. Sisi atas sayap adalah daerah kecepatan tinggi sehingga tekanan rendah, sedangkan sisi bawah sayap tekannya hampir sama dengan tekan

udara (atmosfer).

Dari penjelasan di atas itu, terlihat bahwa tekanan udar di bawah sayap menjadi lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara di atas sayap.

Selisih tekanan anatra sisi atas dan bawah sayap itulah yang menimbulkan gaya angkat pada sayap. Semakin besar selisih tekanan udara antara kedua sisi itu semakin besar gaya angkat yang di hasilkan.

6. Alat Penyemprot Nyamuk dan Parfum

Pada alat penyemprot nyamuk dan parfum jika penghisap di tekan, udara kelur dengan cepat dari lubang pipa sempit yang tedapat di ujung lubang kecil, di tempat yang kecepatannya tinggi tekanannya mengecil, sehingga cairan insektisida maupun cairan parfum yang ada di dalam tabung akan terhisap ke ujung kecil. Kemudian di semprotkan keluar.

BAB IV
PENUTUP

4.1.Kesimpulan
Dari uraian telah dijelaskan dapat disimpulakan hal-hal sebagai berikut :

1.    Penulis dapat menyimpulkan suatu zat atau cairan yang mengalir melalui tabung tekanan tidak akan kuat atau maksimal tapi sebaliknya zat yang mengalir dalam suatu tabung yang sempit atau kecil terjadi tekanan atau kecepatan yang tinggi.

2.    Prinsip Fluida Dinamis banyak di aplikasikan kepada berbagai aspek misalnya pada gaya angkat pesawat, tabung pitot dan penyemprot parfum.

3.    Tabung pitot dapat juga mengukur kecepatan awal kapal terbang dankapallaut.

4.    Zat yang memiliki kemampuan untuk mengalir disebut fluida

5.    Tekanan adalah gaya yang bekerja pada suatu bidang di bagi dengan luas bidang itu dan dapat di rumuskan :

          Dalam SI satuan tekanan adalah Pascal (disingkat Pa). 1 Pa = 1 N/m2 Besarnya gaya tekan zat cair yang dialami oleh alas bejana tiap satuan luas disebut dengan Tekanan Hidrostatik. Dengan persamaan

P= ρ . g . h

          Jika tekanan atmosfer pada permukaan zat cair adalah ρ0, maka tekanan mutlak pada titik-titik yang berada sedalam h dari permukaan zat cair itu adalah :

P= ρo + ρ . g . h

          Hukum utama hidrostatik menyatakan bahwa tekanan hidrostatik pada sembarang titik yang terletak pada satu bidang datar di dalam satu jenis zat cair besarnya sama.

          Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang di berikan kepada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.dan persamaanya antara lain:

          Hukum Archimedes menyatakan bahwa jika sebuah benda tercelup

sebagian atau seluruhnya di dalam fluida akan mengalami gaya ke atas yang       besarnya dengan berat fluida yang di pindahkan. Dan dapat di tarik

persamaan

Fa = ρz . g . Vc

(ρz = massa jenis fluida dan Vc = volume benda yang tercelup )

Benda akan terapung jika ρb < ρz

Benda akan melayang jika ρb = ρz

Benda akan tenggelam jika ρb >ρz

          Tegangan permukaan zat cair adalah besarnya gaya yang dialami oleh tiap satuan panjang permukaan zat cair. Dan rumusnya adalah :

Satuan tegangan permukaan dalam SI adalah N/m

          Meniscus adalah gejala melengkungnya permukaan zat cair di dalambejana.

          Kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya permukaan zat cair dalampipa kecil (pipa kapiler) jika pipa tersebut di masukan ke dalam zat cair.

Besarnya kenikan atau penurunan zat cair di tulis :

Dengan θ adalah sudut kontak, r adalah jari-jari pipa

          Viskositas (kekentalan) mengakibatkan adanya gesekan pada fluida.

          Satuan viskositas dalam SI adalah Ns/m2 = Pa. s, sedangkan dalam

satuan cgs adalah dns/cm2 = poise (p)

          Hukum stokes : jika fluida memiliki viskositas maka akan menimbulkan gaya gesekan tehadap suatu bola yang bergerak dalam fluida itu. Gaya gesek ini disebut dengan gaya stokes, yang di tulis :

Fs = 6π . η . r . v

η = Koefisien viskositas

r = jari-jari bola

v = kecepatan relative bola terhadap fluida

          selama bola bergerak beraturan maka gaya-gaya yang bekerja pada bola memenuhi persamaan:

Fa + Fs = W

dari persamaan tersebut dapat menentukan koefisien viskositas fluida sebagi berikut:

          Fluida ideal adalah fluida yang tidak kompresibel, mengalir tanpa

gesekan, dan alirannya stationer.

          Debit adalah banyaknya fluida yang mengalir melalui penampang tiap satuan waktu dan dapat di rumuskan :

          Persamaan Bournoulli menyatakan bahwa jumlah tekanan p, e.gnergi kinetic per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume adalah konstan

          Teori Torricelli, menentukan kecepatan aliran zat cair melalui lubang kebocoran jika memiliki permukaan terbuka yang luas adalah

          Venturimeter adalah alat untuk mengukur kecepatan aliran zat cair dalam pipa. Jika kecepatan pada lubang besar memiliki keceptan V1 luas penampang A dan tekanan P1. untuk lubang sempit kecepatan aliran V2 luas a dan tekanan P2. beda tekanan yang terjadi dirumuskan

          Penerapan hokum Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari antar lain pada gaya angkat sayap pesawat terbang. Alat penyemprot nyamuk dan penyemprot parfum.

Saran

Dalam penguasaan materi khususnya mata kuliah Mekanika fluida, Mahasiswa diharapkan memperbanyak referensi dan melakukan pengamatan langsung.

DAFTARPUSTAKA

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga
Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga
Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga
Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga