hukum hukum fluida

Hukum Pascal

Sebelum mempelajari hukum Pascal, terlebih dahulu anda lakukan percobaan untuk membedakan tekanan zat cair pada wadah tertutup dan wadah terbuka.

Seperti yang anda amati pada percobaan, air keluar lebih deras dan lebih jauh, melalui lubang pada dinding wadah yang permukaan atasnya terbuka, dibandingkan pada wadah yang permukaan atasnya tertutup. Hal ini dikarenakan tekanan air pada dasar wadah terbuka, lebih besar, dibandingkan tekanan air pada dasar wadah tertutup.
Mengapa tekanan air atau zat cair lain pada dasar wadah terbuka lebih besar dibandingkan wadah tertutup ? Pada wadah tertutup hanya ada tekanan air yang bergantung pada massa jenis air, percepatan gravitasi dan kedalaman air dari permukaan.

Sebaliknya, pada wadah terbuka, selain terdapat tekanan air yang bergantung pada massa jenis air, percepatan gravitasi dan kedalaman air dari permukaan, terdapat juga tekanan udara yang bekerja pada permukaan air tersebut.

Walaupun tekanan udara bekerja hanya pada permukaan air, tekanan yang dikerjakan oleh udara pada permukaan air ini diteruskan atau disalurkan ke seluruh bagian air. Sebagai contoh, tekanan air pada kedalaman 1 meter adalah p =  = (1000 kg/m³)(9,8 m/s²)(1 m) = 9.800 N/m². Sesuai hasil pengukuran, tekanan udara adalah 101.300 N/m². Tekanan air di kedalaman 1 meter pada wadah tertutup adalah 9.800 N/m², sebaliknya tekanan air di kedalaman 1 meter pada dasar wadah terbuka adalah 9.800 N/m² + 101.300 N/m² = 111.100 N/m². Jadi tekanan total di kedalaman 1 meter pada wadah terbuka adalah tekanan air + tekanan udara yang berada di atas permukaan air. Kenyataan ini anda diamati pada percobaan yang anda lakukan, di mana air keluar lebih deras pada wadah terbuka, dibandingkan pada wadah tertutup. Hal ini menunjukan bahwa tekanan air di kedalaman yang sama lebih besar pada wadah terbuka daripada pada wadah tertutup.

Hukum Pascal

Kenyataan bahwa tekanan yang diberikan pada permukaan air atau zat cair lain diteruskan sama besar ke seluruh bagian cairan tersebut, mendorong Blaise Pascal (1623-1662) mencetuskan sebuah hukum (atau prinsip), yang selanjutnya disebut sebagai hukum Pascal. hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada salah satu bagian fluida akan diteruskan ke seluruh bagian fluida tersebut dengan besar yang sama.

Penerapan hukum Pascal

Beberapa alat telah dirancang dan digunakan dalam kehidupan sehari-hari berdasarkan prinsip Pascal, antara lain pompa hidrolik ban, rem hidrolik dan lift hidrolik (dongkrak hidrolik).

Contoh soal dan latihan soal prinsip Pascal

Beberapa contoh soal hukum Pascal dan pembahasan membantu anda semakin memahami hukum Pascal dan penerapannya. Beberapa soal hukum Pascal dapat anda kerjakan untuk menambah pemahaman anda. Jawaban akhir dari setiap soal disediakan agar anda dapat mencocokan hasil pekerjaan anda dengan jawaban yang benar.

Just another WordPress.com site

Hukum Archimedes

Jika suatu benda berada dalam bejana yang terisi zat cair diam maka gaya-gaya dengan arah horizontal akan saling menghapuskan sehingga resultan gaya = 0. Sedangkan gaya-gaya dengan arah vertikal yang bekerja pada benda antara lain gaya berat benda, gaya berat zat cair, gaya tekan ke atas (gaya Archimedes), dan gaya Stokes.

Di laboratorium sekolahmu tentunya terdapat neraca pegas bukan! Perhatikan gambar 7.11! Coba kamu gantungkan beban (misal bongkahan batu) pada ujung neraca pegas! Amati berat beban tersebut. Setelah itu celupkan ke dalam air dengan beban tetap tergantung pada neraca pegas! Amati lagi berat yang terbaca pada neraca pegas! Bandingkan dengan hasil pengamatan sebelumnya!

Ternyata F1 lebih besar dari F2 bukan! Mengapa ini terjadi? F2 lebih kecil dari F1 karena balok mendapat gaya ke atas yang dilakukan oleh zat cair. Besarnya gaya ke atas ini dirumuskan dalam Hukum Archimedes.

Hukum Archimedes menyatakan bahwa:

“semua benda yang dimasukkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mendapat gaya ke atas dari zat cair tersebut sebesar berat zat cair yang dipindahkan“.

Untuk memahami hukum Archimedes tersebut, perhatikan gambar di bawah ini:

Volume zat cair yang terdesak sama dengan volume benda yang tercelup = Vc. Berat zat cair yang terdesak:

Gaya ke atas FA sama dengan berat zat cair yang terdesak

Jadi

HUKUM BERNOULLI

Hukum Bernoulli menyatakan bahwa tekanan dari fluida yang bergerak seperti udara berkurang ketika fluida tersebut bergerak lebih cepat. Hukum Bernoulli ditemukan oleh Daniel Bernoulli, seorang matematikawan Swiss yang menemukannya pada 1700-an. Bernoulli menggunakan dasar matematika untuk merumuskan hukumnya.

---

Terdapat beberapa Asumsi Hukum Bernoulli diantaranya:

• Fluida tidak dapat dimampatkan (incompressible) dan nonviscous. 
• Tidak ada kehilangan energi akibat gesekan antara fluida dan dinding pipa. 
• Tidak ada energi panas yang ditransfer melintasi batas-batas pipa untuk cairan baik sebagai keuntungan atau kerugian panas. 
• Tidak ada pompa di bagian pipa
• Aliran fluida laminar (bersifat tetap)

Rumus Hukum Bernoulli: 

di mana: Keterangan: P = Tekananal (Pascal) v = kecepatan (m/s) p = massa jenis fluida (kg/m^3) h = ketinggian (m) g = percepatan gravitasi (9,8 m/s^2)

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:

• Aliran bersifat tunak (steady state)
• Tidak terdapat gesekan

Dalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

Aplikasi Hukum Bernoulli Hukum Bernoulli bermanfaat bagi kehidupan manusia, beberapa aplikasi penerapan hukum bernoulli adalah sebagai berikut: 

• Torriceli/Tangki Air
• Venturimeter
• Manometer
• Gaya Angkat Pesawat
• Tabung Pitot

Alat Ukur Venturi
Alat ukur venturi (venturimeter) dipasang dalam suatu pipa aliran untuk mengukur laju aliran suatu zat cair. Suatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas penampang A1 pada daerah (1). Pada daerah (2), luas penampang mengecil menjadi A2. Suatu tabung manometer (pipa U) berisi zat cair lain (raksa) dengan massa jenis ρ’ dipasang pada pipa.

Contoh Soal

Pipa venturi meter yang memiliki luas penampang masing-masing 8 × 10–2 m2 dan 5 × 10–3 m2digunakan untuk mengukur kelajuan air. Jika beda ketinggian air raksa di dalam kedua manometer adalah 0,2 m dan g = 10 m/s2, tentukanlah kelajuan air tersebut ( ρ raksa = 13.600 kg/m3).

Jawab

Diketahui: A1 = 8 × 10–2 m2, A2 = 8 × 10–3 m2, h = 0,2 m, dan g = 10 m/s2.