FLUIDA STATIS

FLUIDA
STATIS

STANDAR KOMPETENSI (SK)
Menerapkan konsep dan prinsip mekanika klasik sistem kontinu dalam menyelesikan
masalah

KOMPETENSI DASAR (KD)
Menganahsis hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statik dan dinamik serta
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

Fluida merupakan istilah untuk zat alir. Zat alir adalah zat yang
mengalirkan seluruh bagian-bagiannya ke tempat lain dalam
waktu yang bersamaan. Zat alir mencakup zat dalam wujud cair
dan gas. Berdasarkan pergerakannya fluida ada dua macam, yaitu
fluida dinamik dan fluida statik. Sebelum mempelajari fluida
dinamik kita pelajari fluida statik terlebih dahulu. Fluida statik
adalah fluida yang tidak bergerak. Contoh fluida statik misalnya
air di gelas, air di kolam renang, dan air danau. Fluida menurut
Gambar 1. Air dalam
sifat-sifatnya dibedakan menjadi dua, yaitu:
gelas termasuk fluida statik

1. Fluida ideal
Fluida ideal adalah fluida yang memiliki ciri-ciri sebagai berikut.
a. tidak kompresibel (volumenya tidak berubah karena perubahan tekanan)
b. berpindah tanpa mengalami gesekan (viskositasnya nol)

2. Fluida sejati
Fluida sejati memiliki ciri-ciri sebagai berikut.
a. kompresibel
b. berpindah dengan mengalami gesekan (viskositasnya tertentu)

1. PENGERTIAN TEKANAN
Tekanan adalah gaya yang bekerja pada suatu permukaan dibagi luas permukaan tersebut:

F
P =
A

dengan F = gaya (N), A = luas permukaan (m2),
dan P = tekanan (N/m2)

Modul Fluida Statis I Nyoman Alit Tiana 1

1.1.Tekanan Hidrostatis
Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang di sebabkan oleh fluida tak bergerak. Besamya
tekanan hidrostatis di dalam dasar tabung adalah:

Ph = ρ.g.h
Air h

Ph = tekanan hidrostatis (N/m2), ρ = massa jenis fluida (kg/m2), g = percepatan
gravitasi(m/s2), dan h = kedalaman titik dari permukaan fluida (m)
Catataan:
Satuan tekanan kadang dinyatakan dalam cmHg ataujuga atmosfer (atm). Dalam hal ini:
1 atm = 76 cmHg = 1,015 x 105 N/m2

1.2.Tekanan Total
Apabila tekanan udara luar ikut diperhitungkan, maka besamya tekanan total pada satu titik
dalam fluida adalah:

PA = Po + ρ.g.h
h

•A

dengan Po= tekanan udara luar:
1.3 Hukum Utama Hidrostatis
Tekanan fluida pada bidang batas terendah adalah sama.
Dari gambar di bawah :

PA = PB
Po + ρ1.g h1 = Po + ρ2..g. h2
ρ1
ρ1. h.1 = ρ2.. h2 h1 ρ2
h2
A B


Contoh Soal 1

Suatu tempat di dasar danau memiliki kedalaman 8 m. Berapakah tekanan hidrostatik
dan tekanan total di tempat itu, jika diketahui air= 1 000 kg/m3, g = 10 m/s2, dan
tekanan udara luar 1,01 x 105 Pa?
Penyelesaian :
Diketahui :
air = 1 000 kg/m3
g = 10 m/s2
Pluar = 1,01 x 105 Pa
Ditanya :
Ph = …………..
Ptotal = ……………
Jawaban :
Ph =gh
= 1 000 x 10 x 8
= 80.000 Pa
Ptotal = Pluar + Ph
= 80.000 + 1,01 x 105
= 0,8 x 105 + 1,01 x 105
= 1,81 x 105 Pa

Contoh Soal 2

Zat A air raksa, A = 13.600 kg/m3, zat B air B B
= 1 000 kg/m3, luas penampang pipa U = 1 cm2, hB = 68 cm
hA
hB = 68 cm seperti pada gambar di samping,
hA= . . . . A
Penyelesaian :
Diketahui ;
A = 13.600 kg/m3
B = 1 000 kg/m3
A = 1 cm2
hB = 68 cm
Ditanya :
hA = ..................
Jawab :
A x hA = B x hB
ρ xh 1000x68
hA  B B  = 5 cm
A 13.600


Contoh Soal 3

Sebuah mobil di lengkapi rem hidrolik . Luas pengisap rem 4x luas pengisap
masternya ( dekat pedal ) . Pengemudi menekan pedal rem dengan gaya 120 N
untuk memperlambat mobil . Tentukan gaya tekan rem pada keempat roda ?
Penyelesaian :
Diketahui :
F1 = 120 N
A2 = 4 x A1
A1 = luas pengisap master
A2 = luas pengisap rem
Ditanya :
Ftotal = ...................
Jawab :
F1 F F x A 2 F1 x 4A1
 2  F2  1   4F1
A1 A 2 A1 A1
F2 = 4 x 120 N
= 480 N
Gaya total untuk keempat roda
Ftotal = 4 x 480 N
= 1 920 N

2. HUKUM ARCHIMEDES
Menurut Archimedes, suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida
mengalami gaya ke atas yang besamya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda
tersebut.

FA = ρ.V g
ρ
Vb
FA

dengan FA = gaya ke atas (N), ρ = massa jenis fluida (kg/m3), V = volume fluida yang
dipindahkan (m3).

2.1 Terapung
Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil
daripada massa jenis fluida (ρb < ρf ). Massajenis benda yang terapung dalam fluida
memenuhi persamaan:

Vc Atau hc
ρb =  ρb =
Vb f hb

dengan Vc = volume benda yang terceiup dalam fluida (m3), Vb = volume benda (m3),

hc = tinggi benda yang terceiup dalam fluida (m), hb = tinggi benda (m), ρb= massa jenis
benda (kg/m3), dan ρf = massa jenis fluida (kg/m5)
2.2 Melayang
massa jenis fluida Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan melayang jika massajenis
bendasama dengan massajenis fluida (ρb = ρf ).
2.3 Tenggelam
Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan tenggelam jika massa jenis benda lebih besar
daripada massa jenis fluida(ρb > ρf ).
Jika benda dapat tenggelam dalam fluida di timbang dalam nuida. maka beratnya
seolah-olah:

Wsemu = W - FA atau Wsemu = (ρb - ρf ) Vb .g

atau massa benda seolah-olah:

msemu = m - ρf .Vb

Contoh soal 1

Sebuah bola dengan volume 32 cm3 mengapung di permukaan air, setengah bagian
volume di permukaan air. Jika massa jenis air 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi 10
m/s2, berapakah massa bola sesungguhnya ?
Penyelesaian :
Diketahui :
Vbola = 32 cm2 = 32 x 10-6 m3
air =1000 kg/m3
g = 10 m/s2
Ditanya :
mbola = ……………
Jawab :

Fa = f g Vf
= air g ½Vf
= 1000 x 10 x ½ (32 x 10-6)
= 16 x 10-2 N
Benda mengapung,
Fa = Wb = massa benda x gravitasi
Fa
massa benda =
percepatan gravitasi
6 x 10 -2
=
10
= 16 x 10-3
= 0,016 kg


Contoh Soal 2

Balok yang tingginya 20 cm dan massa jenisnya 0,75 g/cm3 mengapung di atas zat
cair yang massa jenisnya 1,2 g/cm3. Berapa tinggi balok yang muncul di atas
permukaan zat cair ?
Penyelesaian :
hmuncul

hf
Diketahui :
hb = 20 cm
ρb = 0,75 g/cm3
ρf = 1,2 g/cm3
Ditanya ;
hmuncul = ……….
Jawab :
V h
ρb  f x ρf  f x ρf
Vb hb
ρ 0,75
hf  b x hb  x 20  12,5 cm
ρf 1,2
hmuncul = h - hf = 20 – 12,5 = 7,5 cm

Contoh Soal 3

Berat sebuah benda 160 N ketika ditimbang di udara, dan 120 N ketika dicelup
seluruhnya dalam zat cair yang massa jenisnya 0,8 g/cm3. Berapa massa jenis benda ?
Penyelesaian :
Diketahui :
Wu =160 N
Ws = 120 N
ρf = 0,8 g/cm3
Ditanya
ρb = ………
Jawab :
Fa = Wu – Ws
= 160 – 120
= 40 N
Fa = f g Vf
Vf = Fa /f g
= Vb
Wu = mb g
= (b Vb) g
= b (Fa /f g) g

Wu = (b / f ) Fa
W
ρb = ρf x u
Fa
160
= 0,8 x
40
= 3,2 g/cm3

3. TEGANGAN PERMUKAAN
Air raksa jika diteteskan di atas permukaan meja, maka tetesan-tetesan air raksa tersebut akan
berbentuk bola-bola kecil. Tetesan tersebut cenderung memperkecil luas per mukaannya. Hal
ini terjadi karena adanya tegangan pennukaan. Tegangan permukaan juga menyebabkan
nyamuk dapat hinggap di pennukaan air, jarum atau silet yang diletak kan horisontal secara
hati-hati dapat terapung, dan lain-lain.
Tegangan permukaan pada kawat (jarum) yag terapung di permukaan zat cair
murupakan gaya per satuan panjang yang bekerja pada permukaan yang tegak lurus terhadap
kawat.

F L
γ=

F

Tegangan permukaan gelembung sabun pada kawat berbentuk U

GELEMBUNG SABUN
F
γ=
2

F

Contoh Soal

Batang Jarum yang panjangnya 5 cm diletakkan perlahan-lahan di atas permukaan air. apabila
tegangan permukaan air 7 x 10-2 N/m, berapa besarnya gaya pada permukaan tersebut ?
Penyelesaian :
Diketahui :
ℓ = 5 cm = 5 x 10-2 m
γ = 7 x 10-2 N/m
Ditanya :
F = .................
Jawab :


F
γ =

F =  .
= 7 x 10-2 x 5 x 10-2
= 35 x 10-4 N

4.Kapilaritas
Kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair pada pipa kapiler.
Permukaan zat cair yang membasahi dinding, seperti air, akan naik pada dinding tabung .
Sedangkan yang tidak membasahi dinding, seperti raksa, akan turun pada dinding tabung.
Dalam kehidupan sehari-hari, gejala kapiler terdapat antara lain pada: minyak naik
melalui sumbu lampu minyak tanah atau sumbu kompor, dinding rumah basah pada musim
hujan, air tanah naik melalui pembuluh kayu, dan lain-lain.
Peristiwa air membasahi dinding dan raksa tidak membasahi dinding dapat dijelaskan
dengan memperhatikan gaya tarik-menarik antar partikel. Gaya tarik- menarik antar partikel
sejenis disebut kohesi, sedangkan gaya tarik-menarik antar partikel tak sejenis disebut adhesi.
Air membasahi dinding karena gaya kohesi antar partikel air lebih kecil dari gaya adhesi
antara partikel air dan partikel dinding, sedangkan raksa memiliki gaya kohesi lebih besar dari
gaya adhesinya dengan dinding, sehingga tidak membasahi dinding.
Gaya adhesi air yang lebih besar dari kohesinya menyebabkan permukaan air
berbentuk meniskus cekung, sedangkan gaya kohesi raksa lebih besar dari gaya adhesinya
menyebabkan permukaan raksa berbentuk meniskus cembung.

h
~~
~~ ~~ ~~
~~~~ h~~

Naik atau turunnya permukaan zat cair dapat ditentukan dengan persamaan:
h = naik atau turunnya permukaan zat cair(m)
γ = tegangan permukaan(N/m) 2 cos 
r =jari-jari tabung pipa(m) h=
 .g.r
θ = sudut kontak

Contoh Soal

Tabung kapiler dengan jari-jari 1 mm dicelupkan ke dalam air. sudut kontak antara air dan
kaca 0o C. Jika tegangan permukaan γ = 0,073 Nm-1 ,ρair = 1 gr /cm3 dan g = 10 m/s2, maka
hitunglah kenaikan air pada tabung pipa kapiler !


Penyelesaian :

Diketahui :
γ = 0,073 Nm-1
ρair = 1 gr /cm3
g = 10 m/s2
r = 1 mm = 10-3 m
Ditanya :
h = ...............
Jawab :
2 cos 
h =
 .g.r
2 x 0,073 x cos 0
=
1000 x 10 x 10 3
= 0,146 x 10-1 m

5.Hukum Stokes
Menurut Sir George Stokes (1854), gaya hambat F yang dialami bola berjari-jari r yang
bergerak dengan laju konstan v dalam fluida yang memiliki koefisien viskositas η adalah :
Fs =6πrv
Fs + F = W
6 π η r v + V ρf g = V ρb g

v=
2 
2 g r ρb  ρf 
9 η

keterangan :
Fs FA
v = kecepatan terminal
ρb = massa jenis bola (kg/m3)
ρf = massa jenis fluida (kg/m3) W
η = koefisien viskositas (Pa.s)
Hokum Stokes
V = Volume (m3)

Contoh Soal

Sebuah bola bermassa jenis 7000 kg/m3 dan berjari-jari 2 cm dijatuhkan dalam gliserin yang
massa jenisnya 6000 kg/m3 dengan koefisien viskositas 1,4 Pa.s. Tentukan kecepatan terminal
bola tersebut jika g = 10 m/s2
Penyelesaian :


Diketahui :
ρb = 7000 kg/m3
ρf = 6000 kg/m3
η = 1,4 Pa.S
Ditanya :
v = ..............

Jawab

v =
2 
2 g r ρb  ρf 
9 η
2 x (0,02) 2
x (7000  6000)
=
9 x 1,4
= 0,63 m/s


UJI KOMPETENSI

1. Jika prcepatan gravitasi adalah 9,81 m/s2 maka berat jenis raksa dalam satuan SI adalah ....
(A). 13,6 kg/dm3
(B). 13,6  1000  9,81 N/m3
(C). 13,6  1000 kg/m3
(D). 13,6  981 dyne/cm3
(E) 13,6 N/m3
2. Apabila pipa barometer diganti dengan pipa yang luas penampangnya dua kalinya maka
pada tekananudara luar 1 atmosfer tinggi raksa dalam pipa ....
(A). 19 cm (D). 114 cm
(B). 38 cm (E). 152 cm
(C). 76 cm
3. Raksa pada bejana berhubungan mempunyai selisih ketinggian permukaan 2 cm ( massa
jenis = 13,6 g cm-3 ). Kaki sebelah kiri berisi zat cair yang tingginya 25 cm, berarti massa
jenis zat cair itu adalah ....
(A). 800 kg m-3 (D). 1300 kg m-3
-3
(B). 1030 kg m (E). 1360 kg m-3
-3
(C). 1088 kg m
4. Faktor yang menentukan tekanan zat cair adalah ....
(A). Massa jenis zat cair
(B). Massa jenis dan volume zat cair
(C). Massa jenis dan kedalaman zat cair
(D). Volume dan kedalaman zat cair
(E). Massa jenis, volume, dan kedalaman zat cair
5. Pada gambar diketahui massa jenis minyak 0,8 g/cm3, massa jenis alkohol = 0,7 g/cm3. Bila
tinggi h1 = 3 cm, h2 = 1 cm, berapa besar ho ?
(A). 0,1 cm
(B). 0,2 cm Hg h1 h3
(C). 0,3 cm minyak h2
(D). 0,4 cm
(E). 0,5 cm air

6. Tekanan yang dilakukan pada zat cair akan diteruskan ke semua arah sama besar,
merupakan pernyataan ....
(A). Hukum utama hidrostatik
(B). Hukum Archimedes
(C). Hukum Pascal
(D). Hukum Boyle
(E). Hukum kekekalan energi mekanik

7. Gaya Archimedes yang bekerja pada sebuah benda di dalam zat cair sebanding dengan ....
(A). Berat zat cair
(B). Berat zat cair dan volume benda

(C). Berat dan massa jenis zat cair
(D). Volume benda dan massa jenis zat cair
(E). Volume benda, berat zat cair, dan massa jenis zat cair

8. Sebuah benda dapat melayang di dalam suatu zat cair jika ....
(A). Berat zat cair yang dipindahkan sama dengan gaya Archimedes
(B). Berat benda sama dengan gaya ke atas
(C). Volume zat cair yang dipindahkan sama dengan volume benda
(D). Massa jenis benda kurang dari massa jenis zat cair
(E). Besar gaa Archimedes sama dengan gaya ke atas

9. Sebuah ban dalam mobil diisi udara, volumenya 0,1 m3 dan massanya 1 kg. Apabila ban itu
digunakan sebagai pengapung di dalam air, massa jenis air 103 kg/m3 dan percepatan
gravitasi 10 ms-2, maka ban dapat mengapungkan beban maksimum sebesar ....
(A). 1001 kg (D). 100 kg
(B). 1000 kg (E). 99 kg
(C). 101 kg

10. Sebuah balon berbentuk bola dengan diameter 10 m berisi udara panas. Kerapatan udara di
dalam bola adalah 75 % kerapatan udara luar ( kerapatan udara luar 1,3 kg/m3 ). Besar
massa total maksimum penumpang dan beban yang masih dapat diangkut balon tersebut (g
= 10 m/s2) adalah ....
(A). Nol (D). 510 kg
(B). 1,3 kg (E). 680 kg
(C). 170 kg

11. Bola besi padat yang beratnya 2,0 N diikatkan pada sebuah kawat dan dicelupkan dalam
minyak ( massa jenis 0,80 g/cm3 ). Bila massa jenis besi 7,9 g/cm3, maka tegangan kawat
adalah ....
(A). 2,0 N (D). 1,2 N
(B). 1,8 N (E). 2,2 N
(C). 1,6 N
12. Sebuah batu memiliki berat 30 N di udara dan 21 N dalam air. Massa jenis batu ....
(A). 9 g/cm3 (D). 1,43 g/cm3
3
(B). 7,8 g/cm (E). 0,3 g/cm3
(C). 3,33 g/cm3
1
13. Sebuah benda bila dicelupkan dalam air maka 3 bagian akan muncul di permukaan. Bila
benda dicelupkan ke dalam ke dalam suatu larutan dengan rapat jenis 8
9 g/cm3 maka
bagian yang muncul di permukaan adalah ….
(A). 1 bagian
4 (D). 2 bagian
3
1 3
(B). 3 bagian (E). 4 bagian
1
(C). 2 bagian

14. Massa sesungguhnya dari sebuah benda adalah 300 g. Jika ditimbang di dalam air
massanya seolah-olah menjadi 225 g, dan jika ditimbang di dalam suatu cairan lain
massanya seolah-olah menjadi 112,5 g . Jika diandaikan rapat jenis air adalah 1 g/cm3, maka
rapat jenis cairan itu ….
(A). 0,83 g/cm3 (D). 2,67 g/cm3

(B). 1,20 g/cm3 (E). 3,20 g/cm3
(C). 2,50 g/cm3

15. Sebuah logam C merupakan campuran dari logam A dan logam B, massanya 200 gram jika
ditmbang di udara, sedangkan jika ditimbang di dalam air, massa yang tampak 185 gram.
Jika kerapatan logam A 20 gram/cm3 , kerapatan logam B 10 gram/cm3, dan kerapatan air 1
gram/cm3, maka massa logam A ....
(A). 15 gram (D). 100 gram
(B). 30 gram (E). 133,33 gram
(C). 66,67 gram

16. Sebuah balok kayu dengan massa jenis 800 kg/m3 terapung di air. Selembar aluminium
dengan massa 54 g dan massa jenis 2700 kg/m3 diikatkan di atas kayu sehingga sistem ini
melayang dalam air. Volume balok kayu itu adalah ....
(A). 680 cm3 (D). 200 cm3
3
(B). 340 cm E). 180 cm3
3
(C). 270 cm

17. Suatu benda terapung di atas permukaan air yang berlapiskan minyak dengan 50%
volume benda berada di dalam air, 30% di dalam minyak. Dan sisanya berada di atas
permukaan minyak. Jika massa jenis minyak 0,8 g/cm3, maka massa jenis benda tersebut
adalah…. (dalam g/cm3)
(A) 0,62 (D) 0.78
(B) 0,68 (E) 0.82
(C) 0,74


FLUIDA STATIS

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to FLUIDA STATIS

Similar to FLUIDA STATIS (20)

FLUIDA STATIS