Dokumen tersebut membahas tentang fluida statis dan dinamis, meliputi konsep tekanan hidrostatis, hukum Pascal, hukum Archimedes, hukum Bernoulli, serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari seperti kapal, balon udara, dan pesawat terbang.

1. FLUIDA STATIS
&
FLUIDA DINAMIS
KD. 3.8 Menerapkan hukum-hukum yang berkaitan dengan fluida statis dan
dinamis
<mas|tho|mas> August 2019 1

2. Kompetensi Dasar:
KD. 3.8 Menerapkan hukum-hukum yang berkaitan
dengan fluida statis dan dinamis
.Indikator Pencapaian Kompetensi :
3.8.1 Membedakan konsep tekanan dan tekanan hidrostatis.
3.8.2 Menerapkan hukum Pascal dalam persoalan sehari-hari.
3.8.3 Membedakan benda terapung, melayang dan tenggelam
dengan menggunakan Hukum Archimedes.
3.8.4 Menentukan gaya ke atas dalam zat cair.
3.8.5 Menghitung kecepatan fluida dengan menggunakan
persamaan kontinuitas.
3.8.6 Menguraikan aplikasi asas Bernoulli dalam
kehidupan sehari-hari.
<mas|tho|mas> August 2019 2

3. A. Tekanan hidrostatis
1. Tekanan
Tekanan, gaya per satuan luas.
A
F
P 
Keterangan:
P = tekanan (N/m2)
F = besar gaya (N)
A = luas permukaan (m2)
Satuan tekanan dalam SI adalah N/m2 (pascal),
disingkat Pa. Untuk satuan tekanan udara digunakan
satuan atmosfer (atm), cm raksa (cmHg), atau milibar
(mb).
• 1 mb = 10–3 bar
• 1 bar = 105 Pa
• 1 atm = 76 cmHg = 1,01 × 105 Pa
• 1 mmHg = 1 torr = 1,316 × 10–3 atm = 133,3 Pa<mas|tho|mas> August 2019 3

4. 2. Tekanan Fluida
Tekanan fluida/ zat cair pada saat
fluida diam relative atau statis disebut
dengan tekanan hidrostatis.
ghP 
Keterangan:
P = tekanan hidrostatis (N/m2)
ρ= massa jenis zat cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = kedalaman zat cair (m)
Jika tekanan atmosfer di permukaan zat cair itu adalah
Po maka tekanan mutlak pada tempat atau titik yang
berada pada kedalaman h adalah
ghPP  0
<mas|tho|mas> August 2019 4

5. Gaya berat zat cair yang
menekan alas bejana disebut
gaya hidrostatis.
F PA F ghA
“Tekanan hidrostatis pada tiap titik yang terletak pada
satu bidang datar di dalam satu jenis zat cair yang diam,
besarnya sama.”
Hukum utama hidrostatis:
<mas|tho|mas> August 2019 5

6. Menurut hukum utama hidrostatis:
BA PP 
21 ghgh  

1
2
h
h
x 
Keterangan:
x = massa jenis zat cair x (kg/m3)
h1 = tinggi zat cair x (m)
h2 = tinggi zat cair standar (m)
 = massa jenis zat cair (kg/m3)
<mas|tho|mas> August 2019 6

7. 2. Alat Ukur Tekanan Fluida
Perbedaan teka-
nan absolut P dan
tekanan atmosfer
Pat dinamakan
tekanan gauge.
Tekanan absolut P diperoleh dari penjumlahan tekanan
gauge dan tekanan atmosfer.
atgauge PPP 
Keterangan:
P = tekanan absolut pada
tabung (N/m2)
Pgauge = tekanan gauge = ρgh
Pat = tekanan atmosfer
saat itu (N/m2)
<mas|tho|mas> August 2019 7

8. B. Hukum Pascal
“ Tekanan yang diberikan
kepada zat cair di dalam
ruang tertutup diteruskan
sama besar ke segala arah. ”
Karena tekanan pada kedua pengisap sama maka:
2
2
1
1
A
F
A
F

Keterangan:
F1 = gaya pada penampang 1 (N)
F2 = gaya pada penampang 2 (N)
A1 = luas penampang 1 (m2)
A2 = luas penampang 2 (m2)
<mas|tho|mas> August 2019 8

9. C. Hukum Archimedes
1. Gaya Angkat ke Atas
Jika sebuah benda dimasukkan
ke dalam fuida seluruhnya atau
sebagian, benda tersebut akan
mendapat gaya angkat ke atas
sebesar berat fluida yang dipin-
dahkan.
Gaya ke atas pada benda di
dalam zat cair adalah:
gvVF 
Keterangan:
FA = gaya angkat (N)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
V = volume benda dalam fluida (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
<mas|tho|mas> August 2019 9

10. 2. Pengaruh Gaya ke Atas pada Benda
Mengapung, syarat:
•  benda <  zat cair
• Gaya berat benda lebih kecil dari
gaya ke atas zat cair pada benda
Melayang, syarat:
•  benda =  zat cair
• Gaya berat benda sama
dengan gaya ke atas zat cair
pada benda.
<mas|tho|mas> August 2019 10

11. Tenggelam, syarat:
•  benda >  zat cair
• Gaya berat benda lebih besar dari
gaya ke atas zat cair pada benda
3. Penerapan Gaya Apung
a. Kapal Laut
Agar kapal selalu dalam
keadaan normal (tidak
tenggelam) maka garis
kerja gaya ke atas air
harus melalui titik berat
kapal
<mas|tho|mas> August 2019 11

12. b. Galangan Kapal
Setelah kapal masuk
dalam galangan, air laut
dalam galangan dikeluar-
kan sehingga galangan
terangkat.
c. Balon Udara
Balon diisi gas yang massa
jenisnya lebih kecil dibanding-
kan dengan massa jenis udara.
Jika gaya ke atas lebih besar
daripada berat balon, balon
akan terangkat.
<mas|tho|mas> August 2019 12

13. D. Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan zat cair,
besarnya gaya yang dialami oleh
tiap satuan panjang pada permu-
kaan zat cair.
l
F

Keterangan:
 = tegangan permukaan (N/m)
F = gaya yang menyinggung
permukaan zat cair (N)
l = panjang (m)
<mas|tho|mas> August 2019 13

14. Alat sederhana untuk
memperlihatkan adanya tega-
ngan permukaan dinyatakan
pada gambar di samping.
Besarnya tegangan permukaan
lapisan gelembung sabun yang
terbentuk oleh gaya pada
kawat adalah sebesar:
2
F
l
 
<mas|tho|mas> August 2019 14

15. Nilai Tegangan Permukaan Sejumlah Zat () pada Berbagai Suhu
<mas|tho|mas> August 2019 15

16. E. Meniskus dan Kapilaritas
Meniskus, gejala melengkung-
nya permukaan zat cair di
dalam bejana akibat pengaruh
kohesi dan adhesi zat cair dan
bejananya.
1. Meniskus
<mas|tho|mas> August 2019 16

17. 2. Kapilaritas
Kapilaritas, peristiwa naik atau
turunnya zat cair di dalam pipa
kapiler dibandingkan zat cair
yang berada di luarnya akibat
adanya pengaruh kohesi dan
adhesi.
Panjang naik/turunnya zat cair (y) dalam pipa kapiler
dihitung dengan,
rg
y

 cos2

Keterangan:
 = tegangan permukaan zat cair (N/m)
Ө = sudut kontak
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
r = jari-jari penampang pipa (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
<mas|tho|mas> August 2019 17

18. F. Fluida Ideal dan Persamaan Kontinuitas
1. Fluida Ideal
Fluida ideal, memiliki ciri-ciri:
• Fluida yang tidak kompresibel
(tidak mengalami perubahan
volume karena tekanan),
• Mengalir tanpa gesekan, baik dari lapisan fuida di
sekitarnya, maupun dari dinding tempat yang
dilaluinya.
• Alirannya laminer, aliran fluida yang mengikuti
garis air atau garis arus tertentu.
<mas|tho|mas> August 2019 18

19. 2. Persamaan Kontinuitas
Hubungan antara luas
penampang dan kecepatan
fluida pada pipa
adalah:
t
V
Q 
Keterangan:
Q = debit (m3/s)
V = volume fluida (m3)
t = waktu (s)
A = luas penampang
pipa (m2)
2211 vAvA Persamaan Kontinuitas:
Harga Av disebut juga
dengan debit, sehingga: AvQ 
<mas|tho|mas> August 2019 19

20. G. Hukum Bernoulli
Persamaan Bernoulli:
2
2
221
2
11
2
1
2
1
ghvPghvP  
21
konstan
2
P v gh   
<mas|tho|mas> August 2019 20

21. 1. Pada Pipa Mendatar
2
2
221
2
11
2
1
2
1
ghvPghvP  Persamaan Bernoulli:
Karena mendatar, h1 = h2, maka:
2 2
1 1 2 2
1 1
2 2
P v P v   
<mas|tho|mas> August 2019 21

22. 2. Teori Toricelli
• Kecepatan (v) zat cair
keluar dari lubang:
• Waktu (t) yang diperlukan
zat cair keluar dari lubang
hingga menyentuh lantai:
ghv 2
g
h
t 12

Keterangan:
h = jarak permukaan zat cair
terhadap lubang (m)
g = percepatan gravitasi
(m/s2)
<mas|tho|mas> August 2019 22

23. • Jarak mendatar (x)
tempat jatuhnya zat
cair di lantai
terhadap dinding
bejana:
vtx 
• Debit (Q) zat cair
yang keluar dari
lubang
ghAQ 2
Keterangan:
A = luas penampang lubang (m2)
v = kecepatan zat cair keluar dari
lubang (m/s)
t = waktu zat cair dari lubang
sampai ke lantai (s)
<mas|tho|mas> August 2019 23

24. 3. Venturimeter
Venturimeter, alat untuk meng
ukur kecepatan aliran zat cair
dalam pipa.
)(
)(2
22
'
1
aA
gh
av





Keterangan:
v1 = kecepatan aliran air cair pada penampang lebar (m/s)
a = luas penampang pipa sempit (m2)
A = luas penampang pipa lebar (m2)
 = massa jenis fluida (kg/m3)
’ = massa jenis fluida dalam manometer (kg/m3)
<mas|tho|mas> August 2019 24

25. Venturimeter dengan
pipa-pipa pengukur beda
tekanan.
1 2 2
2
( )
gh
v a
A a


Kecepatan aliran air pada penampang lebar dihitung
dengan:
<mas|tho|mas> August 2019 25

26. 4. Tabung Pitot
Tabung pitot, alat yang
digunakan untuk mengukur
kecepatan aliran gas.

 gh
v
'2

Keterangan:
v1 = kecepatan aliran air gas dalam tabung (m/s)
 = massa jenis gas (kg/m3)
’ = massa jenis zat cair dalam manometer (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = selisih tinggi permukaan zat cair dalam manometer (m)
<mas|tho|mas> August 2019 26

27. 5. Gaya Angkat Pada Pesawat Terbang
Pada sayap pesawat, berlaku
persamaan Bernoulli. Karena
sayap pesawat tipis tinggi
sayap dianggap sama h1 = h2
sehingga persamaan Bernouli
menjadi:
2 2
1 1 2 2
1 1
2 2
P v P v   
Karena v1 < v2 maka P1 > P2. Selisih tekanan
antara sisi atas dan bawah sayap itulah yang
menimbulkan gaya angkat pada sayap.
<mas|tho|mas> August 2019 27

28. 6. Alat Penyemprot Nyamuk dan Parfum
• Jika pengisap ditekan,
udara ke luar dengan
cepat dari lubang pipa
kecil yang ada di ujung A.
• Tekanan pada tempat ini menjadi
sangat kecil.
• Cairan zat insektisida yang berada
di ujung B terhisap menuju ujung
pompa A.
• Cairan insektisida tersebut akan
tersembur (tersemprot) oleh udara yang
keluar dari ujung pompa A.
<mas|tho|mas> August 2019 28

29. H. Viskositas dan Hukum Stokes
1. Viskositas
• Viskositas (kekentalan), gesekan
pada fluida.
• Fluida, baik zat cair maupun gas
mempunyai viskositas.
• Jenis alat pengukur viskositas
zat cair yang disebut
viskosimeter.
• Zat cair lebih kental dibanding gas,
sehingga gerak benda di dalam zat cair akan
mendapatkan gesekan yang lebih besar
dibanding di dalam gas.
<mas|tho|mas> August 2019 29

30. Viskositas Beberapa Fluida
<mas|tho|mas> August 2019 30

31. 2. Hukum Stokes
• Gaya gesek terhadap bola
yang bergerak di dalam fluida
diam disebut dengan gaya
Stokes.
• Gaya gesek Stokes dirumuskan
dengan:
rvFs 6
Keterangan:
Fs = gaya gesekan Stokes (N)
 = koefisien viskositas (N/m2)
r = jari-jari bola (m)
v = kecepatan relatif bola terhadap fluida (m/s)
<mas|tho|mas> August 2019 31

32. Jika sebuah bola jatuh ke
dalam fluida yang kental,
selama bola bergerak di
dalam fluida pada bola
bekerja gaya-gaya
berikut.
• Gaya berat bola (w) berarah vertikal ke bawah.
• Gaya Archimedes (FA) berarah vertikal ke
atas.
• Gaya Stokes (FS) berarah vertikal ke atas.
<mas|tho|mas> August 2019 32

33. Koefisien viskositas fluida dihitung dengan
persamaan:
)'(
9
2 2
 
v
gr
Keterangan:
 = koefisien viskositas (Ns/m2)
r = jari-jari bola (m)
v = kecepatan maksimum bola (m/s)
 = massa jenis bola (kg/m3)
’ = massa jenis fluida (kg/m3)
<mas|tho|mas> August 2019 33

34. SOAL 1.
<mas|tho|mas> August 2019 34

35. SOAL 2.
<mas|tho|mas> August 2019 35

36. SOAL 3.
<mas|tho|mas> August 2019 36

37. SOAL 4.
<mas|tho|mas> August 2019 37

38. SOAL 5.
<mas|tho|mas> August 2019 38

39. SOAL 6.
<mas|tho|mas> August 2019 39