Teks tersebut menjelaskan tentang fluida dan sifat-sifatnya. Fluida adalah zat yang dapat mengalir seperti cairan dan gas. Fluida dapat dibedakan menjadi fluida statis dan dinamis, di mana fluida statis tidak bergerak atau bergerak dengan kecepatan seragam. Teks tersebut juga menjelaskan sifat fluida seperti massa jenis, tekanan, dan hukum Pascal.

1. fluida
Oleh :
Elsa Friska
NPM. 150309 0006

2. Pengertian Fluida
Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat car, air
dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda
keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa
mengalir.
Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat
cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat
mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga
termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat
lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat
ke tempat lain.
Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-
hari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau
tenggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan
kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung
atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga
bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari.

3. Pengertian Fluida Statis dan Dinamis
Fluida ini dapat kita bagi menjadi dua bagian yakni:
1. Fluida statis
2. Fluida Dinamis
Tapi yang kita bahas dalam makalah ini hanyalah membahas tentang
fluida statis (fluida diam).
Adapun pengertian dari Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase
tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada
perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan
bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan
seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.
Contoh fenomena fluida statis dapat dibagi menjadi statis sederhana dan
tidak sederhana. Contoh fluida yang diam secara sederhana adalah air di
bak yang tidak dikenai gaya oleh gaya apapun, seperti gaya angin, panas,
dan lain-lain yang mengakibatkan air tersebut bergerak. Contoh fluida
statis yang tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan
seragam pada tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai
dasar sungai.

4. Contoh pada kehidupan sehari-hari, sering digunakan
air sebagai contoh. Cairan yang berada dalam bejana
mengalami gaya-gaya yang seimbang sehingga cairan itu
tidak mengalir. Gaya dari sebelah kiri diimbangi dengan
gaya dari sebelah kanan, gaya dari atas ditahan dari
bawah. Cairan yang massanya M menekan dasar bejana
dengan gaya sebesar Mg. Gaya ini tersebar merata pada
seluruh permukaan dasar bejana. Selama cairan itu tidak
mengalir (dalam keadaan statis), pada cairan tidak ada
gaya geseran sehingga hanya melakukan gaya ke bawah
oleh akibat berat cairan dalam kolom tersebut

5. Sifat-sifat Fluida
Sifat fisis fluida dapat ditentukan dan dipahami lebih jelas
saat fluida berada dalam keadaan diam (statis). Sifat-sifat
fisis fluida statis ini di antaranya, massa jenis, tekanan,
tegangan permukaan, kapilaritas, dan viskositas. Tapi yang
kita bahas dalam makalah ini hanyalah massa jenis dan
tekanan.
Massa Jenis/Kerapatan
Pernahkah Anda membandingkan berat antara kayu dan
besi? Benarkah pernyataan bahwa besi lebih berat
daripada kayu? Pernyataan tersebut tentunya kurang
tepat, karena segelondong kayu yang besar jauh lebih
berat daripada sebuah bola besi. Pernyataan yang tepat
untuk perbandingan antara kayu dan besi tersebut, yaitu
besi lebih padat daripada kayu.

6. Anda tentu masih ingat, bahwa setiap benda
memiliki kerapatan massa yang berbeda-beda serta
merupakan sifat alami dari benda tersebut. Dalam
Fisika, ukuran kepadatan (densitas) benda homogen
disebut massa jenis, yaitu massa per satuan volume.
Jadi massa jenis adalah pengukuran massa setiap
satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis
suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap
volumenya.
Massa jenis rata-rata setiap benda
merupakan total massa dibagi dengan total
volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis
lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume
yang lebih rendah daripada benda bermassa sama
yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya
air).

7. Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3). Massa
jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis
yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya
akan memiliki massa jenis yang sama.
Secara matematis, massa jenis dituliskan sebagai berikut :
dengan: m = massa (kg atau g),
V = volume (m3 atau cm3),
ρ = massa jenis (kg/m3 atau g/cm3).

8. Jenis beberapa bahan dan massa jenisnya dapat dilihat pada Tabel
berikut.
Tabel Massa Jenis atau Kerapatan Massa (Density)
Bahan Massa Jenis (g/cm3) Nama Bahan Massa Jenis (g/cm3)
Air 1,00 Gliserin 1,26
Aluminium 2,7 Kuningan 8,6
Baja 7,8 Perak 10,5
Benzena 0,9 Platina 21,4
Besi 7,8 Raksa 13,6
Emas 19,3 Tembaga 8,9
Es 0,92 Timah Hitam 11,3
Etil Alkohol 0,81 Udara 0,0012
Kerapatan berat didefinisikan sebagai Berat persatuan Volume,
yang biasa disimbolkan dengan “D”.

9. atau
Dengan : D = Berat jenis (N/m3)
w = Berat benda (N)
V = Volume (m3)
ρ = Massa jenis (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)

10. Rapat massa relatif didefinisikan sebagai perbandingan dari rapat massa
zat tersebut terhadap rapat massa dari zat tertentu sebagai zat pembanding.
Zat pembanding biasa diambil air, pada suhu 40 C.
Rapat massa relatif biasa disimbolkan dengan : rho r.
Juga berlaku :
Atau
Rapat massa relatif tidak mempunyai SATUAN.

11. Contoh soal :
1. 1000 liter alkohol massanya 789 kg. Massa jenis
alkohol tersebut adalah ...
2. Sebuah cangkir (berbentuk tabung) dapat memuat
air kopi sebanyak 314 gram jika diisi sampai setinggi
10 cm. Jika massa jenis kopi dianggap 1 gram/cm3,
maka radius dalam cangkir tersebut adalah ...
Pembahasan :
1. diketahui :
V = 1000 l; m = 789 kg;
Jawab :
ρ = = = 0,789 kg/m3
Jadi massa jenis alkohol sebesar 0,789 kg/m3

12. 2. diketahui :
m = 314 gram; ρ = 1 gram/cm3 2
h = 10 cm
Jawab :
ρ = = ρ =
1 =
31,4 r2 = 314
r2 = 10
r = = 3,16 cm
Jadi radius dalam cangkir tersebut adalah 3,16 cm.

13. Tekanan dalam Fluida
Pengertian tekanan akan mudah kita pahami setelah kita
menjawab pertanyaan-pertanyaan di bawah ini. Mengapa pisau
yang tajam lebih mudah memotong dari pada pisau yang tumpul?
Mengapa paku yang runcing lebih mudah menancap kedalam
benda dibandingkan paku yang kurang runcing? Pertanyaan diatas
sangat berhubungan dengan konsep tekanan. Konsep tekanan
identik dengan gaya, gaya selalu menyertai pengertian tekanan.
Tekanan yang besar dihasilkan dari gaya yang besar pula,
sebaliknya tekanan yang kecil dihasilkan dari gaya yang kecil.
Dari pernyataan di atas dapat dikatakan bahwa tekanan sebanding
dengan gaya. Mari kita lihat orang memukul paku sebagai contoh.
Orang menancapkan paku dengan gaya yang besar menghasilkan
paku yang menancap lebih dalam dibandingkan dengan gaya yang
kecil.

14. Pengertian tekanan tidak cukup sampai disini. Terdapat
perbedaan hasil tancapan paku bila paku runcing dan paku tumpul.
Paku runcing menancap lebih dalam dari pada paku yang tumpul
walaupun dipukul dengan gaya yang sama besar. Dari sini terlihat
bahwa luas permukaan yang terkena gaya berpengaruh terhadap
tekanan. Luas permukaan yang sempit/kecil menghasilkan tekanan
yang lebih besar daripada luas permukaan yang lebar. Artinya
tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan.
Penjelasan di atas memberikan bukti yang sangat nyata pada
pengertian tekanan. Jadi, tekanan dinyatakan sebagai gaya per
satuan luas. Pengertian tekanan ini digunakan secara luas dan
lebih khusus lagi untuk Fluida. Satuan untuk tekanan dapat
diperoleh dari rumus di atas yaitu 1 Newton/m2 atau disebut
dengan pascal. Jadi 1 N/m2=1 Pa (pascal). Bila suatu cairan diberi
tekanan dari luar, tekanan ini akan menekan ke seluruh bagian
cairan dengan sama prinsip ini dikenal sebagai hukum Pascal.

15. Jika gaya F bekerja tegak lurus bekerja pada benda seluas A,
besarnya tekanan secara matematis dituliskan sebagai berikut :
P = F/A
Keterangan : P = Tekanan (N/m2 atau pascal)
F = Gaya (N)
A = Luas permukaan benda (m2)
Persamaan diatas menyatakan bahwa tekanan p berbanding
terbalik dengan luas permukaan bidang tempat gaya bekerja. Jadi,
untuk besar gaya yang sama, luas bidang yang kecil akan
mendapatkan tekanan yang lebih besar daripada luas bidang yang
besar.

16. Hukum Pascal
Salah satu karya Blaide Pascal yang terkenal adalah hukum
Pascal. Hukum ini didapatkan dari percobaan yang sangat
sederhana, seperti gambar berikut :
Ketika penghisap ditekan, air akan memancar keluar melalui lubang-
lubang ari ujung pompa. Terlihat air memancar dengan kecepatan yang
sama.
Hal ini membuktikan bahwa tekanan yang kita berikan disebarkan ke
segala arah dengan besar yang sama besar. prinsip ini dikenal dengan
Hukum Pascal, yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada
zat cair di dalam ruangan tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.

17. Prinsip hukum Pascal ini banyak digunakan untuk membuat
peralatan hidrolik, seperti dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, rem
hidrolik dan mesin pengepres hidrolik. Prinsip ini digunakan
karena dapat memberikan gaya yang kecil untuk menghasilkan
gaya yang besar.
Sebuah contoh pemakaian hukum Pascal yaitu pada dongkrak
hidrolik, yang prinsipnya ditunjukkan pada gambar berikut.

18. The origin of colour in the transition metal ionsThe origin of colour in the transition metal ionsThe origin of colour in the transition metal ionsThe origin of colour in the transition metal ions
Alat ini berupa bejana tertutup yang dilengkapi dengan dua buah
penghisap pada kedua kakinya. Misalnya luas penampang penghisap A1
dan luas penampang 2 adalah A2 dengan A1 < A2. Jika penghisap 1
diberi gaya F1 ke bawah, maka zat cair yang berada dalam dalam bejana
tersebut akan mengalami tekanan P1 sebesar F1/A1.
Berdasarkan hukum Pascal , tekanan P1 akan diteruskan kesegala
arah dengan sama besar ke penghisap 2 dengan luas penampang A2
menerima tekanan P1. Seandainya gaya yang dihasilkan oleh tekanan
P1pada penampang A2 adalah F2, maka akan diperoleh persamaan
sebagai berikut.
F2 = P2. A2 dengan P1 = F1/A1
F2/A2 = F1/A1
Jadi F2 = (F1/A1) . A2

19. Transition metal compounds as catalystsTransition metal compounds as catalystsTransition metal compounds as catalysts
Dimana :
F1 = Gaya pada A1
F2 = Gaya pada A2
A1 = Luas penampang A1
A2 = Luas penampang A2
Karena A2 > A1 maka F2 > F1 , hal ini yang menyebabkan gaya
yang bekerja pada penampang A2 menjadi lebih besar.

20. The chemistry of some specific transition metals
Contoh soal :
Sebuah pengangkat mobil hidrolik memiliki dua penghisap
denganluas penampang masing – masing A1 = 100 cm2 dan A2 =
2000 cm2 . Berapakah besar gaya minimal F1 yang harus diberikan
pada penampang A1 agar mobil dengan berat 15000 Newton dapat
diangkat ?.
Jawab :
p1 = p2
(F1/A1) = (F2/A2)
(F1/100) = (15000/2000)
F1 = 750N

21. Pipa pindah
Sebuah pipa pindah (siphon) adalah sebuah alat untuk
memindahkan cairan dari sebuah wadah yang tidak dapat
direbahkan. Pipa pindah tersebut beroperasi seperti pada gambar
dibawah ini. pipa tersebut mula-mula haruslah terisi, namun sekali
hal ini dilakukan maka cairan akan mengalir sampai tinggi
permukaan cairan dalam tabung berada di bawah permukaan
lubang bukaan

22. P1 + ½ ρ v1
2 + ρ g y1 = P2 + ½ ρ v2
2 + ρ g y2 = konstan
Karena permukaan cairan di bejana dan ujung selang C
berhubungan langsung dengan udara luar, maka tekanannya sama.
½ ρ v1
2 + ρ g y1 = ½ ρ v2
2 + ρ g y2 = konstan
Diameter lubang tabung jauh lebih besar daripada diameter lubang
selang, maka kecepatan penurunan permukaan cairan di tabung
jauh lebih kecil daripada kecepatan cairan yang dikeluarkan lubang
selang, maka kecepatan penurunan cairan di tabung diabaikan
(v=0)
ρ g y1 = ½ ρ v2
2 + ρ g y2 = konstan
g y1 = ½ v2
2 + g y2 = konstan
g y1 = ½ v2
2 + g y2 = konstan
v2
2 = 2g (y1 - y2)
dengan (y1 - y2) adalah perbedaan ketinggian antara permukaan
cairan di tabung, dengan ujung selang C, maka (y1 - y2) = d + h2

23. Misal
Sebuah pipa pindah mempunyai kaki pendek 20 cm dan kaki
panjang 68 cm. Mula-mula pipa tersebut diisi air kemudian kedua
ujungnya ditutup dengan jari. Setelah itu kaki pendeknya
dimasukkan terbalik ke dalam bak berisi air raksa sampai dasar bak.
Kemudian jari-jari penyumbat kedua bak dilepaskan. Ternyata air
raksa belum dapat keluar. Terpaksa harus ditambahkan air raksa ke
dalam bak tersebut. Sampai ketinggian berapa, air raksa dari bak
dapat mengalir keluar dari pipa pindah tersebut ? (dalam kasus ini
memancing air raksa agar keluar)
Misalkan air raksa di dalam bak ditambahkan sampai ketinggian x,
sehingga kaki pendek terisi penuh oleh air raksa. Agar air raksa
mengalir ke kaki panjang, maka :

24. LANJUTAN
p1 > p2
po -ρ g (h1 - x) > po - ρ g h2
13,6 . (20 - x) > 1 x 68
x > 15 cm
Jadi agar air raksa dapat keluar melalui pipa panjang, maka tinggi air
raksa di dalam bak minimal 15 cm.

25. Hukum Archimedes
Gambar di atas memperlihatkan batu yang diukur di udara dan di dalam
air. Berdasarkan hasil pembacaan pada alat ukur yang digunakan,
diketahui sebuah pir yang diukur dalam air lebih ringan dibanding jika
diukur diudara. Mengapa demikian ? Menurut Archimedes ketika berada
di dalam air, batu mendapat gaya apung ke atas sehingga terasa lebih
ringan. Ketika di udara, batu memiliki berat yang sesungguhnya.
Apabila Anda lihat hasil percobaan yg telah dilakukan, ternyata gaya
apung sama dengan berat benda di udara dikurangi dengan berat benda di
dalam air

26. FA = wu–wa
FA = gaya apung atau gaya ke atas (N),
wu = gaya berat benda di udara (N),
wa = gaya berat benda di dalam air (N)
Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian
dalam suatu fluida akan mendapatkan gaya angkat ke atas
yang sama besar dengan berat fluida fluida yang
dipindahkan. Besarnya gaya ke atas menurut Hukum
Archimedes ditulis dalam persamaan :

27. Fa = ρ v g
Keterangan :
Fa = gaya ke atas (N)
V = volume benda yang tercelup (m3)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (N/kg)
Hukum Archimedes menyatakan bahwa, sebuah benda yang
tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan
mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair
yang dipindahkannya.

28. Contoh soal :
Sebuah perahu panjangnya 3 m dan lebar 2 m berada di
permukaan danau. Ketika seseorang naik ke dalam perahhu,
perahu masuk ke dalam air sedalam 1 cm. Tentukan massa
orang tersebut !
Jawab :
Perahu setelah dinaiki seorang anak menyebabkan perahu masuk
ke dalam air sedalam 1 cm (0,01m)
w = Fa
mg = ρ. g . V
m = ρ.V = 1000. (2.3.0,001) = 60 kg

29. Hukum ini juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat
diturunkan dari hukum newton juga.
- Bila gaya archimedes sama dengan gaya berat W
maka resultan gaya = 0 dan benda melayang .
- Bila FA>W maka benda akan terdorong keatas akan
melayang.
- Bila FA<W maka benda akan terdorong kebawah dan
tenggelam.
Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang
tercelup ke dalam zat cair akan mengalami dua gaya,
yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke
atas (Fa) dari zat cair itu. Dalam hal ini ada tiga
peristiwa yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya
tersebut yaitu seperti berikut.

31. Tenggelam
Sebuah benda dikatakan tenggelam jika benda tersebut tercelup
seluruhnya dan berada di dasar suatu zat cair. Sebuah benda
akan tenggelam di dlam suatu zat cair jika berat benda (w) lebih
besar dari pada gaya ke atas (FA). Dengan kata lain, sebuah
benda akan tenggelam di dalam suatu zat cair jika massa jenis
benda lebih besar dari pada massa jenis zat cair dan volume
benda sama dengan volume zat cair yang dipindahkan (VA =
Vf), sehingga ketika benda tenggelam , berlaku persamaan
berikut.
w > Fa
ρb X Vb X g > ρa X Va X g
ρb > ρa
Volume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat
massa zat cair (ρ).

32. 8.3
Melayang
Sebuah benda dikatakan melayang jika benda tersebut tercelup
seluruhnya tetapi tidak mencapai dasar dari zat cair tersebut. Suatu
benda akan melayang di dalam suatu zat cair jika berat benda (w)
sama dengan gaya ke atas (FA). Jadi dalam keadaan melayang,
massa jenis benda (rb) sama dengan massa jenis zat cair (rf) dan
volume benda sama dengan volume zat cair yang dipindahkan (Vb
= Vf), sehingga ketika benda melayang berlaku persamaan berikut.
w = Fa
ρb X Vb X g = ρa X Va X g
ρb = ρa
Pada 2 benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku
:
(FA)tot = Wtot
rc . g (V1+V2+V3+V4+…..) = W1 + W2 + W3 + W4 +…..

33. 8.3
Terapung
Sebuah benda dikatakan terapung jika enda tersebut tercelup
sebagian di dalam zat cair. Dalam keadaan terapung , volume benda
yang tercelup dalam zat cair lebih kecil dari pada volume benda
(Vb > Vf). Pada kasus benda terapung, berat benda (w) sama
dengan gaya ke atasnya(FA). Oleh karena itu , dalam keadaan
terapung massa jenis benda (rb) lebih kecil dari pada massa jensi
zat cair(rf). Sehingga dalam keadaan ini berlaku persamaan berikut.
w = Fa
ρb X Vb X g = ρa X Va X g
ρb < ρa
Misal : Sepotong gabus ditahan pada dasar bejana berisi zat cair,
setelah dilepas, gabus
tersebut akan naik ke permukaan zat cair (terapung) karena :
FA > W
rc . Vb . g > rb . Vb . g
rc $rb

34. Selisih antara W dan FA disebut gaya naik (Fn).
Fn = FA - W
Benda terapung tentunya dalam keadaan setimbang,
sehingga berlaku :
FA’ = W
rc . Vb2 . g = rb . Vb . g
FA’ = Gaya ke atas yang dialami oleh bagian benda
yang tercelup di dalam zat cair.
Vb1 = Volume benda yang berada dipermukaan zat
cair.
Vb2 = Volume benda yang tercelup di dalam zat
cair.
Vb = Vb1 + Vb 2
FA’ = rc . Vb2 . g
8.3

35. Soal :
1. Sebuah bola terapung pada zat cair yang massa jenisnya 1200
kg/m3. Bila diketahui bagian benda yang berada di udara 1/5 dari
volume benda, tentukan massa jenis benda tersebut !
2. Sebuah beban bermassa 200 g diletakkan di atas kubbus yang
terbuat dari kayu sehingga kubus tepat melayang di dalam air. Jika
beban diangkat, kubus akan terapung dengan bagian atas
kubus berada 2 cm di atas permukan air. Tentukan panjang sisi
kubus tersebut !

36. 8.3
Tekanan Hidrostatis
Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air.
Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fluida tak bergerak. Tekanan
hidrostatis yang dialami oleh suatu titik di dalam fluida
diakibatkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas titik
tersebut. Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar tabung
adalah p, menurut konsep tekanan, besarnya p dapat dihitung dari
perbandingan antara gaya berat fluida (F) dan luas permukaan
bejana (A).
Gaya berat fluida merupakan perkalian antara massa
fluida dengan percepatan gravitasi Bumi, ditulis :

37. 8.3
Oleh karena m = ρ.V persamaan tekanan oleh
fluida dituliskan sebagai p =
Volume fluida di dalam bejana merupakan hasil
perkalian antara luas permukaan bejana (A) dan
tinggi fluida dalam bejana (h). Oleh karena itu,
persamaan tekanan di dasar bejana akibat fluida
setinggi h dapat dituliskan menjadi : P = = ρ.g.h
Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan
ph, persamaannya dituliskan sebagai berikut :
Dengan : Ph = Tek anan hidrostatis (N/m2)
Ph = ρ.g.h ρ = Massa jenis (kg/m3)
g = Percepatan
gravitasi (m/s2)
h = Ketinggian (m)

38. 8.3
Semakin tinggi dari permukaan Bumi, tekanan udara akan
semakin berkurang. Sebaliknya, semakin dalam Anda menyelam
dari permukaan laut atau danau, tekanan hidrostatis akan semakin
bertambah. Mengaa demikian? Hal tersebut disebabkan oleh gaya
berat yang dihasilkan oleh udara dan zat cair. Anda telah
mengetahui bahwa lapisan udara akan semakin tipis seiring
bertambahnya ketinggian dari permukaan Bumi sehingga tekanan
udara akan berkurang jika ketinggian bertambah. Adapun untuk zat
cair, massanya akan semakin besar seiring dengan bertambahnya
kedalaman. Oleh karena itu, tekanan hidrostatis akan bertambah
jika kedalaman bertambah.
Manometer Pipa Terbuka
Manometer pipa terbuka adalah alat pengukur tekanan gas yang
paling sederhana. Alat ini berupa pipa berbentuk U yang berisi zat
cair. Ujung yang satu mendapat tekanan sebesar p (dari gas yang
hendak diukur tekanannya) dan ujung lainnya berhubungan dengan
tekanan atmosfir (p0).

39. Barometer
Barometer raksa ini ditemukan pada 1643 oleh Evangelista
Torricelli, seorang ahli Fisika dan Matematika dari Italia.
Barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara.
Barometer umum digunakan dalam peramalan cuaca, dimana
tekanan udara yang tinggi menandakan cuaca bersahabat,
sedangkan tekanan udara rendah menandakan kemungkinan
badai. Ia mendefinisikan tekanan atmosfir dalam bukunya
yang berjudul “A Unit of Measurement, The Torr” Tekanan
atmosfer (1 atm) sama dengan tekanan hidrostatis raksa
(mercury) yang tingginya 760 mm. Cara mengonversikan
satuannya adalah sebagai berikut.

40. LANJUTAN
8.4
ρ raksa × percepatan gravitasi Bumi × panjang raksa dalam
tabung atau
(13.600 kg/cm3 )(9,8 m/s2)(0,76 m) = 1,103 × 105 N/m2
Jadi, 1 atm = 76 cmHg = 1,013 × 105 N/m2
Pengukur Tekanan Ban
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan udara di dalam
ban. Bentuknya berupa silinder panjang yang di dalamnya terdapat
pegas. Saat ujungnya ditekankan pada pentil ban, tekanan udara
dari dalam ban akan masuk ke dalam silinder dan menekan pegas.
Besarnya tekanan yang diterima oleh pegas akan diteruskan ke
ujung lain dari silinder yang dihubungkan dengan skala. Skala ini
telah dikalibrasi sehingga dapat menunjukkan nilai selisih tekanan
udara luar (atmosfer) dengan tekanan udara dalam ban.

41. soal :
1. Sebuah tempa air berbentuk kubus memiliki panjang rusuk 60 cm
diisi 180 liter air (massa jenis air = 103 kg/m3). Jika g = 10 m/s2,
tentukan :
a. tekanan hidrostatik pada dasar kubus;
b. gaya hidrostatik pada dasar kubus;
c. gaya hidrostatik pada titik B yangberjarak 0,25 m dari permukaan
air.
2. Sebuah pipa U berisi dua cairan dengan kerapatan berbeda pada
keadaan setimbang. Di pipa sebelah kiri berisi minyak yang tidak
diketahui kerapatannya, di sebelah kanan berisi air dengan
kerapatan 1000 kg/m3. Bila selisih ketinggian di permukaan air
adalah h=13 mm dan selisih ketinggian antara minyak dan air
adalah 15 mm. Berapakah kerapatan minyak ?
3. Dalam sebuah bejana diisi air (ρ = 1000 kg/m3). Ketinggian
airnya adalah 85cm. Jika g = 10 m/s2 dan tekanan udara 1 atm, maka
tentukan :
a. tekanan hidrostatis di dasar bejana;
b. tekanan mutlak di dasar bejana.

42. 8.4
Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu
benda yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan
yang menyentuh benda itu. Apabila F = gaya (newton) dan L =
panjang (m), maka tegangan-permukaan, S dapat ditulis sebagai
S = F/L.
Definisi Tegangan Permukaan Cairan
Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan
zat cair untuk menegang,sehingga permukaannya seperti ditutupi
oleh suatu lapisan elastis.

43. 8.4
Penyebab Terjadinya Tegangan Permukaan
Partikel A dalam zat cair ditarik oleh gaya sama besar ke segala
arah oleh partikel-partikel di dekatnya.Partikel B di permukaan zat
cair hanya ditarik oleh partikel-partikel disamping dan
dibawahnya,hingga pada permukaan zat cair terjadi tarikan ke
bawah.
Penurunan Rumus
Rumus Tegangan Permukaan :
Ƴ = F/ d
Dalam Kasus ini d = 2l, sehingga
Ƴ = F /2 * l

44. Percobaan yang Terkait
8.4
Untuk lebih memahami Tegangan permukaan zat Dapat diamati
pada percobaan dengan menggunakan gelas yang berisi air
kemudian Diletakkan jarum diatasnya,maka jarum akan
mengapung.Apabila dicampur dengan deterjen,maka jarum akan
tenggelam.
Dan juga dapat diamati pada percobaan dengan menyiapkan
gabus yang dibentuk menyerupai perahu.Kemudian,apabila
diletakkan sabun dilekukan perahu tersebut,maka perahu akan
bergerak.
Penerapan Tegangan Permukaan dalam kehidupan
sehari – hari :
- mencuci dengan air panas jauh lebih bersih dibandingkan dengan
air yang bersuhu normal
- antiseptik yang dipakai untuk mengobati luka,selain dapat
mengobati luka juga dapat membasahi seluruh luka.

45. Tegangan permukaan menyebabkan Pertambahan
Tekanan Didalam gelombang atau Tetesan Zat Cair.
Tegangan permukaan menyebabkan suatu perbedaan tekanan
antara gelembung sabun atau tetesan zat cair bagian dalam dan
bagian luar. Suatu gelembung sabun terdiri permukaan film
berbentuk bola yang sangat rapat. Dengan suatu lapisan tipis dan
diantara zat cair. Tegangan permukaan menyebabkan film
cenderung untuk melakukan pengusutan, tetapi sebagaimana
gelembung menyusut, sebegitu juga ia menekan udara didalam,
menambah tekanan bagian dalam , ke titik yang mencegah
pengusutan lebih lanjut. Kita dapat memperoleh hubungan antara
tekanan jari – jari gelembung.

46. Tekanan didalam suatu gelembung
Tegangan permukaan menyebabkan suatu perbedaan tekanan
antara gelembung bagian dalam dan bagian luar sabun atau
tetesan zat cair. Gelembung sabun terdiri dari dua permukaan
film berbentuk bola dengan lapisan tipis diantara cairan,
karena tegangan permukaan, film tersebut cenderung
menyusut dalam suatu upaya untuk meminimalkan aerah
permukaan mereka. Tetapi sebagaimana gelembung mengerut
, begitu juga ia menekan udara didalamnya, akhirnya
menambah tekanan bagian dalam pada tingkat yang mencegah
pengusutan lebuh lanjut.

47. Kita dapat menarik suatu gambaran untuk kelebihan tekanan
didalam suatu gelembung pada persamaan radius R dan tegangan
permukaan γ pada zat cair tersebut. Pertama anggap bahwa tidak
ada tekanan dari luar. Setiap setengah dari gelembung sabun adalah
berada dalam ekualibirium. Tekanan – tekanan pada permukaan flat
sirkular dimana setengah ini bergabung dengan setengah atasuntuk
menambah tekanan pada tegangan permukaan dan mengurangi
tekanan untuk menekan udara didalam setengah bagian atas.
Bundaran dari lingkaran sepanjang tegangan permukaan adalah 2 μ
R (kita mengabaikan perbedaan kecil diantara jari – jari bagian
dalam dan bagian luar) jumlah tekanan tegangan permukaan untuk
masing – masing permukaan (inner dan outer) adalah γ = 2 μ R,
untuk jumlah dari (2 γ) (2 μ R). tekanan udara menekan kebawah,
tetapi tekanan resultan pada tekanan udara hanya pada tekanan
bawah saja, kesimpulannya adalah waktu tekanan μR2 , bidang
lingkaran dimana kedua paroh gelembung bertemu. Untuk
penjumlahan tekanan ini menjadi nol, kita harus membuat :
8.5

48. 8.5
(γ) (2 μ R) = ρ (μ R2 )
ρ = 4 μ R
Secara umum, tekanan luar gelembung bukanlah nol, tetapi
persamaan diatas masih memberikanperbedaan antara tekanan
outside dan inside (bagian dalam dan luar). Jika tekanan outside
adalah tekanan atmosfer ρa, maka
ρ - ρa = 4 γ (gelembung sabun)
R
Suatu tetesan zat cair hanya mempunyai satu film permukaan.
Karena itu tekanan ketegangan permukaan adalah γ (2 μ R),
setengah adalah untuk gelembung sabun :
ρ - ρa = 2γ (tetasan zat cair)
R

49. 8.5
Semakin kecil radius (jari – jari) dari gelembung atau tetesan,
semakin besarperbedaan tekanannya. Suatu tekanan yang besar
dibutuhkan untuk menekan air sampai menjadi celah – celah yang
kecil, karena air harus membentuk radius R yang paling ditekan.
Prinsip Dasar Pengaplikasian Tegangan Permukaan.
Tegangan permukaan terjadi karena permukaan zat cair cenderung
untuk menegang sehingga permukaannya tampak seperti selaput
tipis. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul
air. Agar semakin memahami penjelasan ini, perhatikan ilustrasi
berikut. Kita tinjau cairan yang berada di dalam sebuah wadah.

50. Molekul cairan biasanya saling tarik menarik. Di bagian dalam
cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain
di setiap sisinya; tetapi di permukaan cairan, hanya ada molekul-
molekul cairan di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada
molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan saling tarik menarik
satu dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol
pada molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya,
molekul cairan yang terletak dipermukaan ditarik oleh molekul
cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada
permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah.
Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan
yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas
permukaannya, dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang
menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup
oleh selaput elastis yang tipis. Fenomena ini kita kenal dengan
istilah Tegangan Permukaan.

51. Persamaan Tegangan Permukaan
Pada pembahasan sebelumnya, kita telah mempelajari konsep
tegangan permukaan secara kualitatif (tidak ada persamaan
matematis). Kali ini kita tinjau tegangan permukaan secara
kuantitatif. Untuk membantu kita menurunkan persamaan
tegangan permukaan, kita tinjau sebuah kawat yang
dibengkokkan membentuk huruf U. Sebuah kawat lain yang
berbentuk lurus dikaitkan pada kedua kaki kawat U, di mana
kawat lurus tersebut bisa digerakkan (lihat gambar di bawah).

52. Jika kawat ini dimasukan ke dalam larutan sabun, maka setelah
dikeluarkan akan terbentuk lapisan air sabun pada permukaan
kawat tersebut. Mirip seperti ketika dirimu bermain gelembung
sabun. Karena kawat lurus bisa digerakkan dan massanya tidak
terlalu besar, maka lapisan air sabun akan memberikan gaya
tegangan permukaan pada kawat lurus sehingga kawat lurus
bergerak ke atas (perhatikan arah panah). Untuk
mempertahankan kawat lurus tidak bergerak (kawat berada
dalam kesetimbangan), maka diperlukan gaya total yang
arahnya ke bawah, di mana besarnya gaya total adalah F = w +
T. Dalam kesetimbangan, F = gaya tegangan permukaan yang
dikerjakan oleh lapisan air sabun pada kawat lurus.

53. Misalkan panjang kawat lurus adalah l. Karena lapisan air sabun
yang menyentuh kawat lurus memiliki dua permukaan, maka gaya
tegangan permukaan yang ditimbulkan oleh lapisan air sabun
bekerja sepanjang 2l. Tegangan permukaan pada lapisan sabun
merupakan perbandingan antara Gaya Tegangan Permukaan (F)
dengan panjang permukaan di mana gaya bekerja (d). Untuk kasus
ini, panjang permukaan adalah 2l. Secara matematis, ditulis :

54. Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara Gaya
tegangan permukaan dengan Satuan panjang, maka satuan
tegangan permukaan adalah Newton per meter (N/m) atau dyne per
centimeter (dyn/cm).

55. Zat cair yang
bersentuhan
dengan udara
Suhu (oC)
Tegangan
Permukaan
(mN/m =
dyn/cm)
Air 0 75,60
Air 20 72,80
Air 25 72,20
Air 60 66,20
Air 80 62,60
Air 100 58,90
Air sabun 20 25,00
Minyak Zaitun 20 32,00

56. 8.6
Air Raksa 20 465,00
Oksigen -193 15,70
Neon -247 5,15
Helium -269 0,12
Aseton 20 23,70
Etanol 20 22,30
Gliserin 20 63,10
Benzena 20 28,90
LANJUTAN

57. Berdasarkan data Tegangan Permukaan, tampak bahwa suhu
mempengaruhi nilai tegangan permukaan fluida. Umumnya ketika
terjadi kenaikan suhu, nilai tegangan permukaan mengalami
penurunan (Bandingkan nilai tegangan permukaan air pada setiap
suhu. Lihat tabel). Hal ini disebabkan karena ketika suhu
meningkat, molekul cairan bergerak semakin cepat sehingga
pengaruh interaksi antar molekul cairan berkurang. Akibatnya nilai
tegangan permukaan juga mengalami penurunan
8.6

58. MENISKUS DAN KAPILARITAS
8.6
Gejala meniskus adalah kelengkungan permukaan suatu zat cair
di dalam tabung. Meniskus yang kita kenaldalam dunia fisika ada
meniskus cekung dan meniskus cembung. Apabila kita
menuangkan raksa ke dalam suatu tabung kaca dan air pada tabung
kaca lainnya, kemudian kita perhatikan bentuk permukaannya. Apa
yang kita dapatkan? kita akan mendapatkan bentuk kedua
permukaan seperti yang dilukiskan pada gambar berikut.
Meniskus cekung dan meniskus cembung

59. Gejala Meniskus
Jika pada lengkungan air dan raksa kita tarik garis lurus, maka garis
itu akan membentuk sudut θ terhadap dinding vertikal tabung kaca.
Sudut θ tersebut dinamakan sudut kontak. Oleh karena itu, sudut
kontak adalah sudut yang dibentuk antara permukaan zat cair
dengan permukaan dinding pada titik persentuhan zat cair dengan
dinding.
Gaya kohesi dan adhesi pada zat cair yang membasahi dinding dan
tidak membasahi dinding

60. Gaya Kohesi Dan Adhesi Pada Gejala Meniskus
8.6
Untuk menjelaskan memahami peristiwa tersebut, kita harus
mengingat kembali konsep gaya adhesi dan gaya kohesi. Akibat
adanya gaya kohesi antara partikel air (FA) lebih besar daripada
gaya adhesi antara partikel air dengan partikel kaca (Fk), maka
resultan kedua gaya (FR) arahnya keluar. Agar tercapai keadaan
yang seimbang, permukaan air yang menempel pada dinding kaca
harus melengkung ke atas.
Kelengkungan permukaan suatu zat cair di dalam tabung disebut
meniskus. Karena bentuknya cekung maka meniskus air dalam
bejana kaca dinamakan meniskus cekung. Sudut yang dibentuk
oleh kelengkungan air terhadap garis vertikal dinamakan sudut
kontak
θ. Besarnya sudut kontak untuk meniskus cekung lebih kecil dari
90°.

61. Bagaimana dengan bentuk kelengkungan permukaan raksa dalam
tabung? Gaya kohesi antara partikel-partikel raksa (FA) lebih kecil
daripada gaya adhesi antara partikel raksa dengan partikel kaca
(Fk), sehingga resultan kedua gaya (FR) mengarah ke dalam. Agar
tercapai keseimbangan, maka permukaan raksa yang menempel
pada dinding kaca harus tegak lurus terhadap gaya resultan FR.
Akibatnya permukaan raksa yang menempel pada tabung kaca
melengkung ke bawah dan disebut sebagai meniskus cembung.
Besarnya sudut kontak untuk meniskus cembung ini lebih besar
dari 90o.
Terdapat hubungan antara kemampuan membasahi air dengan
tegangan permukaan air. Makin kecil nilai tegangan permukaan
air, makin besar kemampuan air untuk membasahi benda. Makin
tinggi suhu air, makin kecil tegangan permukaan. Artinya makin
baik air tersebut untuk membasahi benda. Itulah sebabnya
mencuci dengan air panas dan air sabun hasilnya lebih bersih
daripada menggunakan air biasa, hal ini terjadi karena adanya
gejala meniskus.
8.6

62. Kapilaritas
8.6
Kapilaritas atau aksi kapiler adalah fenomena di mana permukaan
cairan yang diamati akan terangkat atau tertekan saat bersentuhan
dengan permukaan zat padat. Misalnya, permukaan air dalam gelas
minum yang bersih dipandang sedikit lebih tinggi di tepi, di mana
terjadi kontak dengan kaca, daripada di tengah.
Contoh Kapilaritas

63. 8.6
Kapilaritas adalah prinsip yang menjelaskan mengapa cairan
sering dapat menaiki zat lain. Fenomena ini juga kadang-kadang
digambarkan sebagai Sebuah contoh klasik dari tindakan yang
melibatkan handuk kertas dan genangan air tumpah “kapilaritas.”:
Ketika handuk dicelupkan ke dalam air, itu menyebabkan air naik.
Ini menjelaskan sejumlah besar peristiwa yang terjadi di alam, dari
bagaimana pohon berhasil mendapatkan air sepanjang jalan sampai
ke ujung mereka sampai cara di mana air tampaknya memanjat ke
atas pipa kapiler.
Ada beberapa faktor yang terlibat dalam aksi kapiler. Yang
pertama adalah kohesi, kecenderungan molekul zat untuk tetap
bersama-sama. Air adalah unsur kohesif, dengan tingkat kohesi
yang menciptakan tegangan permukaan tingkat tinggi. Ketika air
tumpah di atas meja, ia cenderung untuk tetap bersatu membentuk
genangan air, daripada menyebar, karena kohesif.

64. 8.6
Faktor kedua adalah adhesi, kecenderungan beberapa zat yang
dapat ditarik antara zat yang berbeda. Pada contoh pohon dan air di
dalam tanah, cairan ditarik ke serat selulosa dalam batang pohon,
yang membentuk kapiler kecil yang dikenal sebagai xilem. Saat
melekat pada cairan, itu menciptakan meniskus, kurva kecil,
sepanjang tepi xilem. Tegangan permukaan pada dalam air
menyebabkan air untuk memanjat ke atas sebagai bentuk
meniskus, karena gaya adhesi antara molekul kayu dan air, dan
meniskus baru akan terbentuk saat air ditarik lebih jauh ke atas
pohon. Tanpa usaha dari, pohon dapat menarik air sepanjang jalan
sampai ke cabang-cabang dibagian atasnya.
Ketika kurva meniskus turun, menciptakan permukaan cekung,
cairan dikatakan tertarik pada zat itu”membasahi”, menciptakan
keadaan yang diperlukan untuk kapiler terjadi. Sebagai contoh
sederhana, membasahi, isi gelas dengan air dan perhatikan bentuk
meniskus.

65. Ini harus lebih tinggi pada sisi kaca,
dengan permukaan air di tengah-tengah
kaca yang umumnya akan lebih rendah.
Ketika bentuk permukaan cembung, cairan
tersebut tidak membasahi permukaan,
karena kohesi cairan lebih kuat daripada
kekuatan perekat yang mendorong
kapilaritas. Raksa adalah contoh dari cairan
yang tidak membasahi dinding.
8.6
LANJUTAN

66. Cair yang lebih rapat akan, semakin kecil kemungkinan untuk
menunjukkan kapilaritas. Hal ini juga jarang terjadi dengan cairan
yang memiliki tingkat yang sangat tinggi kohesi, karena molekul
individual dalam cairan ditarik lebih erat satu sama lain daripada ke
permukaan lawan. Akhirnya, kapiler juga akan mencapai titik
keseimbangan, di mana kekuatan adhesi dan kohesi adalah sama,
dan berat cairan akan menahan di tempat. Sebagai aturan umum,
semakin kecil tabung, semakin tinggi itu cairan akan ditarik.
8.6

67. TERIMA KASIH