Dokumen tersebut membahas tentang zat cair dan gas serta sifat-sifatnya. Zat cair dan gas dikelompokkan sebagai fluida yang memiliki sifat mengalir dan bentuknya yang tidak tetap, serta gaya tarik antar atom yang lemah sehingga memiliki banyak ruang kosong. Dokumen juga menjelaskan konsep tekanan hidrostatis, hukum Pascal, dan hukum Archimedes dalam mekanika fluida.

2. Zat yang ada di alam dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian,
yaitu: padat, cair dan gas. Zat cair dan gas memiliki satu
kesamaan yaitu bentuknya tidak tetap tergantung pada bentuk
dari tempatnya.
Selain itu zat cair dan gas juga memiliki gaya tarik antar atom
yang cukup lemah di banding dengan zat padat, memiliki banyak
ruang kosong karna jarak antar atomnya cukup renggang. Selain
sifat tersebut tentu saja zat cair dan gas memiliki kemampuan
dapat mengalir.
Zat yang memiliki sifat-sifat seperti di atas disebut dengan zat
alir atau fluida. Fluida terbagi atas dua bagian yaitu fluida statis
dan fluida dinamis.

3.  Arah Gaya dan Bentuk Permukaan Fluida Statis
FLUIDA STATIS
Salah satu sifat yang menarik dari fluida statis adalah adanya gaya
dorong yang dilakukan fluida terhadap dinding (bidang sentuh
antara fluida dengan benda) yang arahnya selalu tegak lurus
permukaan benda. Seperti yang diperlihatkan oleh Gambar 1.
Gambar 1. arah gaya dorong fluida statis

4. FLUIDA STATIS
 Massa Jenis
Salah satu besaran yang terpenting dalam fluida adalah massa
jenis. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai:
V
m


dengan ρ = massa jenis (kg/m3), m = massa benda (kg) dan V =
Volume benda (m3).
Massa jenis suatu benda (zat) dengan benda yang lain berbeda-
beda. Dalam satu jenis zat, meskipun bentuknya berbeda –
beda, selama terbuat dari jenis yang sama maka massa jenisnya
akan tetap sama

5. FLUIDA STATIS
 Tekanan
Besarnya tekanan yang diberikan fluida terhadap permukaan
benda bergantung pada besarnya gaya dorong fluida dan luas
permukaan. Secara matematis dapat dituliskan sebagai:
A
F
P 
Dengan P = Tekanan (Pascal = Pa = N/m2), F = Gaya (N) dan A =
Luas Permukaan (m2).
Selain Pascal (Pa), satuan tekanan juga sering dinyatakan dalam
satuan atm (atmosfir). 1 atm = 1,01 x 105 Pa.

6.  Tekanan Hidrostatis
FLUIDA STATIS
Salah satu sifat menarik dari zat cair statis adalah adanya tekanan
tekanan pada benda yang dicelupkan pada zat cair tersebut.
Tekanan ini muncul karena benda menahan berat zat cair di
atasnya. Tekanan jenis ini disebut tekanan hidrostatis.
Besarnya tekanan hidrostatis dapat dihitung menggunakan
persamaan:
gH
A
F
PH 


Dengan : g = gravitasi (m/s2) dan H = kedalaman (m)
Jika pada permukaan zat cair terdapat tekanan udara luar (P0) yang
umumnya bernilai 1 atm, maka tekanan hidrostatis pada kedalam h
adalah :
gh
P
PTotal 

 0

7. Widodo Budi Kurniawan, M.Sc
 Dua Zat Cair Dalam Pipa U
FLUIDA STATIS
Sifat zat cair yang menghasilkan tekanan hidrostatis dapat
digunakan untuk mengetahui massa jenis suatu zat cair lain
melalui metode pipa U, dengan syarat salah satu massa jenis zat
cairnya telah diketahui. Seperti pada Gambar 3.
Dengan menggunakan konsep
tekanan hidrostatis dan menerapkan
bahwa tekanannya pada pipa A =
pipa B, maka
B
A
A
B
B
A
A
HB
HA
h
h
gy
gh
P
gy
gh
P
P
P













0
0

8. Widodo Budi Kurniawan, M.Sc
Contoh Soal
Air dan oli yang tidak bercampur dimasukkan ke dalam pipa U.
Dalam kondisi setimbang, posisi air dan oli seperti pada Gambar.
H = 15 cm dan h = 2 cm. Jika massa jenis air 1000 kg/m3 . Hitung
massa jenis oli dan massa oli yang dituang jika diameter pipa 2
cm?
3
/
867
15
13
.
1000
.
m
kg
h
h
oli
air
air
oli






9. Widodo Budi Kurniawan, M.Sc
FLUIDA STATIS
 Hukum Pascal
Hukum Pascal berbunyi “ bahwa tekanan yang bekerja pada fluida
statis dalam wadah tertutupakan diteruskan ke segala arah dan
sama besar”.
Salah satu penerapan dari hukum Pascal adalah dongkrak hidrolik.
1
2
1
2
1
2
A
A
F
F
P
P


Gambar 4. Bejana tertutup

10. Widodo Budi Kurniawan, M.Sc
FLUIDA STATIS
 Hukum Archimedes
Setiap benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan mendapat
gaya ke atas (Bouyant force) yang besarnya sebesar berat fluida
yang dipindahkan oleh benda tersebut. Pernyataan ini dikenal
dengan hukum Archimedes.
Besarnya gaya ke atas tersebut secara matematis dapat dinyatakan
sebagai:
g
V
g
m
F f
f
f
A .
.
. 


Dengan FA = Gaya Bouyant (N), ρf = massa jenis fluida (kg/m3), Vf
= Volume Fluida (m3) yaitu volume benda yang tercelup dalam
fluida.
Selain itu besar gaya ke atas ( gaya apung) dapat dinyatakan
sebagai :
fluida
di
udara
di
A W
W
F 

W = Berat (m.g) = (kg)

11. Widodo Budi Kurniawan, M.Sc
FLUIDA STATIS
 Mengapung, Melayang dan Tenggelam
 Mengapung terjadi jika massa jenis benda (ρbenda ) < ρfluida
 Melayang terjadi jika massa jenis benda (ρbenda ) = ρfluida
 Tenggelam terjadi jika massa jenis benda (ρbenda ) > ρfluida

12. Widodo Budi Kurniawan, M.Sc
Contoh Soal
Archimedes diminta oleh sang Raja untuk menentukan apakah
mahkota Raja terbuat dari emas murni atau tidak. Archimedes
memecahkan permasalahan ini dengan menimbang berat
mahkota di udara dan selanjutnya di dalam air, seperti pada
gambar. Anggap skala yang terbaca 7,84 N di udara dan 6,84 N
di dalam air. bagaimanakah archimedes menerangkan perihal
bahan pembuat mahkota kepada sang Raja, jika massa jenis
emas = 19,3 103 kg/m3 .
3
3
4
4
3
/
10
84
,
7
10
.
10
84
,
7
.
.
10
1
10
.
10
1
.
1
84
,
6
84
,
7
'
m
kg
x
g
V
g
m
V
m
sehingga
V
V
g
V
W
W
F
b
b
b
b
b
f
f
f
f
A
















Jadi Mahkota tidak murni terbuat dari emas.

13. Widodo Budi Kurniawan, M.Sc
FLUIDA STATIS
 Tegangan Permukaan
Mengapa jarum yang perlahan-lahan kita letakkan di atas
permukaan air tidak tenggelam???? Padahal massa jenis jarum
lebih besar daripada massa jenis air.
Hal ini terjadi karena permukaan fluida mirip dengan sebuah
membran yang direntangkan, sehingga permukaan fluida menarik
benda pada tepinya dengan gaya yang sejajar permukaan.
Besarnya gaya tarik fluida pada tempat kontak dengan zat padat
adalah:
L
F 

Dengan F= gaya oleh permukaan fluida (N)
γ = konstanta yang dikenal dengan tegangan permukaan (m)
L= panjang garis kontak antara permukaan fluida dengan zat
padat (N/m)

14. Widodo Budi Kurniawan, M.Sc
Viskositas (Kekentalan)
Viskositas adalah besaran yang mengukur kekentalan suatu fluida. Pada
kajian sebelumnya kita menganggap fluida tidak kental. Akan tetapi,
pada hakekatnya semua fluida memiliki kekentalan termasuk gas.
Salah satu metode untuk mengukur kekentalan adalah dengan
menggunakan hukum Stoke. Benda yang bergerak dalam fluida akan
mendapat gaya gesek yang bergantung pada kecepatan relatif benda
terhadap fluida serta bentuk benda. Untuk benda berbentuk bola
besarnya gaya gesek yang memenuhi hukum Stoke adalah:
rv
fs 
6

Dengan fs = gaya gesek pada benda oleh fluida atau gaya Stoke
(N)
η = koefisien viskositas
r = jari-jari bola
v = kelajuan relatif bola terhadap fluida (m/s)

15. Widodo Budi Kurniawan, M.Sc
Viskositas (Kekentalan)
Jika benda berbentuk bola dijatuhkan ke
dalam fluida, mula-mula bergerak
dengan kecepatan yang makin besar
karna adanya percepatan gravitasi.
Namun, suatu saat kecepatannya tidak
berubah lagi. Kecepatan ini dikenal
dengan kecepatan terminal.
Pada saat tercapainya kecepatan
terminal, maka besarnya ketiga gaya
adalah setimbang (seperti pada gambar).
Dengan menerapkan hukum I Newton
kita dapat menghitung besarnya gaya
Stoke dan koefisien viskositasnya yaitu:
v
g
r f
b
9
)
(
2 2






16.  Alirannya tunak
 Tidak terjadi rotasional
 Tak termampatkan
 Bukan aliran kental
Adalah bagian dari mekanika fluida yang membahas gerak zat alir.
Untuk menyederhanakan permasalahan, zat alir yang dibahas
dianggap zat alir ideal, yaitu;
Persamaan Kontinuitas
“pada zat alir tak termampatkan berlaku hubungan hasil kali laju
aliran dan luas penampang adalah konstan”

17. Zat alir tidak termampatkan, maka ρ1 = ρ2 dengan
demikian A1v1 = A2v2
Av = konstan
Persamaan kontinuitas
dimana disebut flux volum (debit)
Tinjau dua buah
pipa dengan
ukuran berbeda
disambung, dan
dialrkan air,
seperti pada
gambar

18. Berlaku hubungan berikut:
A1ΔL1 = A2ΔL2 = ΔV
(volume konstan)
Kerja dari gaya total:
W = (p1 – p2)ΔV
=
Energi mekanik:
W = ΔEK + ΔEP
atau Persamaan “Bernoulli” berlaku
pada zat alir yang bergerak

19. 1. Sebuah pipa berdiameter 20 cm disambung dengan pipa yang
berdiameter 5 cm. Bilamana pada pipa besar dialirkan air
dengan laju 8 m/s, berapakah kecepatan pada pipa kecil ?
2. Sebuah kolam berukuran panjang 5 meter x 3 meter x 80 cm.
Pada dinding bagian bawah dilengkapi dengan pipa pembuangan
berdiameter 8 cm. ¾ bagian kolam berisi air, bilamana untuk
mengosongkan kolam di butuhkan waktu 30 menit. Tentukan
kecepatan air yang keluar dari saluran pembuangan !

20. Referensi: Abdullah,M. 2016. Fisika Dasar I. Kampus Ganesa ITB