Fluida Statis – Zat yang bisa mengalir disebut cairan. Cairan adalah jenis cairan yang densitasnya mendekati padatan.
Posisi partikel lebih terentang karena gaya interaksi antara partikel lemah. Gas juga merupakan cairan yang interaksinya antar partikel sangat lemah sehingga diabaikan.
Cairan dapat dilihat sebagai sistem partikel dan kita dapat mempelajari sifat-sifatnya menggunakan konsep mekanika partikel. Ketika cairan mengalami geser, cairan siap mengalir.
Jika kita mengamati cairan statis dalam kendi air, misalnya. Berdasarkan uraian di atas, fluida statis dibahas dalam artikel ini.
Pengertian Fluida Statis
Cairan adalah zat yang bisa mengalir. Kata cair termasuk cairan, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir. Di sisi lain, batu dan benda keras atau semua zat padat tidak terbagi menjadi cairan karena tidak dapat mengalir.
Susu, minyak pelumas, dan air adalah contoh zat cair. dan Semua zat cair dapat digabungkan menjadi cairan karena sifatnya, yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lain.
Selain cairan, gas juga mengandung cairan. Zat gas juga bisa mengalir dari satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin adalah contoh udara yang bergerak dari satu tempat ke tempat lain.
Cairan adalah zat yang bisa mengalir di bawah tekanan dan berubah bentuk (bisa dikompres). Jadi yang ada dalam cairan itu adalah cairan dan gas.
Perbedaan antara cairan dan gas terletak pada kompresibilitas atau kekompakannya. Gas sedikit dikompresi, sedangkan cairan tidak dapat dikompresi.
Dilihat dari keadaan fisiknya, cairan terdiri dari cairan statis atau hidrostatik, yaitu pemeriksaan cairan atau cairan stasioner (stasioner) dan cairan dinamis atau hidrodinamika, yaitu pemeriksaan cairan atau cairan bergerak.
Hidrodinamika yang secara khusus berhubungan dengan aliran gas dan udara disebut aerodinamika.
Pengertian fluida statis adalah fluida yang berada dalam fase diam (fluida) atau fluida dalam keadaan gerak, tetapi tidak ada perbedaan kecepatan antara partikel fluida, atau dapat dikatakan bahwa partikel fluida bergerak dengan kecepatan seragam bahwa mereka tidak memiliki kekuatan geser.
Contoh-contoh fenomena fluida statis dapat dibagi menjadi fenomena statis sederhana dan tidak sederhana.
Contoh cairan yang tetap ada adalah air dalam bak yang tidak terkena gaya seperti angin, panas, dll., Yang menyebabkan air bergerak.
Contoh cairan statis yang tidak mudah adalah air sungai, yang memiliki kecepatan seragam untuk setiap partikel dalam lapisan yang berbeda dari permukaan ke dasar sungai.
Sifat Fluida Statis
Sifat fisik cairan dapat ditentukan dan dipahami lebih tepat (statis) saat diam. Sifat fisik cairan statis meliputi:
Massa Jenis
Apakah Anda pernah membandingkan berat antara kayu dan besi? Benarkah besi lebih berat dari kayu? Pernyataan ini tentu saja tidak benar, karena balok kayu yang besar jauh lebih berat daripada bola besi.
Pernyataan yang benar untuk perbandingan antara kayu dan besi, yaitu besi, lebih rapat daripada kayu.
Anda pasti akan ingat bahwa setiap objek memiliki kepadatan massa yang berbeda dan merupakan sifat dari objek tersebut.
Dalam fisika, ukuran kerapatan (densitas) benda-benda homogen disebut kerapatan, yaitu massa per satuan volume.
Densitas adalah ukuran massa masing-masing satuan volume suatu benda. Semakin tinggi kepadatan suatu benda, semakin besar massa setiap volume.
Kepadatan rata-rata dari setiap objek adalah massa total dibagi dengan volume total.
Objek dengan kepadatan lebih tinggi (mis. Besi) memiliki volume lebih kecil dari objek dengan massa yang sama dengan kepadatan lebih rendah (mis. Air). Satuan kepadatan SI adalah kilogram per meter kubik (kg · m-3).
Fungsi kepadatan untuk penentuan zat. Setiap zat memiliki kepadatan yang berbeda. Dan suatu zat memiliki kepadatan yang sama terlepas dari massa dan volumenya.
Kepadatan ditulis secara matematis sebagai berikut.
ρ = m / V.
Informasi:
m = massa (kg atau g),
V = volume (m3 atau cm3) dan
ρ = kepadatan (kg / m3 atau g / cm3).
Jenis bahan dan kerapatannya tercantum dalam tabel berikut.
Tegangan Permukaan
Ketegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekul cairan pada permukaan cairan.
Dalam cairan, satu molekul dikelilingi oleh molekul lain, tetapi pada permukaan cairan tidak ada molekul lain di atas molekul cair.
Hal ini menyebabkan kekuatan pemulihan menarik molekul ketika molekul diangkat menjauh dari permukaan oleh molekul di bagian bawah permukaan cair.
Sebaliknya, ketika molekul ditekan ke permukaan cairan, dalam hal ini dengan jarum atau pisau cukur, molekul bawah tanah memberikan gaya pemulihan ke atas sehingga kekuatan pemulihan dapat membantu jarum atau pisau cukur tetap berada di permukaan air, tanpa tenggelam.
Kekuatan ke atas untuk menopang jarum atau pisau cukur agar tidak tenggelam adalah dengan melipatgandakan koefisien tegangan permukaan dengan dua kali panjang jarum. Panjang jarum di sini adalah permukaan yang bersentuhan dengan cairan.
Kita dapat menyimpulkan bahwa memahami tegangan permukaan adalah kecenderungan permukaan cairan menjadi tegang, sehingga permukaan tampaknya ditutupi oleh lapisan elastis.
Kapilaritas
Untuk membahas kapilaritas, pertimbangkan tabung gelas berdiameter kecil (tabung kapiler) yang berakhir secara terbuka saat dimasukkan ke dalam wadah berisi air.
Kita bisa melihat bahwa permukaan air di pipa meningkat. Hasil lainnya ketika kita mencelupkan tabung ke dalam wadah berisi merkuri.
Permukaan merkuri dalam bejana turun atau lebih rendah dari permukaan merkuri dalam bejana. Gejala-gejala ini disebut gejala kapiler.
Dalam hal ini tabung yang digunakan adalah tabung kapiler. Oleh karena itu, gejala kapilaritas adalah gejala naik turunnya cairan dalam tabung kapiler.
Permukaan cekung atau cembung disebut meniskus. Permukaan air di dinding kaca berbentuk cekung disebut cekung meniskus, sedangkan permukaan cembung merkuri disebut convex meniscus.
Penyebab gejala kapiler adalah adhesi dan kohesi. Kohesi adalah daya tarik antar molekul dari jenis yang sama.
Gaya ini menciptakan zat-zat yang tidak bisa terikat bersama karena molekul saling tolak. sedangkan adhesi adalah kekuatan yang menarik antara molekul-molekul dari berbagai jenis.
Kekuatan ini menyebabkan satu zat melekat dengan baik pada yang lain karena molekul-molekulnya saling tarik atau menempel.
Dengan gejala kapilaritas dalam air, air dalam tabung kapiler meningkat karena adhesi antara partikel air dan gelas lebih besar daripada kohesi antara partikel air.
Sebaliknya, dalam hal gejala kapilaritas merkuri, daya rekat merkuri ke kaca lebih rendah daripada kohesi antara partikel merkuri.
Oleh karena itu, sudut kontak antara merkuri dan dinding kaca lebih besar dari sudut kontak air dengan dinding kaca.
Menambah atau mengurangi cairan dalam tabung kapiler yang disebabkan oleh tegangan permukaan yang bekerja pada jumlah kontak antara cairan dan tabung.
Berikut adalah beberapa contoh yang menunjukkan gejala kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari:
- Minyak tanah naik melalui sumbu tungku sehingga tungku bisa menyala.
- Kain dan kertas bisa menyedot cairan.
- Air dari akar dapat naik melalui batang kayu di batang pohon.
Selain keuntungan, kapilaritas juga dapat menyebabkan masalah berikut:
- Air hujan merembes keluar dari dinding luar, sehingga dinding bagian dalam juga basah.
- Air dari dinding bagian bawah rumah merembes melalui batu bata sehingga dinding rumah menjadi lembab.
Viskositas
Viskositas adalah ukuran resistensi fluida, yang berubah dengan tekanan dan tekanan. Dalam kehidupan sehari-hari (dan hanya untuk cairan) viskositas adalah “ketebalan” atau “gesekan internal”.
Oleh karena itu, air yang “tipis” memiliki viskositas yang lebih rendah, sedangkan madu yang “kental” memiliki viskositas yang lebih tinggi.
Sederhananya, semakin rendah viskositas cairan, semakin besar pergerakan cairan.
Viskositas menggambarkan hambatan aliran internal fluida dan dapat dilihat sebagai ukuran perpindahan fluida.
Semua cairan (kecuali superfluida) tahan terhadap tekanan dan karenanya disebut sebagai kental. Cairan tanpa hambatan tekanan dan tegangan disebut cairan ideal.
Tekanan
Tekanan (P) adalah unit fisik untuk menyatakan atau menyebutkan hasil gaya (F) dengan luas (A), satuan tekanan yang digunakan untuk mengukur kekuatan benda gas dan benda cair.
Untuk lebih tepatnya, tekanan adalah hasil bagi antara gaya (F) dan luas penampang (A).
Dengan asumsi bahwa semakin besar gaya yang diterapkan, semakin besar tekanan, tetapi sebaliknya jika luas penampang besar.
Pertimbangkan persamaan berikut:
p = F / A.
Informasi:
F = force (N),
A = permukaan (m2) dan
p = tekanan (N / m2 = Pascal).
Tekanan Mutlak
Tekanan absolut adalah tekanan dari jumlah total yang dialami objek atau objek. Berkenaan dengan pemahaman ini, dapat dinyatakan bahwa:
Dengan informasi berikut:
P = tekanan absolut (Pa)
P_o = tekanan udara luar (Pa)
P_h = tekanan hidrostatik (Pa)
Hukum Pascal
Hukum Pascal adalah: “Tekanan yang diberikan pada cairan di ruang tertutup berlanjut ke arah yang sama di semua arah.”
Penerapan hukum Pascal ditunjukkan pada gambar berikut:
Informasi:
F1 = gaya pada permukaan A1 (N)
F2 = gaya pada permukaan A2 (N)
A1 = permukaan 1 (m2)
A2 = permukaan 2 (m2)
d1 = diameter permukaan 1
d2 = diameter permukaan 2
Perangkat yang menggunakan prinsip kerja hukum Pascal dijelaskan sebagai berikut:
- Dongkrak hidrolik
- Rem hidrolik
- Mesin hidrolik untuk pengangkatan
Hukum Archimedes
Kapal laut terbuat dari logam. Jika Anda memasukkan logam ke dalam air, pasti akan tenggelam.
Tetapi mengapa sebuah kapal bisa berenang walaupun bisa memuat cukup banyak barang dan manusia?
Fenomena ini dapat dijelaskan oleh hukum Archimedes.
Archimedes adalah seorang ilmuwan yang hidup sebelum SM (287-212 SM). Archimedes telah menemukan tekanan ke atas atau daya apung yang terjadi pada benda yang berada dalam cairan (air). Pandangan Archimedes dapat dirumuskan sebagai berikut:
“Ketika suatu benda dimasukkan ke dalam cairan, objek merasakan gaya apung yang sesuai dengan berat cairan yang dipindahkan.”
Pada gambar di atas, sebuah balok dimasukkan ke dalam air. Ketika volume jet tenggelam, cairan bergerak dengan volume VT, yang juga berarti bahwa tekanan yang dirasakan oleh jet naik:
FA = air cair yang dipindahkan
FA = mair g
FA = ρag VT
Archimedes memaksa arah ke atas, maka efeknya mengurangi berat objek yang terbenam. Pengaruh ini dapat dirumuskan sebagai berikut.
FA = w −w ’
Dengan: FA = gaya tekanan ke atas (N)
w = berat benda di udara (N)
w ‘= berat benda dalam air (N)
Contoh Soal
Sebuah benda yang ditimbang di udara memiliki 12 N, tetapi ketika ditimbang dalam air ternyata beratnya hanya 8 N. Tentukan volume objek!
Dikenal:
w = 12 N ρa = 1 g / cm³
w ‘= 8 N g = 10 m / s 2
Ditanyakan:
Vbenda =?
Menjawab:
ρa = 1 g / cm³ = 1 x 10 & supmin; 3/10 & supmin; ? = 1000 kg / m³
Kemampuan mengapung
FA = w –w ’
12 N – 8 N = 4 N.
Volume benda
FA = ρag VT
VT = FA / ρag
= 4 / 1000.10 = 4.10-4 m3
Keberadaan Benda
Apa gaya Archimedes mengurangi berat badan? Anda melihat banyak peristiwa dalam kehidupan sehari-hari.
Ketika suatu benda diletakkan dalam cairan atau air, ada tiga kondisi yang memungkinkan: tenggelam, berenang dan berenang.
- Benda mengambang
Suatu benda dikatakan mengambang ketika gaya ke atas lebih besar dari berat benda. Hanya sebagian kecil dari benda yang masuk ke dalam air. Densitas fluida lebih besar dari densitas suatu benda.
- Benda terbang
Benda melayang ketika semua benda terendam air tetapi tidak menyentuh tanah. Tekanan ke atas sesuai dengan berat benda. Kerapatan suatu benda berhubungan dengan kerapatan suatu cairan.
- Tenggelamkan benda
Benda tenggelam karena gravitasi benda lebih besar dari dan di atas gaya tekan. Daya apung tidak lagi cukup kuat untuk menahan gravitasi sehingga benda jatuh ke bagian bawah cairan.
Istilah benda mengambang, tenggelam dan mengambang.
Contoh masalah
Tabung kosong dengan massa 2 kg memiliki volume 2,10-2 m3. Tabung kemudian diisi dengan timbal dan ditempatkan di dalam air. Berapa massa timbal maksimum untuk pipa untuk mengapung?
Penyelesaian:
Catatan: Hemat = 2 kg
V = 2.10-2 m3
ρa = 1000 kg / m3
Ditanyakan: poor =?
Jawabannya :
Tekanan Hidrostatis
Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak lurus terhadap permukaan datar dan dibagi oleh permukaan pesawat. Secara matematis, persamaan tekanan ditulis sebagai berikut.
p = F / A.
Informasi:
F = force (N),
A = permukaan (m2) dan
p = tekanan (N / m2 = Pascal).
Persamaan di atas menyatakan bahwa tekanan p berbanding terbalik dengan permukaan medan di mana gaya bekerja.
Dengan kekuatan besar yang sama, area kecil menerima tekanan lebih besar daripada area besar.
Bisakah Anda memberikan beberapa contoh tentang bagaimana istilah pencetakan digunakan dalam kehidupan sehari-hari?
Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan hidrostatik disebabkan oleh cairan tidak bergerak.
Tekanan hidrostatik yang dialami suatu titik dalam cairan disebabkan oleh gravitasi cairan yang berada di atas titik tersebut.
Jika besarnya tekanan hidrostatik di bagian bawah silinder adalah p sesuai dengan konsep tekanan, besarnya p dapat dihitung dari rasio antara gravitasi fluida (F) dan permukaan kapal (A).
p = F / A.
Gravitasi cair adalah produk dari massa cairan dan percepatan gravitasi
p = massa x gravitasi bumi / A.
Karena m = ρV, persamaan tekanan melalui fluida ditulis sebagai berikut
p = ρVg / A.
Volume cairan di kapal adalah produk dari produk antara permukaan kapal (A) dan ketinggian cairan di kapal (h). Oleh karena itu, persamaan tekanan di bagian bawah kapal karena cairan hingga h dapat ditulis sebagai berikut :.
p = ρ (Ah) g / A = ρ h g
Ketika tekanan hidrostatik dilambangkan dengan ph, persamaan ditulis sebagai berikut.
ph = ρ gh
Informasi:
ph = tekanan hidrostatik (N / m2),
ρ = densitas cair (kg / m3),
g = percepatan gravitasi (m / s2) dan
h = kedalaman titik permukaan cairan (m).
Tekanan udara berkurang lebih tinggi dari permukaan bumi. Sebaliknya, semakin dalam Anda turun dari permukaan laut atau laut, tekanan hidrostatik meningkat.
Mengapa demikian? Ini disebabkan oleh gravitasi yang diciptakan oleh udara dan cairan.
Anda sudah tahu bahwa lapisan udara menjadi lebih tipis dengan meningkatnya ketinggian permukaan bumi, sehingga tekanan udara berkurang dengan meningkatnya ketinggian.
Dengan cairan, massa meningkat dengan meningkatnya kedalaman. Oleh karena itu tekanan hidrostatik meningkat dengan meningkatnya kedalaman.
Jawabannya:
- Tekanan hidrostatik di bagian bawah pipa yang berisi air:
Ph = pg = (1.000 kg / m³) (10 m / s²) (0,3 m) = 3.000 N / m²
- Tekanan hidrostatik di bagian bawah pipa yang mengandung merkuri:
Ph = pg = (13.600 kg / m³) (10 m / s²) (0,3 m) = 40.800 N / m²
- Tekanan hidrostatik di bagian bawah tabung dengan gliserin:
Ph = pg = (1.260 kg / m³) (10 m / s²) (0.3 m) = 3.780 N / m²
Prinsip tekanan hidrostatik diterapkan pada pengukur tekanan. Pengukur tekanan untuk mengukur tekanan gas meliputi:
Buka Manometer Pipa
Manometer untuk pipa terbuka adalah manometer gas paling sederhana. Alat ini adalah tabung berbentuk U yang berisi cairan.
Satu ujung berada di bawah tekanan p (dari gas yang tekanannya diukur) dan ujung lainnya terkait dengan tekanan atmosfer (p0).
Barometer
Barometer merkuri ini ditemukan pada tahun 1643 oleh Evangelista Torricelli, seorang ahli fisika dan matematika dari Italia. Barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara.
Barometer sering digunakan dalam prakiraan cuaca di mana tekanan udara tinggi menunjukkan cuaca bersahabat, sementara tekanan udara rendah menunjukkan kemungkinan badai.
Dia mendefinisikan tekanan atmosfer dalam bukunya “A Unit, The Torr”. Tekanan atmosfer (1 atm) sesuai dengan tekanan merkuri hidrostatik (merkuri), yang tingginya 760 mm. Unit dikonversi sebagai berikut:
ρ merkuri × percepatan gravitasi bumi × panjang merkuri dalam tabung atau (13.600 kg / cm³) (9,8 m / s²) (0,76 m) = 1,103 x 10? N / m²
1 atm = 76 cmHg = 1.013 × 10 5 N / m 2
Pengukur Tekanan Ban
Dengan alat ini tekanan udara di ban diukur. Bentuknya adalah silinder panjang dengan pegas di dalamnya.
Saat ujung ditekan ke katup ban, tekanan udara di dalam ban masuk ke silinder dan menekan pegas.
Tekanan yang diserap oleh pegas dipindahkan ke ujung silinder yang terhubung ke skala.
Skala ini dikalibrasi untuk menunjukkan perbedaan antara tekanan udara luar (atmosfer) dan tekanan udara di ban.
Demikian Pembahasan kita pada kali ini di edmodo.id tentang Fluida Statis. Nantikan Artikel Menaraik Lainya, tetap bersama kami. Terimaksih Semoga Membawa Manfaat.
“Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh”
Baca Juga :