FLUIDA STATIS KELAS XI

FLUIDA STATIS KELAS XI SEMESTER 2

Oleh

• Nur Samsudin, S.Pd.Fis
• SK, KD dan Indikator Materi Simulasi Soal
• Waktu: 4 x 45 menit

Standar Kompetensi (SK)

• Menerapkan konsep dan prinsip mekanika klasik sistem kontinu dalam menyelesaikan masalah.

Kompetensi Dasar (KD)

• Menganalisis hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statik dan dinamik serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

Indikator Materi Simulasi Soal

1. Mendefinisikan hukum utama hidrostatik.
2. Mendefinisikan hukum Pascal.
3. Mendefinisikan hukum Archimedes.
4. Mendefinisikan tegangan permukaan.
5. Mendefinisikan kapilaritas.
6. Menerapkan hukum-hukum pada fluida statik dalam kehidupan sehari-hari.

Definisi Fluida

• Fluida (zat alir) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya zat cair dan gas.
• Fluida dibagi menjadi dua kategori:
  • Fluida Statis: Fluida dalam keadaan diam.
  • Fluida Dinamis: Fluida dalam keadaan mengalir.

TEKANAN HIDROSTATIS

• Tekanan Hidrostatis (Ph): Adalah tekanan yang dilakukan zat cair pada bidang dasar tempatnya.
• Paradox Hidrostatik: Gaya yang bekerja pada dasar sebuah bejana tidak tergantung pada bentuk bejana dan jumlah zat cair dalam bejana, tetapi tergantung pada:
  • Luas dasar bejana (A)
  • Tinggi (h)
  • Massa jenis zat cair (ρ)

Rumus Tekanan Hidrostatis

• P_h =
  ho g h
• Dimana:
  • $P_h$ = Tekanan hidrostatis
  • 
    ho = Massa jenis zat cair
  • $g$ = Percepatan gravitasi
  • $h$ = Tinggi zat cair dari permukaan
• Tekanan total (Pt): $P_t = P_h + P_0$
  • $P_0$ = tekanan udara luar

HUKUM PASCAL

• Hukum Pascal: Tekanan yang dilakukan pada zat cair akan diteruskan ke semua arah dengan sama.
• Rumus: $P_1 = P_2$

HUKUM ARCHIMEDES

• Hukum Archimedes: Benda di dalam zat cair akan mengalami pengurangan berat sebesar berat zat cair yang dipindahkan.
• Tiga keadaan benda di dalam zat cair:
  1. Tenggelam: W > F_a
     ightarrow
     ho_b >
     ho_z
  2. Melayang: W = F_a
     ightarrow
     ho_b =
     ho_z
  3. Terapung: W < F_a
     ightarrow
     ho_b <
     ho_z

TEGANGAN PERMUKAAN

• Tegangan permukaan (γ): adalah besar gaya (F) yang dialami pada permukaan zat cair per satuan panjang (l).
• Rumus: $au = \frac{F}{2.l}$
  • $au$ = Tegangan permukaan (N/m)
  • $F$ = Gaya tegang pada permukaan zat cair (N)
  • $l$ = Panjang permukaan sentuh (m)

KAPILARITAS

• Kapilaritas: Gejala naik atau turunnya zat cair (y) dalam tabung kapiler yang dimasukkan sebagian ke dalam zat cair karena gaya adhesi dan kohesi.
• Rumus: y = rac{2 g ext{cos} heta}{ ho g}
  • $y$ = Kenaikan/penurunan zat cair pada pipa (m)
  • $g$ = Tegangan permukaan (N/m)
  • $θ$ = Sudut kontak (derajat)
  • 
    ho = Massa jenis zat cair (kg/m³)
  • $g$ = Percepatan gravitasi (m/s²)
  • $r$ = Jari-jari tabung kapiler (m)

PENERAPAN HUKUM

1. Contoh 1: Menghitung tekanan hidrostatik yang dialami seseorang saat menyelam sampai kedalaman 4 m.

   • Diketahui:
   • $h_0 = 4 m$
   • $h_{dasar} = 5 m$
   • 
     ho = 1030 kg/m³
   • $g = 10 m/s²$
   • Jawab:
   • Porang =
     ho imes g imes h = 1000 imes 10 imes 4 = 4 imes 10^{4} Pa
   • Pdasar =
     ho imes g imes h = 1000 imes 10 imes 5 = 5 imes 10^{4} Pa

2. Contoh 2: Menghitung tekanan udara dalam pipa dengan barometer menunjukkan angka 76 cm Hg.

   • Diketahui:
   • $P_0 = 76 cmHg$
   • $x = 6 cm$
   • Jawab:
   • $P = P_0 + P_{praksa}$
   • $P = 76 + 6 = 82 cmHg$

3. Contoh 3: Alat hidrolik dengan silinder berbanding kecil 30:1 dan berat mobil yang diangkat 20.000 N.

   • Jawab:
   • $w_b: A_b = w_k: A_k$
   • $w_k = \frac{w_b imes A_k}{A_b} = \frac{20.000 imes 1}{30} = 666,67 N$

SIMULASI

• Simulasi Hukum Pascal: Menggambarkan bagaimana gaya kecil pada pipa kecil dapat mengangkat beban lebih besar pada pipa besar.
• Simulasi Archimedes: Memperlihatkan berat benda yang dicelup ke dalam zat cair akan berkurang.
• Pengamatan kadar garam air laut dapat mempengaruhi apakah kapal akan tenggelam atau tidak.

SOAL LATIHAN

1. Tekanan udara di dalam pipa pada kondisi barometer = 76 cm Hg.
   • Pilihan: A 50 cm Hg, B 66 cm Hg, C 76 cm Hg, D 86 cm Hg, E 96 cm Hg.
2. Diagram dari badan rem hidrolik, jika dorongan pada silinder kecil 500 N, maka dorongan pada silinder besar adalah … .
3. Bejana berhubungan diisi dengan minyak, mencari gaya yang harus diberikan pada penghisap A.
4. Tekanan hidrostatika pada dasar bejana campuran air dan alkohol.
5. Selisih tinggi permukaan air dan minyak pada bejana berhubungan.
6. Menentukan banyaknya minyak yang harus dituangkan di atas raksa agar permukaan air naik 1 cm.

Oleh - Nur Samsudin, S.Pd.Fis ### SK, KD dan Indikator Materi Simulasi Soal - Waktu: 4 x 45 menit ### Standar Kompetensi (SK) - Menerapkan konsep dan prinsip mekanika klasik sistem kontinu dalam menyelesaikan masalah. ### Kompetensi Dasar (KD) - Menganalisis hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statik dan dinamik serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. ### Indikator Materi Simulasi Soal 1. Mendefinisikan hukum utama hidrostatik. 2. Mendefinisikan hukum Pascal. 3. Mendefinisikan hukum Archimedes. 4. Mendefinisikan tegangan permukaan. 5. Mendefinisikan kapilaritas. 6. Menerapkan hukum-hukum pada fluida statik dalam kehidupan sehari-hari. ### Definisi Fluida - Fluida (zat alir) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya zat cair dan gas. - Fluida dibagi menjadi dua kategori: - Fluida Statis: Fluida dalam keadaan diam. - Fluida Dinamis: Fluida dalam keadaan mengalir. ### TEKANAN HIDROSTATIS - Tekanan Hidrostatis (Ph): Adalah tekanan yang dilakukan zat cair pada bidang dasar tempatnya. - Paradox Hidrostatik: Gaya yang bekerja pada dasar sebuah bejana tidak tergantung pada bentuk bejana dan jumlah zat cair dalam bejana, tetapi tergantung pada: - Luas dasar bejana (A) - Tinggi (h) - Massa jenis zat cair (ρ) #### Rumus Tekanan Hidrostatis - P_h =

ho g h - Dimana: - $P<em>h$ = Tekanan hidrostatis - ho = Massa jenis zat cair - $g$ = Percepatan gravitasi (biasanya $10 ext{ m/s}^2$) - $h$ = Tinggi zat cair dari permukaan - Tekanan total (Pt): $P</em>t = P<em>h + P</em>0$ - $P<em>0$ = tekanan udara luar ### HUKUM PASCAL - Hukum Pascal: Tekanan yang dilakukan pada zat cair akan diteruskan ke semua arah dengan sama, yang berarti jika ada tekanan tambahan pada suatu titik dalam fluida, tekanan ini akan secara merata diteruskan ke seluruh fluida. - Rumus: $P</em>1 = P<em>2$ - Penerapan hukum ini terlihat dalam sistem rem hidrolik pada mobil. ### HUKUM ARCHIMEDES - Hukum Archimedes: Benda di dalam zat cair akan mengalami pengurangan berat sebesar berat zat cair yang dipindahkan. Hal ini menjadi dasar untuk menggambarkan prinsip mengapung dan tenggelam dalam fluida. - Tiga keadaan benda di dalam zat cair: 1. Tenggelam: W > Fa
ightarrow
hob > hoz 2. Melayang: W = Fa ightarrow hob =
hoz 3. Terapung: W < Fa
ightarrow
hob < hoz ### TEGANGAN PERMUKAAN - Tegangan permukaan (γ): adalah besar gaya (F) yang dialami pada permukaan zat cair per satuan panjang (l). Hal ini disebabkan oleh daya tarik antar molekul di lapisan permukaan cair. - Rumus: $au = \frac{F}{2l}$ - $au$ = Tegangan permukaan (N/m) - $F$ = Gaya tegang pada permukaan zat cair (N) - $l$ = Panjang permukaan sentuh (m) ### KAPILARITAS - Kapilaritas: Gejala naik atau turunnya zat cair (y) dalam tabung kapiler yang dimasukkan sebagian ke dalam zat cair karena gaya adhesi (gaya tarik antara zat berbeda) dan kohesi (gaya tarik antara zat sama). - Rumus: y = rac{2g ext{cos} heta}{
ho g} - $y$ = Kenaikan/penurunan zat cair pada pipa (m) - $g$ = Tegangan permukaan (N/m) - $θ$ = Sudut kontak (derajat) -
ho = Massa jenis zat cair (kg/m³) - $g$ = Percepatan gravitasi (m/s²) - $r$ = Jari-jari tabung kapiler (m) ### PENERAPAN HUKUM 1. Contoh 1: Menghitung tekanan hidrostatik yang dialami seseorang saat menyelam sampai kedalaman 4 m. - Diketahui: - $h<em>0 = 4 ext{ m}$ - $h</em>{dasar} = 5 ext{ m}$ -
ho = 1030 ext{ kg/m³} - $g = 10 ext{ m/s²}$ - Jawab: - Porang =
ho imes g imes h = 1000 imes 10 imes 4 = 4 imes 10^{4} ext{ Pa} - Pdasar =
ho imes g imes h = 1000 imes 10 imes 5 = 5 imes 10^{4} ext{ Pa} 2. Contoh 2: Menghitung tekanan udara dalam pipa dengan barometer menunjukkan angka 76 cm Hg. - Diketahui: - $P<em>0 = 76 ext{ cmHg}$ - $x = 6 ext{ cm}$ - Jawab: - $P = P</em>0 + P<em>{praksa}$ - $P = 76 + 6 = 82 ext{ cmHg}$ 3. Contoh 3: Alat hidrolik dengan silinder berbanding kecil 30:1 dan berat mobil yang diangkat 20.000 N. - Jawab: - $w</em>b: A<em>b = w</em>k: A<em>k$ - $w</em>k = \frac{w<em>b imes A</em>k}{A_b} = \frac{20000 imes 1}{30} = 666,67 ext{ N}$ ### SIMULASI - Simulasi Hukum Pascal: Menggambarkan bagaimana gaya kecil pada pipa kecil dapat mengangkat beban lebih besar pada pipa besar, menunjukkan prinsip dasar tekanan. - Simulasi Archimedes: Memperlihatkan bagaimana berat benda yang dicelup ke dalam zat cair akan berkurang, penting untuk memahami bagaimana kapal mengapung. - Pengamatan kadar garam dalam air laut dapat mempengaruhi apakah kapal akan tenggelam atau tidak, yang berhubungan dengan massa jenis dan buoyancy. ### SOAL LATIHAN 1. Tekanan udara di dalam pipa pada kondisi barometer = 76 cm Hg. - Pilihan: A 50 cm Hg, B 66 cm Hg, C 76 cm Hg, D 86 cm Hg, E 96 cm Hg. 2. Diagram dari badan rem hidrolik, jika dorongan pada silinder kecil 500 N, maka dorongan pada silinder besar adalah … . 3. Bejana berhubungan diisi dengan minyak, mencari gaya yang harus diberikan pada penghisap A. 4. Tekanan hidrostatika pada dasar bejana campuran air dan alkohol. 5. Selisih tinggi permukaan air dan minyak pada bejana berhubungan. 6. Menentukan banyaknya minyak yang harus dituangkan di atas raksa agar permukaan air naik 1 cm.