优游国际

Fluida Statis: Rangkuman Materi, Rumus, dan Gambar

KOMPAS.com - Fluida adalah zat yang bisa mengalir. Dalam fisika, fluida terbagi menjadi dua yakni, fluida statik, dan fluida dinamik.

Dilansir dari buku Cara Menguasai Soal Fisika SMA dan MA Latihan Soal dan Pembahasan Plus HOTS (2015) oleh Yuni Melfia, fluida statik atau statis adalah fluida dalam keadaan diam.

Contoh fluida statis adalah air di kolam renang dan air danau.

Adapun ilmu yang mempelajarai fluida statis disebut hidrostatika.

Pada fluida statis terdiri dari tekanan hidrostatik, pipa U, Hukum Pascal, Hukum Archimedes, tegangan permukaan, meniskus serta kapilaritas, dan viskositas, serta Hukum Stokes.

Berikut rangkuman dari materi Fluida Statis beserta rumus dan gambarnya:

Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang ditimbulkan oleh zat cair diam terhadap alas suatu bejana persatuan luas.

Secara matematis tekanan hidrostatik dapat dituliskan:

P = pgh

Keterangan:

P = tekanan hidrostatik (N/m²)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m³)
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:

P = Po = ρgh

Sedangkan, pada tekanan hidrostatik, gaya berat zat cair yang menekan alas bejana disebut gaya hidrostatik, dirumuskan:

F = ρghA

Keterangan:

F = gaya hidrostatik (N)
A = luas alas bejana (m²)

Pada pipa U di atas berlaku:

Keterangan:

ρ1 = massa jenis zat cair 1 (kg/m³)
ρ2 = massa jenis zat cair 2 (kg/m³)
h1 = tinggi zat cair pengisi pipa U (m)
h2 = tinggi zat cair mula-mula (m)

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar.

Rumus Hukum Pascal:

P1 = P2

Keterangan:

F1 = gaya yang dikerjakan pada pengisap 1 (N)
A1 = luas pengisap (m²)
F2 = gaya yang dikerjakan pada pengisap 2 (N)
A2 = luas pengisap 2 (m²)

Alat-alat yang menggunakan prinsip Hukum Pascal, antara lain:

Hukum Archimedes

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 dipindahkan. Secara matematis ditulis:

Keterangan:

= gaya Archimedes atau gaya angkat (N)
ρ = massa jenis zat (kg/m³)
V = volume (m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)

Adanya gaya angkat dan massa jenis benda yang berbeda jika dimasukkan ke dalam fluida maka akan mengalami tiga keadaan, yaitu mengapung, melayang, dan tenggelam.

Alat yang bekerja berdasarkan Hukum Archimedes, di antaranya:

Tegangan permukaan

Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang.

Besarnya tegangan permukaan dapat ditentukan dengan rumus:

Keterangan:

γ = tegangan permukaan (N/m)
F = gaya yang menyinggung permukaan zat cair (N)
l = panjang (m)

Meniskus dan kapilaritas

Meniskus adalah gejala permukaan zat cair yang melengkung di dalam bejana.

Kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya permukaan zat cair di dalam pipa kapiler. Besar kapilaritas dapat ditentukan dengan rumus:

Keterangan:

y = naik/turunnya zat cair dalam kapiler (m)
γ = teganga permukaan zat cair (N/m)
θ = sudut kontak
ρ = massa jenis zat cair (kg/m³)
r = jari-jari penampang pipa (m)
g = percepatan gravitasi (m/s²)

Viskositas dan Hukum Stokes

Viskositas (kekentalan) dapat dianggap sebagai gesekan pada fluida.

Jika fluida memiliki viskoritas, timbul gaya gesekan terhadap bola itu yang disebut gaya Stokes.

Besarnya gaya Stokes dirumuskan:

Keterangan:

Fs = gaya gesekan Stokes (N)
r = hari-jari bola (m)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
η = koefisien viskositas (Ns/m²)
v = kecepatan relatif bola terhadap fluida (m/s)
ρ' = massa jenis bola (kg/m³)
ρ = massa jenis fluida (kg/m³)