Hidrostatika yaitu ilmu yang mempelajari ihwal fluida yang tidak mengalir / tidak bergerak / statis. Kajiannya meliputi tiruana kondisi fluida dalam keadaan keseberat sebelahan yang stabil.
Massa Jenis dan Tekanan dalam Fuida Statis
a. Massa Jenis
massa jenis suatu materi yang sejenis didefinisikan sebagai massa materi tersebut persatuan volumenya
keterangan :
m = massa benda ( kg )
V = volume benda ( m3)
b. Tekanan
tekanan dinyatakan sebagai gaya yang bekerja per satuan luas
keterangan :
P = tekanan ( N.m-2)
F = gaya tekan ( N )
A = luas permukaan ( m3)
c. Tekanan Hidrostatika
Zat cair / fuida dalam keadaan membisu ( statis ) menghasilkan tekanan yang sama untuk tiruana titik-titik yang mempunyai kedalaman yang sama yang disebut tekanan hidrostatika. Tekanan tersebut timbul untuk mengimbangi berat fluida yang ada di atasnya yang dirumuskan sebagai memberikankut :
keterangan :
Ph = tekanan hidrostatika ( N.m-2)
g = percepatan grafitasi ( m.s-2), besar percepatan grafitasi biasanya 10 m.s-2 atau 9,8 m.s-2
h = kedalaman ( m )
apabila fluida terletak pada daerah yang terbuka atau bekerjasama dengan udara luar maka fluida tersebut juga akan mendapat tekanan udara / atmosfer ( Po ). Suatu titik di dalam fluida dengan kedalaman tertentu mempunyai tekanan total / mutlak yang dirumuskan :
tekanan atmosfer terkadang ditulis dalam satuan atm sedangkan tekanan hidrostatika dalam N.m-2 maka harus dijadikan dalam satuan yang sama.
1 atm = 1.105 N.m-2
Hukum Pascal
Hukum pascal menyatakan bahwa "tekanan yang dimemberikankan pada suatu cairan pada ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama pada tiruana titik dalam cairan dan dinding bejana".
Sehingga :
Hukum pascal menyatakan bahwa "tekanan yang dimemberikankan pada suatu cairan pada ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama pada tiruana titik dalam cairan dan dinding bejana".
Secara matematis ditulis :
Sehingga :
kemudian dengan prinsip aturan pascal :
Hubungan gaya pegas dengan gaya hidrostatik zat cair :
Hukum Utama Hidrostatika
"Semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam zat cair sejenis mempunyai tekanan yang sama"
secara matematis ditulis :
secara matematis ditulis :
dengan prinsip persamaan tekanan di atas juga berlaku untuk :
Pengukur Tekanan Sederhana
Selanjutnya dalam sebuah sistem ibarat gambar di bawah ini memperlihatkan adanya perbedaan tekanan udara dalam kolom udara dibandingkan tekanan udara di luar.....Tekanan dalam kolom udara sesuai dengan rumus tekanan mutlak. Bila zat cair yang dipakai untuk pengisi yaitu air raksa (Hg) maka tekanan atmosfer yang dimasukkan dalam satuan cmHg.
jikalau sisi kanan / yang bekerjasama dengan udara luar ludang kecepeh tinggi dari sisi kiri / yang bekerjasama dengan ruang tertutup maka tekanan udara dalam ruangan tersebut = tekanan udara luar ( Po ) + h. dan sebaliknya bila ludang kecepeh rendah maka tekanan udara dalam ruang tersebut = tekanan udara luar ( Po ) - h.
Hukum Archimedes
"Sebuah benda yang sebagian atau seluruhnya tercelup di dalam suatu zat cair / fluida ditekan ke atas dengan suatu gaya yang besarnya setara dengan berat zat cair / fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut".
Gaya tersebut disebut Gaya tekan ke atas ( Fa )
Gaya Tekan ke Atas
adanya gaya tekan ke atas mengakibatkan adanya berat tiruan benda di dalam air, berat benda di dalam air ( Wa ) = berat benda di udara ( Wu ) - Fa.
Adanya gaya tekan ke atas juga mengakibatkan suatu benda sanggup mengalami 3 kondisi yang berbeda :
Mengapung, melayang dan tenggelam
- mengapung : massa jenis benda < massa jenis zat cair
- melayang : massa jenis benda = massa jenis zat cair
- tenggelam : massa jenis benda > massa jenis zat cair
Contoh :
Diketahui :
Berat di udara = Wu = 200 N
Berat di cairan = Wa = 180 N
Massa jenis minyak = 800 kg.m-3
percepatan grafitasi = g = 10 m.s-2.
mula2 kita cari berlalu dan silam massa logam tersebut :
kemudian dicari besar gaya tekan ( Fa ) ke atas dikala balok logam dimasukkan ke dalam minyak :
dengan diketahui evaluasi Fa kita cari volume logam tersebut dengan rumus :
dengan diketahui massa dan volume logam maka massa jenis logam tersebut sanggup dicari :
Benda Terapung di atas air
mula2 kita cari berlalu dan silam massa logam tersebut :
kemudian dicari besar gaya tekan ( Fa ) ke atas dikala balok logam dimasukkan ke dalam minyak :
dengan diketahui evaluasi Fa kita cari volume logam tersebut dengan rumus :
dengan diketahui massa dan volume logam maka massa jenis logam tersebut sanggup dicari :
Benda Terapung di atas air
kemudian bila zat cairnya terdiri dari dua jenis.......
yang perlu diingat volume benda yang tercelup maupun volume benda total satuannya tidak selalu dalam meter kubik (m3) namun bisa dalam pecahan, desimal ataupun persentase.
Balon udara
Balon udara yaitu penerapan prinsip Archimedes di udara. Balon udara harus diisi dengan gas yang massa jenisnya ludang kecepeh kecil dari massa jenis udara atmosfer sehingga balon udara sanggup terbang alasannya yaitu mendapat gaya ke atas, contohnya diisi udara yang dikepanasankan.
Balon udara sanggup terbang alasannya yaitu massa jenis gas pengisi balon ludang kecepeh ringan dari massa jenis udara.....selisih kedua massa jenis inilah yang dipakai dalam perhitungan massa maksimum penumpang balon udara.
Kenaikan/Penurunan zat cair dalam pipa kapiler
Advertisement