XI A5

SMA NEGERI 1 DEMAKTAHUN AJARAN 2013/2014

TUGAS FISIKA

FLUIDA

Disusun oleh :

1. M. Nur Sanjaya2. Rizqi Umi Rahmawati3. Sulistyowati

Massa jenisMassa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air).

Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3)

Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama.

Rumus untuk menentukan massa jenis adalah

dengan

ρ adalah massa jenis,m adalah massa,V adalah volume.

Satuan massa jenis dalam 'CGS [centi-gram-sekon]' adalah: gram per sentimeter kubik (g/cm3).

1 g/cm3=1000 kg/m3

Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m3

Selain karena angkanya yang mudah diingat dan mudah dipakai untuk menghitung, maka massa jenis air dipakai perbandingan untuk rumus ke-2 menghitung massa jenis, atau yang dinamakan 'Massa Jenis Relatif'

Rumus massa jenis relatif = Massa bahan / Massa air yang volumenya sama

Contoh Massa Jenis Beberapa Material (1 kg = 1000 gr)

Materialρ dalam kg/m3 Catatan

Medium antarbintang

10-25 − 10-15 Assuming 90% H, 10% He; variable T

Atmosfer Bumi 1.2 Pada permukaan lautAerogel 1 − 2Styrofoam 30 − 120 FromGabus 220 − 260 From

Air 1000Pada kondisi standar untuk suhu dan tekanan

Plastik 850 − 1400 Untuk polipropilena dan PETE/PVCBumi 5515.3 Rata-rata keseluruhanTembaga 8920 − 8960 Mendekati suhu ruanganTimah 11340 Mendekati suhu ruanganInti Perut Bumi ~13000 Seperti yang tercantum dalam bumiUranium 19100 Mendekati suhu ruanganIridium 22500 Mendekati suhu ruanganInti Matahari ~150000Inti Atom ~3 × 1017 Seperti yang tercantum dalam neutron star

Bintang neutron8.4 × 1016 − 1 × 1018

Black hole 4 × 1017Mean density inside the Schwarzschild radius of an earth-mass black hole (theoretical)

Nama zat ρ dalam kg/m3 ρ dalam gr/cm3

Air (4 derajat Celcius) 1.000 kg/m3 1 gr/cm3

Alkohol 800 kg/m3 0,8 gr/cm3

Air raksa 13.600 kg/m3 13,6 gr/cm3

Aluminium 2.700 kg/m3 2,7 gr/cm3

Besi 7.874 kg/m3 7,87 gr/cm3

Emas 19.300 kg/m3 19,3 gr/cm3

Kuningan 8.400 kg/m3 8,4 gr/cm3

Perak 10.500 kg/m3 10,5 gr/cm3

Platina 21.450 kg/m3 21,45 gr/cm3

Seng 7.140 kg/m3 7,14 gr/cm3

Udara (27 derajat Celcius) 1,2 kg/m3 0,0012 gr/cm3

Es 920 kg/m3 0,92 gr/cm3

TekananBarometer air raksa sebagai pengukur tekanan udara dalam satuan milibar

Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas (A).

Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan atau gas.

Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah tekanan lebih tinggi.

Akan tetapi pernyataan ini tidak selamanya benar atau terkecuali untuk uap air, uap air jika tekanan ditingkatkan maka akan terjadi perubahan dari gas kembali menjadi cair. (dikutip dari wikipedia : kondensasi). Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau yang diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam. Semakin kecil luas permukaan, dengan gaya yang sama akan dapatkan tekanan yang lebih tinggi.

Tekanan udara dapat diukur dengan menggunakan barometer.

Saat ini atau sebelumnya unit tekanan rakyat adalah sebagai berikut:

atmosfer (atm)

manometric unit:

sentimeter, inci, dan milimeter merkuri (torr)

Templat:Jangkar Tinggi kolom air yang setara, termasuk milimeter (mm H2O), sentimeter (cm H2O), meter, inci, dan kaki dari air

adat unit:

tidur, ton-force (pendek), ton-force (lama), pound-force, ons-force, dan poundal inci per persegi

ton-force (pendek), dan ton-force (lama) per inci persegi

non-SI unit metrik:

bar, decibar, milibar

kilogram-force, atau kilopond, per sentimeter persegi (tekanan atmosfer)

gram-force dan ton-force (ton-force metrik) per sentimeter persegi

Barye (dyne per sentimeter persegi)

kilogram-force dan ton-gaya per meter persegi

sthene per meter persegi (pieze)

Tekanan Hidrostatis

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.

Besarnya tekanan hidrostatis tidak bergantung pada bentuk bejana dan jumlah zat cair dalam bejana, tetapi tergantung pada massa jenis zat cair, percepatan gravitasi bumi dan kedalamannya. Secara matematis tekanan hidrostatis disuatu titik (misal didasar balok) diturunkan dari konsep tekanan.

w = m.g = ρ V g = ρA h g

maka

Ket : Ph = Tekanan Hidrostatis (N/m2) ; h =kedalaman/tinggi diukur dari permukaan fluida (m) ; g = percepatan gravitasi (m/s2)

Jika  tekanan udara luar (Patm) mempengaruhi tekanan hidrostatis maka tekanan

total pada suatu titik adalah

berdasarkan rumus diatas tekanan hidrostatis di suatu titik dalam fluida diam tergantung pada kedalaman titik tersebut, bukan pada bentuk wadahnya oleh karena itu semua titik akan memiliki  tekanan hidrostatis yang sama. Fenomena ini disebut sebagai Hukum Utama Hidrostatis.

Hukum PascalHukum Pascal (baca: [paskal]) menyatakan bahwa Tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar[1].

Perbedaan tekanan karena perbedaan kenaikan zat cair diformulakan sebagai berikut:

dimana, dalam sistem SI,

ΔP adalah tekanan hidrostatik (dalam satuan pascal atau "Pa"), atau perbedaan tekanan pada 2 titik dalam sekat yang berisi zat cair, karena perbedaan berat antara keduanya;

ρ adalah massa jenis zat cair (dalam kilogram per meter kubik);

g adalah percepatan karena gravitasi (umumnya menggunakan percepatan ketinggian dari permukaan laut akibat gravitasi bumi, dalam satuan meter per detik pangkat 2);

Δh adalah ketinggian zat cair di atas titik pengukuran (dalam satuan meter), atau perbedaan ketinggian antara 2 titik pada kolom yang berisi zat cair.

Contoh Hukum Pascal Dalam Kehidupan Sehari-hari

Pasta gigiRem HidrolikDongkrak HidrolikSuntikan

Bunyi Hukum ArchimedesArchimedes menemukan hukum pada sebuah peristiwa yang disebut dengan Hukum Archimedes yang berbunyi “apabila sebuah benda, sebagian atau seluruhnya terbenam kedalam air, maka benda tersebut akan mendapat gaya tekan yang mengarah keatas yang besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang terbenam tersebut” Misalnya air mempunyai volume tertentu, jika sebuah benda dimasukkan ke dalam air tersebut, maka permukaan air akan terdesak atau naik. Hal ini karena adanya gaya ke atas yang sering disebut gaya Archimedes.

C. Prinsip ArchimedesKetika kita menimbang batu di dalam air, berat batu yang terukur pada timbangan pegas menjadi lebih kecil dibandingkan dengan ketika kita menimbang batu di udara (tidak di dalam air). Massa batu yang terukur pada

timbangan lebih kecil karena ada gaya apung yang menekan batu ke atas. Efek yang sama akan dirasakan ketika kita mengangkat benda apapun dalam air. Batu atau benda apapun akan terasa lebih ringan jika diangkat dalam air. Hal ini bukan berarti bahwa sebagian batu atau benda yang diangkat hilang sehingga berat batu menjadi lebih kecil, tetapi karena adanya gaya apung. Arah gaya apung ke atas, alias searah dengan gaya angkat yang kita berikan pada batu tersebut sehingga batu atau benda apapun yang diangkat di dalam air terasa lebih ringan.

D. Rumus Hukum ArchimedesGaya apung adalah selisih antara berat benda di udara dengan berat benda dalam zat cair.

Mengapung, tenggelam dan melayangSyarat benda mengapung : Massa jenis benda harus lebih kecil dari massa zat cairSyarat benda melayang : Massa jenis benda harus sama dengan dari massa zat cairSyarat benda tenggelam : Massa jenis benda harus lebih besar dari massa zat cair

E. Hukum Turunan ArchimedesBerdasarkan bunyi dan rumus hukum Archimede diatas, suatu benda yang akan terapung, tenggelam atau melayang didalam zat cair tergantung pada gaya berat dan gaya keatas. Maka dari itu, berdasarkan hukum diatas, terciptalah 3 hukum turunan dari hukum Archimedes yang berbunyi:1. Benda akan terapung jika massa jenis benda yang dimasukan kedalam air lebih kecil dari massa jenis zat cairnya2. Benda akan melayang jika massa jenis benda yang dimasukan kedalam air sama dengan massa jenis zat cairnya3. Benda akan tenggelam jika massa jenis benda yang dimasukan kedalam air lebih besar dari pada massa jenis zat cairnya.

F. Penerapan Hukum ArchimedesDalam kehidupan sehari-hari, setelah mengerti dan memahami bunyi hukum Archimedes, banyak ilmuwan yang pada akhirnya terinspirasi oleh hukum tersebut dan diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh penerapan dan aplikasi hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari sangat banyak dan

beragam. Bukan hanya yang berhubungan langsung dengan benda cair tapi juga berhubungan dengan udara. Berikut ini contoh penerapan dan

aplikasi hukum Archimedes dalam dunia nyata.1. Teknologi perkapalan seperti Kapal laut dan kapal Selam2. Alat pengukur massa jenis (Hidrometer)3. Jembatan Poton4. Teknologi Balon Udara

Mengapung, Melayang, dan TenggelamMengapung, Melayang, dan Tenggelam – Jika sobat melempar sehelai daun ke air maka ia akan terapung. Ketika yang sobat lempar adalah sebuah kayu bisa jadi ia akan melayang dan ketika benda itu batu hampir pasti batu tersebut akan tenggelam. Kemungkinan yang terjadi saat benda sobat lemparkan ke air ada 3: mengapung, melayang, atau tenggelam. Apa penyebabnya?

Gaya Tekan Ke Atas Air

Sebuah benda yang berada di dalam air jika dirasakan beratnya akan lebih ringan dari pada saat benda berada di udaara bebas. Hal ini disebabkan fluida (air) mendorong benda dengan gaya yang arahnya berlawanan dengan gaya berat benda. Gaya ini sering disebut gaya tekan atau gaya angkat ke atas yang menyebabkan benda menjadi lebih ringan. Gaya angkat ke atas merpakan selisih antara berat benda di udara dengan berat benda ketika di air

Ftekan ke atas = W udara – W air

Contoh, Andi meiliki massa 65 kg. Jika ketika di dalam kolam renang  berat andi adalah 400 N, berapa gaya tekan ke atasnya?F = 65.10 – 400 250 N

Apa yang menentukan besar gaya tekan ke atas?

Archimides mengatakan bahwa sebuah benda akan mendapat gaya tekan ke atas oleh fluida (air) sama dengan berat fluida (air) yang dipindahkan oleh benda tersebut.Lebih jelasnya simak ilustrasi berikut.  

Dari ilustrasi di atas terlihat bahwa volume air yang dipindahkan karena masukknya benda ke air adalah senilai v (gelas ukur kecil). Jika massa jenis air atau fluida tersebuh adalah rho dan percepatan gravitasi g. Maka gaya tekan atau gaya angkat ke atas dirumuskan

Fangkat = v ρ g (vivi orangnya gendut)

Contoh soal

Sebuah balok kayu bervolume 4000 cm3 sobat masukkan ke dalam fluida dengan massa jenis 1300 kg/m3 . Jika 3/4 benda tersebut masuk ke dalam air, tentukan gaya tekang ke atasnya?Fangkat = v .ρ.gFangkat =  3/4 x 4000 x 10-6 x 1300 = 1,3 N

Mengapung, Melayang, dan Tenggelam

Telah kita tahu bahwa yang menjadi penyebab benda itu terapung, melayang, atau tenggelam adalah gaya akat ke atas.

Benda Mengapung

Sebuah benda dikatakan mengapung apabila gaya angkat ke atas lebih besar dari gaya berat benda. Hany a sebagian kecil bagian benda yang masuk ke dalam air.Massa jenis fluida lebih besar dari massa jenis benda.

ρbenda < ρair

Benda Melayang

Benda melayang jika seluruh benda tercelup ke air tetapi tidak menyentuh dasar. Gayang tekan ke atas sama dengan gaya berat benda. Massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida.

ρbenda = ρair

Benda Tenggelam

Benda tenggelam karena gaya berat benda lebih besar dari gaya tekan ke atas. Gaya angkat sudah tidak kuat lagi menahan gaya berat sehingga benda jatuh

ke dasar fluida

ρbenda > ρair

Contoh SoalSobat punya benda yang ketika dimasukkan 4/5 bagian benda tersebut berada di dalam air. Jika rapatan air 1000 kg/m3. Berapa densitas dari (rapatan) benda tersebut?dari soal di atas maka gaya tekan ke atas air = berat air yang dipindahkanVair ρair g = Vbenda ρbenda gVair ρair  =  Vbenda ρbenda

4/5 Vbenda ρair  =  Vbenda ρbenda

ρbenda = 4/5 ρair  = 4/5 x 1000 = 800 kg/m3

TriviaTanah Bisa TerapungLazimnya jika kita melempar tanah ke dalam air sungai pasti akan tenggelam. Akan tetapi tanah itu juga bisa terapung dengan bantuan udara. Ambil dua genggam tanah kemudian masing masing bentuk menyerupai mangkuk. Lekatkan kedua mangkuk dengan tanah sehingga bagian tengahnya ada rongga udara. Kemudian olesi dengan air dan pastikan tidak ada bagian yang bocor atau retak. Perlahan-lahan letakkan tanah di permukaan air sungai. Jika volume udara di dalamnya cukup pasti tanah tersebu terapung. Okey sobat hitung itu tadi penjelasan sederhana kenapa benda mengapung, melayang, dan tenggelam. Semoga bermanfaat.