FLUIDA

Fluida adalah zat yang dapat mengalir yang mencakup zat cair dan gas, karena kedua zat ini dapat mengalir. Benda-benda padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Cat cair seperti susu, minyak pelumas, dan air semuanya dapat digolongkan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, gas juga termasuk fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Angin merupakan satu contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain, karenanya dapat digolongkan ke dalam fluida. Fluida merupakan aspek yang sangat penting dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pesawat terbang di udara dan kapal mengapung di atas air laut/sungat/danau. Demikian pula kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalam laut. Tanpa disadari setiap hari kita minum air dan menghitup udara yang bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat. Fluida dapat kita bagi menjadi dua bagian yaitu: Fluida statis dan Fluida Dinamis

Fluida Statis

Fluida statis atau hidrostatika membahas karakteristik fluida saat diam, yaitu membahas tekanan pada fluida ataupun yang diberikan oleh fluida (gas atau cair) pada objek yang tenggelam didalamnya. Fluida statis dipakai untuk menjelaskan fenomena-fenomena seperti kenaikan besar tekanan air terhadap kedalamannya dan perubahan besar tekanan atmosfer terhadap ketinggian pengukuran dari permukaan laut.

Massa jenis

Massa jenis adalah ukuran kerapatan suatu benda dan didefinisikan sebagai berat suatu benda dibagi dengan dengan volumenya. Semakin besar massa jenisnya, maka benda tersebut memiliki kerapatan yang besar. Massa jenis dirumuskan sebagai:

ρ = m/V

dengan: ρ (dibaca rho) = massa jenis suatu benda (kg/m^3), m = massa benda (kg), V = volume benda (m^3)

Massa jenis dapat digunakan untuk mengetahui apakah benda dapat mengapung di permukaan air. Benda yang memiliki massa jenis lebih kecil akan selalu berada di atas massa jenis yang lebih besar. Contoh: minyak akan mengapung diatas permukaan air karena massa jenis minyak lebih kecil dari massa jenis air. Benda yang memiliki massa jenis lebih besar dari massa jenis air akan tenggelam. Prinsip ini dipakai untuk merancang kapal selam.

Tekanan Hidrosatatis

Tekanan hidrostatis (ketika fluida dalam keadaan diam) pada titik kedalaman tertentu tidak dipengaruhi oleh berat air, luasan permukaan air, bentuk bejana air, luasan objek yang menerimanya, ataupun kedalaman ukur. Tekanan hidrostatis menekan ke segala arah dan didefinisikan sebagai gaya yang diberikan pada luasan yang diukur atau dapat dihitung berdasarkan kedalamaan objeknya dengan persamaan:

P = ρgh

dengan: ρ = massa jenis air (untuk air tawar, ρ = 1.000 kg/m3), g = percepatan gravitasi (di permukaan bumi g=9,8 m/s^2), h = kedalaman yang diukur dari permukaan air

Satuan tekanan adalah Newton per meter kuadrat (N/m^2) atau Pascal (Pa). Contoh tekanan hidrostatik adalah pada aliran darah atau yang biasa kita sebut sebagai tekanan darah, merupakan tekanan yang diberikan oleh darah (sebagai fluida) terhadap dinding.

Hukum Pascal

Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang diberikan dibagi luasan yang menerima gaya tersebut, yang dirumuskan:

P = F/A

Dengan: F = gaya (Newton), A = luasan penampang (m^2)

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada fluida dalam ruang yang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah, yang dirumuskan:

Pmasuk = Pkeluar

P1 = P2

Tekanan adalah gaya dibagi besar luasan penampangnya, maka persamaan diatas dapat ditulis sebagai berikut:

F1/A1 = F2/A2

dengan: F1 = gaya di permukaan 1, A1 = luas penampang 1, F2 = gaya di permukaan 2, A2 = luas permukaan 2

Fluida Dinamis

Fluida dinamis adalah fluida (zat cair atau gas) yang bergerak. Untuk memudahkan pembahasan, fluida dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap waktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen (tidak mengalami putaran-putaran).

Debit Aliran

Debit aliran adalah jJumlah volume fluida yang mengalir persatuan waktu, yang dirumuskan:

Q = Av

dengan: Q = debit aliran (m3/s), A = luas penampang (m^2), v = laju aliran fluida (m/s)

Aliran fluida sering dinyatakan dalam debit aliran yaitu:

Q = V/t

dengan: Q = debit aliran (m^3/s), V = volume (m^3), t = selang waktu (s)

Persamaan Kontinuitas

Air yang mengalir di dalam pipa air dianggap mempunyai debit yang sama di sembarang titik. Atau jika ditinjau 2 tempat, maka: Debit aliran 1 = Debit aliran 2, dirumuskan :

Q1 = Q2

atau

A1v1 = A2v2

dengan: Q1 dan Q2 adalah debit di permukaan 1 dan 2, A1 dan A2 = luas penampang permukaan 1 dan 2, V1 dan v2 adalah kecepatan aliran di permukaan 1 dan 2.

Hukum Bernoulli Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang dialami oleh aliran fluida. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah tekanan (p), energi kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus. Jika dinyatakan dalam persamaan menjadi :

P1+(1/2)ρv1^2+ρgh1 =P2+(1/2)ρv2^2+ρgh2

dengan: p = tekanan air (Pa), v = kecepatan air (m/s), g = percepatan gravitasi, h = ketinggian air

Untuk memahami lebih lanjut silahkan baca referensi-referensi yang ada atau modul tentang fluida pada link berikut:

Modul Fluida

Tugas 10 (kelompok):

  1. Amati dengan seksama tayangan video melalui link berikut: Cuci mobil hidrolik
  2. Diskusikan dengan anggota kelompok untuk menjelaskan gejala tersebut dari dimensi faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif, kemudian presentasikan di depan kelompok lainnya.
  3. Buat laporan hasil diskusi kelompok ukuran kertas A4 dalam file pdf dengan sistematika: judul, nama penulis & nim, ilustrasi gambar gejala, temuan fakta-fakta fisika (faktual), konsep-konsep fisika yang ada (konseptual), proses yang terjadi (prosedural), keterkaitan/keterhubungan antar konsep dan beberapa contoh terapan serupa lainnya (metakognitif).
  4. File tersebut diberi nama: NoKelompok-Kelas yang diprogram (misal PFA16)-Tugas 10 (kelompok)
  5. Kirim file tersebut ke alamat email: rudyunesa@gmail.com

Tugas 10 (individu):

  1. Carilah gejala fisika terkait fluida dalam kehidupan di sekitar Anda, kemudian buat gambar/foto. Atau boleh juga cari gambar/foto terkait dengan fluida yang ada dalam kehidupan di sekitar Anda.
  2. Jelaskan gejala tersebut dari dimensi faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif. Buat laporan individu ukuran kertas A4 dalam file pdf dengan sistematika: judul, nama penulis & nim, ilustrasi gambar gejala, temuan fakta-fakta fisika (faktual), konsep-konsep fisika yang ada (konseptual), proses yang terjadi (prosedural), keterkaitan/keterhubungan antar konsep dan beberapa contoh terapan serupa lainnya (metakognitif).
  3. File tersebut diberi nama: NIM-Kelas yang diprogram (misal PFA16)-Tugas 10 (individu)
  4. Kirim file tersebut ke alamat email: rudyunesa@gmail.com

Selamat Mengerjakan, Semoga Sukses