Daftar isi
Fluida merupakan suatu benda dalam bentuk cair maupun gas. Salah satu jenis fluida yaitu fluida statis. Berikut ini merupakan pembahasan mengenai fluida statis.
Apa itu Fluida Statis?
Hidrostatika atau statika fluida merupakan cabang ilmu yang membahas fluida dalam keadaan diam dan merupakan sub unit kajian mekanika fluida.
Fluida dalam statika fluida terjadi dalam keadaan yang stabil. Fluida adalah suatu zat yang dapat mengalir dan dapat berbentuk cair atau gas.
Fluida statis adalah suatu zat cair maupun gas yang tidak mengalir dan tidak mengalami gerakan yang dinamis.
Tekanan yang dihasilkan pada fluida statis disebabkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas titik tersebut.
Tekanan pada zat cair bertambah diikuti dengan pertambahan kedalaman. Selain itu nilai tekanan sama dalam semua arah.
Dalam kehidupan sehari-hari, fluida statis dapat ditemukan pada air di dalam gelas, botol, air kolam renang.
Sifat Fluida Statis
Fluida statis merupakan tidak memiliki gerakan dan relatif diam. Fluida statis memiliki ciri dan sifat khusus tersebut akan memudahkan untuk mengkategorikan fluida statis dalam kehidupan sehari-hari.
Sifat-sifat tersebut diantaranya yaitu adanya massa jenis, tegangan permukaan, kapilaritas, dan viskositas. Dalam fluida statis, massa jenis memiliki sifat yang digunakan untuk menentukan zat.
Setiap zat mempunyai volume dan massa dan memiliki massa jenis yang sama.Tegangan permukaan dalam fluida statis disebabkan oleh adanya molekul-molekul zat cair yang saling mendekat dipermukaan zat cair tersebut.
Jika molekul tersebut menjauhi permukaan dan molekul ada di bagian bawah permukaan cairan, dapat menimbulkan gaya pemulih pada fluida statis.
Akan tetapi, jika molekul di permukaan cairan diberi tekanan, molekul bagian bawah permukaan akan menimbulkan gaya pemulih ke arah atas. Tegangan permukaan pada fluida statis memiliki sifat untuk menegang.
Kapilaritas pada fluida statis disebabkan oleh kohesi dan adhesi. Kohesi menyebabkan zat satu dengan zat yang lain tidak mengalami pendekatan karena molekulnya saling menolak.
Adhesi menyebabkan zat satu dengan zat yang lain dapat mendekat karena molekulnya saling tarik-menarik. Viskositas pada fluida statis digunakan untuk mengetahui ketahan fluida yang diubah dengan tekanan atau tegangan.
Viskositas menjelaskan ketahanan yang terjadi di dalam fluida untuk mengalir dan digunakan sebagai pengukuran dari pergeseran fluida. Semakin rendah viskositas fluida, semakin besar pergerakan fluida. Fluida memiliki sifat tahan dari tekanan.
Hukum Fluida Statis
Fluida statis memiliki hukum yang digunakan sebagai dasar untuk mengukur fluida tersebut. Hukum fluida statis juga memudahkan untuk memahami dasar-dasar dari fluida statis.
Hukum fluida statis diantaranya yaitu Hukum Pokok Hidrostatika, Hukum Pascal, dan Hukum Archimedes.Hukum Pokok Hidrostatika mengatakan tekanan hidrostatik di semua titik yang terletak pada satu bidang mendatar di dalam satu jenis zat cair memiliki besar yang sama.
Fenomena sehari-hari berdasarkan Hukum Pokok Hidrostatika contohnya yaitu pemasangan infus. Hukum Pacal ditemukan oleh ilmuwan Prancis bernama Blaise Pascal.
Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Fenomena sehari berdasarkan Hukum Pascal contohnya yaitu mesin hidrolik dan rem hidrolik pada mobil.
Hukum Archimedes mengatakan sebuah benda yang tercelup di dalam fluida dapat menimbulkan gaya ke atas yang memiliki besar sama dengan berat fluida yang dipindahkan.
Rumus Fluida Statis
Rumus fluida statis memudahkan untuk menghitung berdasarkan hukum fluida statis yang ada. Rumus fluida statis diantaranya yaitu rumus hukum pokok hidrostatik, rumus Hukum Pascal, dan rumus Hukum Archimedes.
Rumus Hukum Pokok Hidrostatik
P1 = P2 atau p1gh1 = p2gh2
Keterangan:
p = massa jenis (kg/m3)
g = percepatan gravitas (m/s2)
h=tinggi permukaan zat cair (m)
Rumus Hukum Pascal
P1 = F1 / A1 atau F2 = P2.A2 atau P2 = F2 / A2
Keterangan:
F1 = gaya pada pengisap 1 (N)
F2 = gaya pada pengisap 2 (N)
A1= luas penghisap 1 (m2)
A2 = luas penghisap 2 (m2)
Rumus Hukum Archimedes
FA = p . g . V
Keterangan:
FA = gaya ke atas atau Archimedes (N)
p = massa jenis fluida (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
V = volume benda tercelup (m3).
Contoh Soal Fluida Statis
Contoh soal memudahkan untuk memahami rumus fluida statis pada soal-soal berikut ini. Berikut ini merupakan contoh soal fluida statis beserta pembahasannya.
1. Seorang tukang bangunan akan menaikkan batu bermassa 1 ton. Jika luas penampang pipa besar 100 kali luas penampang pipa kecil, berapakan gaya minimal yang diberikan agar batu bisa terangkat?
Pembahasan:
F1 = F
F2 = Wbatu = (1000)(10) =10000 N
A1 : A2 = 1 : 100
F1 / A1 = F2 / A2
F / 1 = 10000 / 100
F = 100 N
Jadi, gaya minimal yang diberikan agar batu terangkat yaitu sebesar 100 N.
2. Seekor ikan berada pada kedalaman 25 meter di bawah permukaan air. Massa jenis air 1500 kg/m3, percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. Berapakah tekanan hidrostatis yang dialami ikan?
Pembahasan:
Ph = pgh Ph = (1500)(10)(25) Ph = 375000 = 3,75 x 105 N/m2.