FLUIDA DAN SIFAT
- SIFATNYA
A. PENGERTIAN FLUIDA
Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir.
Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air atau zat
gas seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu dan besi tidak dapat
mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air, minyak pelumas, dan
susu merupakan contoh zat cair. Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam
fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang
lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat
mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh
udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain.
Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam
kehidupan sehari-hari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung
atau tenggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan
kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau
melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi
di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari .
Fluida dibagi menjadi dua bagian yakni fluida statis
(fluida diam) dan fluida dinamis (fluida bergerak).
A.
FLUIDA
STATIS
Fluida statis ditinjau ketika fluida yang sedang diam atau
berada dalam keadaan setimbang. Fluida statis erat kaitannya dengan
hidraustatika dan tekanan. Hidraustatika merupakan ilmu yang mempelajari
tentang gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang diam (Kanginan, 2007).
Sedangkan tekanan didefinisikan sebagai gaya normal per satuan luas permukaan
(Resnick, 1985).prinsip prinsip fluida statis dan aplikasinya dalam kehidupan
sehari hari.
1. Tekanan
Hidrostatis
Dalam ilmu fisika, Tekanan diartikan sebagai gaya per
satuan luas, di mana arah gaya tegak lurus dengan luas permukaan. Secara
matematis, tekanan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :
P = tekanan
F = gaya
A = luas permukaan.
F = gaya
A = luas permukaan.
Sifat-sifat fluida statis, yakni memberikan tekanan ke
segala arah dan gaya yang disebabkan oleh tekanan fluida selalu bekerja tegak
lurus terhadap permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida tersebut.
Ilustrasi yang kita gunakan adalah zat cair (air).
2. Hukum
Pascal
a. Pengertian
Hukum Pascal
Bila ditinjau dari zat cair yang berada dalam suatu wadah,
tekanan zat cair pada dasar wadah tentu saja lebih besar dari tekanan zat cair
pada bagian di atasnya. Semakin ke bawah, semakin besar tekanan zat cair
tersebut. Sebaliknya, semakin mendekati permukaan atas wadah, semakin kecil
tekanan zat cair tersebut. Besarnya tekanan sebanding dengan pgh (p
= massa jenis, g = percepatan
gravitasi dan h = ketinggian/kedalaman).
Tekanan dalam fluida
dapat dirumuskan dengan persamaan di bawah ini.
P = F : A
sehingga persamaan
hukum Pascal bisa ditulis sebagai berikut.
P1 = P2
F1 : A1 = F2 : A2
dengan P =
tekanan (pascal), F = gaya (newton), dan A = luas permukaan
penampang (m2).
3. Hukum
Archimedes
Gaya Apung Dalam kehidupan sehari-hari, kita akan menemukan
bahwa benda yang dimasukan ke dalam fluida seperti air misalnya, memiliki berat
yang lebih kecil daripada ketika benda tidak berada di dalam fluida tersebut.
Anda mungkin sulit mengangkat sebuah batu dari atas permukaan tanah, tetapi
batu yang sama dengan mudah diangkat dari dasar kolam. Hal ini disebabkan
karena adanya gaya apung sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Gaya apung
terjadi karena adanya perbedaan tekanan fluida pada kedalaman yang berbeda.
Seperti yang telah dijelaskan pada pokok bahasan Tekanan pada Fluida, tekanan
fluida bertambah terhadap kedalaman. Semakin dalam fluida (zat cair), semakin
besar tekanan fluida tersebut. Ketika sebuah benda dimasukkan ke dalam fluida,
maka akan terdapat perbedaan tekanan antara fluida pada bagian atas benda dan
fluida pada bagian bawah benda. Fluida yang terletak pada bagian bawah benda
memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang berada di bagian atas
benda.
Fenomena Alam yang Terkait dengan Fluida
Salah satu fenomena alam yang berkaitan dengan fluida
adalah pusaran air. Pusaran air dapat diamati dengan mudah pada kehidupan
sehari-hari, contohnya pada saat mandi dan mengamati adanya pusaran air di
lubang kamar mandi. Tetapi pusaran air yang demikian diproduksi dengan cara
yang sangat berbeda dengan pusaran air yang diproduksi oleh alam misalnya saja
di laut. Di kamar mandi, pusaran air terbentuk sebagai saluran pembuangan air
yang mengalir keluar melalui lubang kecil, dan untuk terbentuknya pusaran air
di laut akan dipaparkan pada pembahasan di bawah.
Sebuah pusaran air didefinisikan sebagai aliran air yang
bergerak berputar (rotasi) dan membentuk spiral. Ukuran lingkaran spiral
semakin ke bawah akan semakin kecil. Kecepatan rotasi terbesar terjadi pada
bagian pusat rotasi dan menurun secara bertahap seiring bertambahnya jarak dari
pusat.Sifat-sifat
dari pusaran air:
1. Tekanan air di dalam
pusaran yang paling kecil adalah di pusat pusaran, dan semakin meningkat seiring dengan semakin besarnya
jarak pusaran dari pusat. Hal ini sesuai dengan prinsip Bernoulli, dimana tekanan
berbanding terbalik dengan kecepatan.
2. Pusat dari setiap
pusaran dapat dianggap mengandung garis pusaran, dan setiap partikel air dalam
pusaran dapat dianggap berotasi di sekitar garis pusaran
3. Dua atau lebih pusaran yang kira-kira sejajar dan berotasi/berputar dalam arah yang sama akan bergabung untuk membentuk sebuah pusaran tunggal.
4. Gerakan rotasi pada pusaran menimbulkan energi yang cukup besar.
3. Dua atau lebih pusaran yang kira-kira sejajar dan berotasi/berputar dalam arah yang sama akan bergabung untuk membentuk sebuah pusaran tunggal.
4. Gerakan rotasi pada pusaran menimbulkan energi yang cukup besar.
Apabila suatu benda diletakkan di sekitar pusaran, maka
pusaran air seolah-olah menyedot benda tersebut, berputar-putar menuju inti dan
kemudian tertelan ke dasar laut. Pusaran air pada laut umumnya terjadi setelah
tsunami, misalnya saja pusaran air raksasa yang terbentuk setelah tsunami
dahsyat melanda Jepang pasca gempa berkekuatan 8,9 Skala Richter, Jumat 11
Maret 2011. Pusaran air tersebut tercipta karena setelah tsunami, banyak air
laut yang terdorong dan kemudian surut di dekat garis pantai. Solusi dari
permasalahan ini adalah harus adanya peringatan dini terhadap penduduk agar
korban jiwa menjadi lebih sedikit.
FENOMENA ADHESI
DAN KOHESI
1. Fenomena
adhesi
Pada saat anda menulis di papan tulis menggunakan spidol,
tinta spidol tersebut akan melekat pada papan tulis. Mengapa tinta dapat
melekat pada papan tulis? Tinta spidol dapat melekat pada papan tulis karena
adanya gaya tarik antara molekul tinta dengan molekul papan tulis. Gaya tarik
antara molekul-molekul yang tidak sejenis disebut adhesi. Contoh
peristiwa adhesi adalah:
1. Tinta pulpen yang melekat pada
kertas
2. Cat yang menempel di tembok
Perhatikan
permukaan air pada gambar, permukaan air di dalam gelas berbentuk cekung dan
dinding sebelah dalam gelas menjadi basah. Hal ini terjadi karena adanya adhesi
antara air dan gelas.
2. Fenomena
kohesi
Jika
setetes air raksa diletakkan pada permukaan kaca yang mendatar, tetesan air
raksa tersebut akan berbentuk bola dan tidak melebar. Hal ini dikarenakan gaya
tarik air raksa itu sendiri lebih besar daripada gaya tarik air raksa pada
kaca. Gaya tarik menarik antarmolekul yang sejenis disebut kohesi.
Sebuah
gelas yang diolesi dengan minyak kemudian dituangkan air di dalamnya. Apa yang
terjadi dengan permukaan air terrsebut, cekung ataukah cembung permukaannya?
Atau coba anda perhatikan air di daun talas, bagaimana bentuk tetesan air
tersebut dan mengapa demikian?
Contoh
peristiwa kohesi dalam
kehidupan sehari-hari adalah:
1. Tidak bercampurnya antara air dengan
minyak,
2. Tidak melekatnya air raksa pada
dinding pipa kapiler
3. Air pada daun talas.
4. Air raksa pada thermometer
FENOMENA
VISKOSITAS
Viskositas
diartikan sebagai resistensi atau ketidakmauan suatu bahan untuk mengalir yang
disebabkan karena adanya gesekan atau perlawanan suatu bahan terhadap deformasi
atau perubahan bentuk apabila bahan tersebut dikenai gaya tertentu atau suhu
tendensi untuk melawan aliran cairan karena internal friction untuk
resistensi suatu bahan untuk mengalami deformasi bila bahan tersebut dikenai
suatu gaya.
Kekentalan adalah sifat dari suatu zat cair (fluida)
disebabkan adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi
pada zat cair tersebut. Gesekan-gesekan inilah yang menghambat aliran zat cair.
Besarnya kekentalan zat cair (viskositas) dinyatakan dengan suatu bilangan yang
menentukan kekentalan suatu zat cair. Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa
untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan geser
berbanding lurus dengan viskositas.
Sebagai contoh, apabila kita
memasukkan sebuah bola kecil kedalam zat cair, terlihatlah batu tersebut
mula-mula turun dengan cepat kemudian melambat hingga akhirnya sampai didasar
zat cair. Bola kecil tersebut pada saat tertentu mengalami sejumlah perlambatan
hingga mencapai gerak lurus beraturan. Gerakan bola kecil menjelaskan bahwa
adanya suatu kemampuan yang dimiliki suatu zat cair sehingga kecepatan bola
berubah.
Aplikasi viskositas dalam kehidupan
sehari-hari adalah :
1.
Mengalirnya darah dalam pembuluh darah vena
2. Proses penggorengan ikan (semakin
tinggi suhunya, maka semakin kecil viskositas minyak goreng)
3.
Mengalirnya air dalam pompa PDAM yang mengalir kerumah-rumah kita
4. Tingkat kekentalan oli pelumas
FENOMENA
KAPILARITAS
Peristiwa
naik atau turunnya permukaan zat cair dalam pipa kapiler disebut kapilaritas.
Dalam fisika kapilaritas
diartikan sebagai gejala naiknya zat cair melalui celah sempit atau pipa
rambut. Celah sempit atau pipa rambut disebut sebagai pipa kapiler. Kapilaritas
disebabkan oleh adanya gaya adhesi dan gaya kohesi antara zat cair dengan dinding
pipa kapiler sehingga jika pembuluh kaca masuk ke dalam zat cair menyebabkan
permukaan zat cair menjadi tidak rata atau tidak sama.
Pengaruh gaya adesi dan
kohesi terhadap kapilaritas. Zat cair akan naik ke dalam pipa kapiler apabila
zat cair membasahi tabung yaitu ketika gaya adhesi zat cair lebih besar
daripada gaya kohesi. Hal ini disebabkan gaya tegang permukaan sepanjang
dinding tabung bekerja kea rah atas. Ketinggian maksimum terjadi pada saat gaya
tegang permukaan setara atau sama dengan berat zat cair yang berada dalam pipa
kapiler. Permukaan zat cair akan turun apabila zat cair tidak membasahi tabung
yaitu pada saat gaya kohesi lebih besar daripada gaya adhesi.
Ketika permukaan zat cair naik ke dalam pipa kapiler sudut kontak yang
terbentuk kurang dari 90⁰
dan ketika permukaan zat cair turun di dalam pipa kapiler maka
sudut kontak yang terbentuk lebih dari 90⁰. Sudut kontak
merupakan sudut yang terbentuk oleh lingkungan. Kohesi merupakan gaya tarik
menarik antara molekul – molekul dalam zat sejenis. Adesi merupakan gaya tarik
menarik antara molekul – molekul zat
yang tidak sejenis.
Contoh peristiwa
kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari:
1. Naiknya
minyak tanah pada sumbu kompor sehingga kompor dapat menyala,
2. Naiknya
minyak tanah pada sumber lampu temple sehingga lampu itu menyala,
3. Naiknya
air pada musim hujan sehingga dinding rumah basah,
4. Naiknya
air tanah melalui akar dengan pembuluh-pembuluh tumbuhan,
5. Air
menggenang dapat diserap dengan kain pel, spons, atau kertas isap, dan cairan
tinta yang tumpah dapat diserap oleh kapur tulis atau kertas isap.
6. Gejala
naiknya air dari dalam tanah oleh akar, kemudian ke daun.
Gejala
ini menyebabkan naiknya air/garam-garam tanah dari akar ke daun melalui pembuluh
kayu. Dalam hal ini pembuluh kayu berfungsi sebagai pipa kapiler.
7. Gejala
pada daya isap benda terhadap cairan.
Apabila
tumpahan tinta kita ambil dengan menggunakan kertas isap, maka lama kelamaan
tinta itu akan habis terisap oleh kertas. Dalam hal ini kertas hisap berfungsi
sebagai pipa kapiler.
Manfaat kapilaritas
Peristiwa kapilaritas
memberikan beberapa manfaat bagi makhluk hidup, diantaranya :
a. Pada manusia
Hemoglobin akan mengambil oksigen dari paru paru dan akan
dilepaskan pada saat sel darah merah (eritrosit) melewati pembuluh kapiler
b. Pada ikan
Filamen pada pembuluh darah insang mengandung pembuluh
kapiler untuk memudahkan proses pertukaran oksigen dan karbondioksida.
c. Pada tumbuhan
Rambut akar dan batang tumbuhan terdiri dari pembuluh
kapiler sehingga air dan zat hara dari dalam tanah akan naik menuju batang,
dahan, dan ranting tumbuhan.
Kerugian kapilaritas :
a. Dinding rumah
menjadi retak karena pori pori dinding menyerap air dalam tanah
b. Lumut yang menempel
pada dinding,
c. Cat pada dinding
rumah menjadi rusak karena air yang diserap oleh dinding
FENOMENA MASSA JENIS
Tahukah kamu mengapa es dapat terapung di air, sedangkan batu
tenggelam dalam air? Es memiliki massa jenis lebih kecil dari air, sehingga es
dapat terapung dalam air. Batu tenggelam dalam air karena memiliki massa jenis
lebih besar daripada air. Tahukah kamu mengapa kapal selam dapat terapung dan
tenggelam di air? Ketika terapung massa jenis total kapal selam lebih kecil
dari air laut dan sewaktu tenggelam massa jenis total kapal selam lebih besar
dari air laut. Kapal selam memiliki tangki pemberat yang berisi air dan udara.
Tangki tersebut terletak di antara lambung kapal sebelah dalam dan luar. Tangki
dapat berfungsi membesar atau memperkecil massa jenis total kapal selam. Ketika
air laut dipompa masuk ke dalam tangki pemberat, massa jenis kapal selam lebih
besar dan sebaliknya agar massa jenis total kapal selam menjadi kecil, air laut
dipompa keluar.
1. Balon Gas
Pernahkah kamu melihat balon udara? Tahukah kamu, gas apa yang terdapat di dalamnya? Balon gas berisi gas helium. Gas helium memiliki massa jenis yang lebih kecil dari udara, sehingga balon gas bisa naik ke atas.
2. Air Minum Dingin di Dalam Lemari Es
Suatu ketika kamu mungkin pernah melihat dalam botol air minum dingin yang berasal dari lemari es terdapat endapan kapur. Kenapa hal itu dapat terjadi? Air yang jernih dapat juga mengandung kapur, namun apabila dilihat langsung dengan mata tidak kelihatan. Ketika air dingin massa jenis air lebih kecil dan terpisah dari kapur sehingga kapur yang memiliki massa jenis lebih besar akan turun ke bawah dan mengendap.
3. Menganalisis Benda Terapung, Melayang, Dan Tenggelam
Dengan membandingkan massa jenis zat cair dan benda yang dicelupkan kedalamnya, kamu dapat mengetahui benda-benda tersebut terapung melayang, atau tenggelam.
1. Balon Gas
Pernahkah kamu melihat balon udara? Tahukah kamu, gas apa yang terdapat di dalamnya? Balon gas berisi gas helium. Gas helium memiliki massa jenis yang lebih kecil dari udara, sehingga balon gas bisa naik ke atas.
2. Air Minum Dingin di Dalam Lemari Es
Suatu ketika kamu mungkin pernah melihat dalam botol air minum dingin yang berasal dari lemari es terdapat endapan kapur. Kenapa hal itu dapat terjadi? Air yang jernih dapat juga mengandung kapur, namun apabila dilihat langsung dengan mata tidak kelihatan. Ketika air dingin massa jenis air lebih kecil dan terpisah dari kapur sehingga kapur yang memiliki massa jenis lebih besar akan turun ke bawah dan mengendap.
3. Menganalisis Benda Terapung, Melayang, Dan Tenggelam
Dengan membandingkan massa jenis zat cair dan benda yang dicelupkan kedalamnya, kamu dapat mengetahui benda-benda tersebut terapung melayang, atau tenggelam.
FENOMENA
TEGANGAN PERMUKAAN
Tegangan permukaan
merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada pada
keadaan diam (statis). Tegangan Permukaan merupakan gaya yang diakibatkan oleh
suatu benda yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang
menyentuh benda itu. egangan permukaan zat cair diakibatkan karena gaya yang
bekerja pada zat cair tersebut. Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk
menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastic.
Selain itu,tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau
kecenderungan zat cairuntuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya
lebih kecil yaitu permukaan dataratau bulat seperti bola atau ringkasnya
didefinisikan sebagai usaha yang membentuk luas permukaan
baru. Dengan sifat tersebut zat cair mampu untuk menahan
benda-benda kecil di permukaannya. Seperti silet, berat
silet menyebabkan permukaan zat cair sedikit melengkungke bawah
tampak silet itu berada. Lengkungan itu memperluas permukaan zat cair namun
zatcair dengan tegangan permukaannya berusaha mempertahankan luas permukaan-nya
sekecilmungkin.Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada
zat cair
Faktor yang
mempengaruhiTegangan permukaan terjadi karena permukaan zat cair cenderung
untuk menegang,sehingga permukaannya tampak seperti selaput tipis. Hal ini
dipengaruhi oleh adanya gayakohesi antara molekul air.
Contoh tegangan permukaan dalam kehidupan sehari hari :
1. mengapa
klip tidak tenggelam ?
Ketika klip diletakan secara hati-hati ke atas permukaan
air, molekul-molekul air yang terletak di permukaan agak ditekan oleh gaya
berat klip tersebut, sehingga molekul-molekul air yang terletak di bawah
memberikan gaya pemulih ke atas untuk menopang klip tersebut (ingat kembali
elastisitas). Dalam kenyataannya, bukan hanya klip alias penjepit kertas,
tetapi juga bisa benda lain seperti jarum. Apabila kita meletakan jarum secara
hati-hati di atas permukaan air, maka jarum akan terapung. Adanya tegangan permukaan
cairan juga menjadi alasan mengapa serangga bisa mengapung di atas air.
2. Tetes air cenderung berbentuk seperti balon (yang merupakan
gambaran luas minimum sebuah volume) dengan zat cair berada di tengahnya.
How to play Casino Nights - Mapyro
BalasHapusCasino Nights has a huge 경상북도 출장샵 selection of slots, video poker, blackjack, and video poker machines 제주도 출장안마 for 충주 출장샵 you to 동두천 출장샵 enjoy from the comfort 성남 출장마사지 of your home.