Belajar Pintar Materi SMP, SMA, SMK

Tekanan Hidrostatis

Halo sobat pintar! Sobat pastinya sudah tahu bahwa materi dapat berbentuk padat, cair, atau gas. Zat cair dan gas disebut fluida karena dapat mengalir. Fluida dibagi menjadi statis (diam) dan dinamis (bergerak).

Penerapan konsep fluida dalam dunia kedokteran adalah posisi cairan infus pasien. Jika posisi cairan lebih rendah dari tangan pasien, cairan darah bisa masuk ke dalam kantong infus karena tekanan darah lebih tinggi dari tekanan infus.

Dengan meletakkan kantong infus lebih tinggi, tekanan cairan infus meningkat dibandingkan tekanan darah. Besaran tekanan dituliskan sebagai p = F/A.

Tekanan hidrostatis adalah tekanan dari zat cair pada dinding maupun dasar wadah. Tekanan ini meningkat dengan kedalaman karena gravitasi. Misalnya, gelembung dari dalam air akan membesar ketika naik ke atas karena tekanan hidrostatis dari air berkurang.

Tekanan gas timbul akibat tumbukan partikel-partikel gas dengan dinding wadahnya. Tekanan gas dalam ruang tertutup bisa diukur dengan barometer, yang mengukur tekanan udara luar dengan ketinggian cairan raksa dalam tabung. Nilai tekanan udara luar rata-rata sekitar permukaan laut adalah sekitar 1,01 x 10⁵ Pascal atau 76 cmHg.

Prinsip Archimedes

Sobat pintar! Ketika benda padat tercelup dalam cairan, terdapat tiga kemungkinan:

Benda terapung di permukaan air karena gaya apung sama dengan gaya berat benda.
Benda melayang dalam air karena gaya apung sama dengan gaya berat benda.
Benda tenggelam dalam air karena gaya apung lebih kecil dari gaya berat benda.

Perbedaan tekanan hidrostatis antara permukaan atas dan bawah benda menyebabkan gaya total secara vertikal. Gaya total dari zat cair terhadap benda dapat dihitung menggunakan rumus F = rho g (V_{benda tercelup}), di mana rho adalah massa jenis cairan dan V adalah volume cairan yang dipindahkan oleh benda.

Ini sesuai dengan Prinsip Archimedes, yang menyatakan bahwa "gaya ke atas pada suatu benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut."

Tegangan Permukaan

Sobat pintar! Ketika jarum/silet/koin dimasukkan ke dalam air, benda-benda tersebut akan tenggelam. Fenomena ini disebabkan oleh konsep tegangan permukaan air. Air memiliki gaya tarik-menarik antar molekul sejenis (kohesi), yang menyebabkan molekul di bawah permukaan air berada dalam kesetimbangan karena gaya dari segala arah saling meniadakan.

Molekul pada permukaan air hanya mengalami gaya kohesi dari arah samping dan bawah, sehingga terbentuk tegangan permukaan seperti selaput yang menegang. Hal ini juga berlaku untuk selaput sabun.

Ketika air dan raksa dimasukkan ke dalam tabung dengan penampang kecil, permukaan air akan membentuk meniskus cekung, sementara permukaan raksa akan membentuk meniskus cembung.

Viskositas

Sobat Pintar tau ngga Apa perbedaan antara madu dan air? Bayangkan jika kita celupkan tangan ke dalam madu dan air. Gerakan tangan akan lebih bebas di dalam air dibandingkan di dalam madu.

Perbedaannya terletak pada viskositas atau kekentalan cairan. Cairan yang lebih kental memiliki gerakan yang lebih lambat karena energi kinetiknya berkurang dan menjadi panas. Oleh karena itu, cairan yang kental, saat diaduk, akan terasa hangat.

Gaya viskositas bergantung pada kelajuan fluida, luas permukaan, dan jarak antar lapisan. George Stokes menunjukkan bahwa bola berjari-jari R yang bergerak dengan kelajuan v dalam fluida homogen mengalami gaya gesek sebesar F = 6 phi R (koefisien viskositas) ν.

Jawablah pertanyaan berikut ini!

Berikut ini yang termasuk jenis-jenis fluida adalah?

A. Fluida minyak dan air
B. Fluida ideal dan non ideal
C. Fluida ideal dan air
D. Fluida non ideal dan udara
E. Fluida ideal dan minyak

JAWABAN BENAR

Fluida ideal dan non ideal

PEMBAHASAN

Gas dan cairan merupakan bentuk fluida. Fluida dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu fluida ideal dan fluida non ideal.

Jawablah pertanyaan berikut ini!

Berikut yang termasuk ciri-ciri fluida ideal adalah....

A. Aliran tidak bergantung waktu (steady / tunak), kecepatan fluida pada setiap titik tertentu adalah konstan.
B. Aliran Mampat
C. Aliran yang kecepatan fluida tidak konstan.
D. Aliran bergantung waktu (steady / tunak), kecepatan fluida pada setiap titik tertentu adalah nol.
E. Aliran tersumbat

JAWABAN BENAR

Aliran tidak bergantung waktu (steady / tunak), kecepatan fluida pada setiap titik tertentu adalah konstan.

PEMBAHASAN

Cri-ciri fluida ideal seperti di bawah ini:
• Tidak termampatkan (tidak kompresibel), fluida tidak akan mengalami perubahan volume atau massa jenis ketika memperoleh pengaruh tekanan.
• Tidak kental (non-viskos), fluida tidak akan mengalami gesekan antara lapisan fluida satu dengan lapisan lainnya maupun dengan dinding saluran akibat gejala viskositas.
• Aliran tidak bergantung waktu (steady / tunak), kecepatan fluida pada setiap titik tertentu adalah konstan.
• Tidak bergolak (non-turbulen), aliran fluida memiliki garis arus (streamline) sehingga tidak ada elemen fluida yang memiliki kecepatan sudut tertentu, setiap partikel bergerak secara stabil; aliran fluida tidak bergerak secara acak; tidak ada perpotongan garis alir antar partikel

Jawablah pertanyaan berikut ini!

Pengertian dari fluida adalah....

A. Zat padat
B. Air dan udara
C. Zat yang mengalir
D. Zat yang diam
E. Zat yang mati

JAWABAN BENAR

Zat yang mengalir

PEMBAHASAN

Fluida merupakan zat yang dapat mengalir.

Jawablah pertanyaan berikut ini!

Yang termasuk dalam bentuk fluida yaitu....

A. Gas dan cairan
B. Daun dan tanah
C. Gas dan tanah
D. Udara dan daun
E. Cairan dan tanah

JAWABAN BENAR

Gas dan cairan

PEMBAHASAN

Gas dan cairan merupakan bentuk fluida

Jawablah pertanyaan berikut ini!

Fluida ideal tidak akan mengalami gesekan antara lapisan fluida satu dengan lapisan lainnya maupun dengan dinding saluran akibat gejala viskositas, pernyataan ini merupakan pengertian dari ciri-ciri bahwa fluida....?

A. Tak kompresibel
B. Tak termampatkan
C. Aliran steady
D. Aliran non-turbulen
E. Aliran tak kental

JAWABAN BENAR

Aliran tak kental

PEMBAHASAN

Ciri fluida ideal Tidak Kental (non-viskos) adalah kondisi dimana fluida tidak akan mengalami gesekan antara lapisan fluida satu dengan lapisan lainnya maupun dengan dinding saluran akibat gejala viskositas.