makalah Fluida

NAMA          :                                                               

-      I WAYAN PRIMADASA                                  

-      AHMAD RIZKI SANTOSO                           

-      EKA ARIANI                                                     

-      KARLINA                                                           

-      YULI         

                                                          

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALANGKARAYA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

PROGRAM STUDI PGSD S-1

TAHUN 2012/2013

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Kapal pesiar merupakan kapal yang besar bahkan dapat dikatakan sangat besar dan biasanya badan kapal terbuat dari besi. Dapat dipastikan bahwa massa kapal sangat besar. Namun, mengapa kapal tersebut tidak tenggelam di lautan ? bagamana jika bagian bawah kapal tersebut rusak ? Bagaiman cara memperbaikinya? Semua peristiwa diatas berhubungan dengan massa jenis, gaya apung, dan tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh jenis fluida. Fluida akan dibahas dalam makalah ini adalah fluida statis dan fluida dinamis.

C. TUJUAN

-   Untuk mengetahui pengertian fluida.

-   Untuk mengetahui pengertian fluida statis dan fluida dinamis.

-   Untuk mengetahui contoh peranan fluida statis dan dinamis dalam kehidupan .

BAB II PEMBAHASAN

A. PENGERTIAN  FLUIDA

Fluida adalah zat yang mempunyai kemampuan untuk mengalir sehingga tidak dapat mempertahankan bentuknya. Di alam fluida ada 2 macam ,yaitu zat cair  dan  gas.

Fluida sebgai zat alir dapat berada dalam dua kondisi, yaitu saat fluida tidak mengalir dan saat mengalir. Fluida tidak mengalir atau diam di sebut fluida statik. Sedangkan fluida yang mengalir disebut fluida dinamik.

1.  FLUIDA STATIS

Fluida tidak mengalir biasanya disebut fluida statis.pada fluida tidak mengalir, seperti zat cair yang berada didalam bejana yang tidak berlubang, terlihat secara langsung atau tidak langsung tentang tidak adanya perpindahan bagian-bagian zat itu.

1. Tekanan

            Tekanan di definisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang persatuan luas itu. Bidand atau permukaan yang dikenal gaya disebut bidang tekan. Gaya yang diberikan pada bidang tekan. Tekanan dirumuskan sebagai berikut .

p =

                        Keterangan :

                        p  = tekanan,satuannya pascal (Pa)

                        F  = gaya tekan, satuan nya Newton (N)

                        A  = luas bidang tekan, satuannya m²

1 Pa  = 1 N/m²                                 1 atm = 101.325 Pa

1 bar  = 1,0 x 10⁵ pa                1 atm  = 760 mmHg

2. Tekanan Hidrostatis

            Tekanan hidrostatis yaitu tekanan zat cair yang hanya disebabkan oleh berat zat cair tersebut. Tekanan hidrostatis dirumuskan sebagai berikut .

                        Keterangan :

ph = pgh

                        p_h  = tekanan hidrostatik (N/m² atau Pa)

                        p    = massa jenis zat cair (kg/m³)

                        g    = percepatan gravitasi (m/s)

                        h    = kedalman dan permukaan zat cair (m)

            semakin tinggi permukaan zat cair dalam wadah, zat cair tersebut akan semakin berat sehingga tekanan yang di kerjakan zat cair pada wadah akan semakin besar.

 a.  Tekanan hidrostatis pada bejana berisi gabungan fluida

ph=

                                                                        Tekanan hidrostatis di dasar bejana.

H1

P1

                        P1

Gambar bejana berisi gabungan fluida

b. tekanan hidrostatis pada pipa berisi gabungan fluida

2

h1 h2

2 =

pada kedalaman yang sama ,pada   bejana berhubungan memiliki tekanan hidostatis yang sama sehingga berlaku persamaan :

3. Tekanan Absolut

            Penunjukan tekanan dalam ruang tertutup oleh alat ukur tekanan disebut tekanan terurukur atau tekanan gauge. Alat ukur tekanan pada alat semprot dinamakan manometer tertutup. Udara di bumi atau yang dinamakan atsmosfer memiliki tekanan ke segala arah.

            Tekanan atsmosfer dapat diukur menggunakan barometer. Tekanan mutlak dirumuskan sebagai berikut.

pG = p - pA

Keterangan :

p    = tekanan mutlak

p_A   = tekanan atmosfer

p_G    = tekanan terukur

p  = p0 + gh

            tekanan hidrostatik merupakan tekanan terukur. Tekanan mutlak didalam fluida merupakan jumlah dari tekanan hidrostatis dengan tekanan atsmosfer.

4. Tegangan Permukaan

            Tegangan permukaan suatu zat cair didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang. Tegangan permukaan zat cair didefinisikan sebagai berikut .

F

Keterangan:

l

=

    = tegangan permukaan  (N/m₂ )

  F   = gaya (N)

  l     = panjang permukaan (m)

            selain pada zat cair, tegangan permukaan juga terjadi pada selamput. Pada selaput tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu permukaan persatuan panjang permukaan pada arah tegak lurus terhadap gaya tersebut. Besar tegangan permukaan suatu benda yang dipengaruhi  oleh selaput sabun dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan :

2L

w

=

W  = berat kawat penutup (N)

 L   = panjang kawat penutup (m)

    = tegangan permukaan zat cair (N/m)

5. kapilaritas

Kapilaritas merupakan peristiwa naik turunnya zat cair dalam pipa kapiler (pipa sempit). Kapilaritas dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi antara zat cair dengan dinding kapiler.

            Kenaikan atau penurunan zat cair pada pipa kapiler disebabkan oleh adanya teganagan permukaan yang bekerja pada keliling persentuhan zat cair dengan pipa. Kenaikan atau penurunan zat cair dalam pipa dirumuskan sebagai berikut.

6. Hukum-hukum dasar fluida statik

a.  Hukum pascal

Bunyi Hukum Pascal

“Tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup diteruskan tanpa berkurang ke tiap titik dalam fluida dan ke dinding bejana”.

Hukum pascal dirumuskan sebagai berikut.

F1 A1

F2 A2

=

atau

P1 = p2

Keterangan :

P_1, p₂  =  tekanan pada piton 1 dan 2

F_1­, F₂  =   gaya tekan pada piston 1 dan 2

A₁,A₂  = luas penampang pada piston 1    dan 2

b. Hukum Archimedes

Bunyi Hukum Archimedes

“sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida diangkat ke atas oleh  sebuah gaya yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan.”

Hukum Archimedes dirumuskan sebagai berikut .

Keterangan :

FA  = FgV’F

F_A  = gaya keatas (N)

_F       = massa jenis fluida (kg/m³)

g     = percepatan gravitasi (m/s²)

V’_F   = volume fluida yang dipindahkan atau volume benda yang tercelup (m³)

2. FLUIDA DIMAMIS

            Hidrodinamika merupakan ilmu yang mempelajari tentang fluida bergerak. Sebelum mempelajari fluida bergerak perlu diketahui fluida ideal dan jenis-jenis aliran fluida.

1.  Fluida ideal

            Fluida ideal yaitu fluida yang tidak kompresibel,berpindah tanpa memngalami gesekan, dan aliran stationer.

a.   Tidak kompresibel artinya bahwa dengan adanya perubhana tekanan ,volume fluida tidak berubah.

b.   Tidak memngalami gesekan, artinya bahwa pada saat fluida mengalir,gesekan antara fluida dengan dinding tempat mengalir dapat diabaikan.

c.    Aliran stasioner, artinya tiap partikel fluida mempunyai garis alir tertentu dan untuk luas penampang yang sama mempunyai laju aliran yang sama.

2.  Jenis Aliran Fluida

            Ada beberapa jenis aliran fluida. Lintasan yang ditempuh suatu fluida yang sedang bergerak disebut garis alir. Berikut ini beberapa jenis aliran fluida.

a.    Aliran lurus atau laminer yaitu aliran fluida mulus. Lapisan-lapisan yang bersebelahan meluncur satu sama laindengan mulus. Pada aliran partikel fluida mengikuti lintasan yang mulus dan lintasan ini tidak saling bersilangan. Aliran laminer dijumpai pada air yang dialirkan melalui pipa atau selang.

b.    Aliran turbulen yaitu aliran yang ditandai dengan adamnya lingkaran-lingkaran tak menentu dan menyerupai pusaran. Aliran turbulen sering dijumpai disungai-sungai dan selokan-selokan.

3. Persamaan Kontinuitas

            Debit aliran yaitu besaran yang merupakan laju volume atau jumlah volume fluida yamng mengalir persatuan waktu.

Keteranagan:

t

V

Q  =

Q         = debit aliran (m³/s)

      = perubahan volume fluida (m³)

       = selang waktu (s)

       Mengingat volume fluida yang mengalir merupakan perkalian antara luas penampang dengan jarak aliran fluida debit dapat dirumuskan sebagai berikut :

	Q  =  Av

Keterangan :

A         = luas penampang pipa (m²)

V         = laju aliran fluida (m/s)

            Berdasarkan persamaan kontinuitas menyatakan bahwa debit aliran fluida selalu konstan.

4.  Hukum Bernoulli

p +gh +  v2  = konstan

       Hukum bernouilli menyatakan hubungan besaran fluida dalam pipa antara tekanan ,ketinggian, dan laju dinamika. Hukum benoulli dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan :

p     = tekanan (Pa)

    = massa jenis fluida (kg/m³)

h     = tinggi pipa (m)

v     = laju fluida (m/s)

g     = percepatan gravitsi bumi (m/s²)

B. Pemanfaatan fluida statis dan dinamis dalam kehidupan sehari-hari

1. Fluida statis

     a. Penerapan hukum Pascal

          -    Dongkrak Hidrolik

       Prinsip kerja dongkrak hidrolik pada penggunaannya untuk mengganti ban mobil.

          Tekanan yang diberikan pada pemngisap yang penampangnya kecil diteruskan oleh minyak     (zat cair) melaui pipa yang penampungnya besar. Pada penghisap besar memnghasilkan gaya angkat yang mampu memngngkat mobil, sehingga dapat menukar ban.

-           Pompa hidrolik ban sepeda

Jika ban mobil anda bocor maka anda harus memompanya. Pada saat ini anda dapat menggunakan pompa hidrolik ban sepeda, prinsip pompa hidrolikini memberikangaya yang kecil pada penghisap kecil, sehingga pada penghisap besar akan dihasilkan gaya yang besar pula. Dengan demikian pekerjaan memompa sepeda akan lebih ringan dan tidak membutuhkan tenaga yang besar.

-          Mesin hidrolik pengangkat mobil

Jika anda ingin mengunci bagian bawah mobil, maka anda dapat menggunakan mesin hidrolik untuk mengangkat mobil. Tujuannya adalah agar dapat membersihkan bagian baah mobil.

-          Rem hidrolik

Prinsip kerja rem hidrolik sama dengan prinsip kerja mesin pengangkat mobil atau dongkrak hidrolik. Perbandingan luas silinder utama dengan silinder rem menentukan kuntungan mekanik. Semakin besar keuntungan mekanik, semakin ringan saat menginjak pedal rem.

Rumus yang berlaku pada dongkrak hidrolik dan mesin hidrolik.

Keterangan :

F1 A1

=

F2 A2

F₁  = gaya tekan atau gaya yang digunakan intuk mengangkat beban

F₂  = berat beban

A₁  = luas penampang silinder tekan

A₂  = luas penampang silinder beban

     b. Penerapan Hukum Archimedes

          1). Mengapung, Melayang, Tenggelam

              a). Mengapung

                        Benda mengapung jika gaya apung lebih besar daripada berat benda.

F > b

                        Syarat benda mengapung:

                       

Keterangan :

_F  = massa jenis fluida (kg/m³)

Ø  Gambar benda melayang

_b  = massa jenis benda (kg/m³)

          b). Melayang

                        Benda akan melayang jika gaya apung sama dengan berat benda.

F = b

                        Syarat benda melayang ;

                        Keterangan :

                        _F  = massa jenis fluida (kg/m³)

·         Gambar benda melayang

                        _b = massa jenis benda (kg/m³)

          c).  Tenggelam

                        Benda akan tenggelam jika gaya apung lebih kecil daripada berat benda.

F < b

                        Syarat benda tengelam :

                        Keterangan :

                        _F  = massa jenis fluida (kg/m³)

·         Gambar benda tengelam

                        _b = massa jenis benda (kg/m³)

     2. Hidrometer

   Dengan prinsip kerja yang sederhana, hidrometer dapat digunakan untuk mengukur massa jenis fluida. Dengan cara memasukan hidrometer ke fluida yang akan diukur massa jenisnya, maka massa jenis fluida dapat diketahui secara langsung.

     3. Kapal Laut

       Kapal laut dibuat berongga, sehingga volume kapal menjadi besar, akibatnya volume air yang akan dipindahkan juga besar. Dengan demikian gaya apung kapal juga besar, maka kapal tidak tenggelam. Kapal yang sarat penumpang, volume kapal yang tenggelam akan lebih besar dadripada volume kapal kosong.

     4. kapal selam

     Kapal selam memiliki rongga atau tanghki yang dilengkapi dengan katup air dan katup udara. Supaya dapat tenggelam, maka katup air pada tangki dibuka sehingga air mmasuk dan udara dikeluarkan melalui katup udara, akibatnya kapal menyelam. Sebaliknya untuk dapat muncul kembali dipermukaan, air dalam tangki dipompa dan udara masuk lewat katup udara kedalamnya. Dengan cara ini gaya apung kapal lebih besar daripada berat kapal, sehingga kapal terapung.

     5. Balon Udara

     Udara merupakan fluida, sedangkan balon sebagai benda yang melayang di udara. Sesuai dengan hukum Archimedes, balon yang berisi gas helium (He) memiliki massa jenis lebih kecil dari massa jenis udara pada umumnya, akibatnya balon akan melayang diudara

2. Fluida dinamis

     a. Persamaan Kontinuitas

          1). Slang penyemprotan

            Ujung slang ditekan yang berarti memperkecil penampang agar diperoleh laju aliran yang lebih besar.

          2). Penyempitan Pembuluh darah

            Pada pembuluih darah yang mengalami penyempitan, laju aliran darah pada pembuluh yang menyempit akan lebih besar daripada laju aliran pada pembuluh normal.

     b. Penerapan Hukum Bernoulli

          1. Teorema Toricelli (laju effluk)

               Laju air yang menyembur dfari lubang sama dengan air yang jatuh bebas dari ketinggian h. Laju air yang menyembur dari lubang dinamakan laju effluk. Fenomena ini dinamakan dengan teorema Toricelli.     

V =

Keterangan :

V = laju air (m/s)

h  = ketinggian (m)

g  = percepatan gravitasi bumi (m/s²)

          2. Efek Venturi

               Efek venturi terjadi pada fluida yang mengalir pada fluida yang mengalir melalui sebuah pipa yang menyemprot kemudian melebar lagi pada ketinggian yang sama.

               Efek venturi menyatakan : Bila laju fluida bertambah, tekanan berkurang. Efek venturi dirumuskan sebagai berikut :

p  +  v2 = konstan

Keterangan :

P  = tekanan (Pa)

  = massa jenis fluida (kg/m³)

v  = laju fluida (m/s)

3. Venturimeter

Venturimeter merupakan alat pengukur aliran suatu fluida dalam sebuah pipa.

a. Venturimeter dengan manometer

               Laju fluida yang mengalir dapat dihitung dengan persamaan berikut :

Keterangan :

V₁ = laju fluida pada penampang besar (m/s)

A₁ = luas penampang besart (m²)

A₂ = luas penampang kecil (m²)

    = massa jenis fluida (kg/m³)

h    = selisih tinggi permukaan Hg (m)

g  = percepatan graavitasi (m/s²)

   b. Venturimeter tanpa manometer

               laju fluida yang mengalir dihitung dengan persamaan berikut :

keterangan :

V₁ = laju fluida pada penampang besar (m/s)

V₂ = laju fluida pada penampang kecil (m/s)

h    = selisih tinggi permukaan Hg (m)

g  = percepatan graavitasi (m/s²)

4. Tabung pitot

Tabung pitot merupakan alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran suatu gas atau udara. Alat ini dilengkapi dengan manometer raksa. Dengan mengetahui perbedaan ketinggian raksa pada kedua kaki manometer ,aliran gas sapat ditentukan kelajuannya.

          5. Penyemprot

               Pada alat penyemprot alat nyamuk dan parfum, saat batang penghisap ditekan, udara akan mengalir dengan kecepatan tinggi dfan melewati dimulut pipa. Akibatnya ,tekanan diujung mulut pipa menjadi kecil. Perbedaan tekanan ini mengaklibatkan cairan didalam tangki naik dan dihamburkan dengan halus oleh aliran udara dari tabung pengisap.

6. Gaya Angkat Pada Pesawat Terbang

F1 – F2 = v22 – v12) A

Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat bagian sisi atas lebih besar daripada bagian sisi bawah.  Pada penampang sayap pesawat terbang ,bagian belakang lebih datar dan sisi bagian atas lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Keadaan ini mengakibatkan garis arus bagian atas lebih rapat daripada bagian bawahnya. Hal ini berarti kecepetan aliran udara pada bagian sisi atas lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap. Sehuingga tekanan bagian atas lebih kecil daripada tekanan pada bagian bawah. Perbedaan tekanan ini menimbulkan gaya angkat yang besarnya dirumuskan dalam pesamaan sebagai berikut :

Keterangan :

F₁  = gaya pada bagian bawah sayap (N)

F₂  = gaya pada bagian atas pesawat (N)

   = massa jenis udara (kg/m³)

V₁   = kelajuan udara bagian bawah sayap (m/s)

V₂  = kelajuan udara bagian atas sayap (m/s)

A    = luas penampang pesawat (m²)

BAB III PENUTUP

A. SIMPULAN

v  Fluida adalah zat yang mempunyai kemampuan untuk mengalir sehingga tidak dapat mempertahankan bentuknya

v  Fluida tidak mengalir atau diam di sebut fluida statik.

v  Sedangkan fluida yang mengalir disebut fluida dinamik.

v  Penerapan fluida statis dalam kehidupan sehari-hari :

a. Penerapan Hukum pascal

·         Dongkrak hidrolik

·         Pompa hidrolik ban sepeda

·         Mesin hidrolik pengangkat mobil

·         Rem hidrolik

                b. Penerapan Hukum Archimedes

·              Mengapung, melayang, dan tenggelam

·              Hidrometer

·              Kapal laut

·              Kapal selam

·              Balon udara

v Penerapan fluida dinamis dalam kehidupan sehari-hari :

       a. Persamaan Kontinuitas

·           Slang penyemprotan

·           Penyempitan pembuluh darah

                b. Penerapan Hukum Bernoulli

·       Teorema Toricelli

·       Evek Venturi

·       Venturimeter

·       Tabung pitot

·       Penyemprotan

·       Gaya Angkat pada Pesawat Terbang

B. SARAN

     Dengan adanya makalah tentang fluida ini kita dapat mengetahui jenis-jenis fluida serta kita diharapkan mampu untuk memanfaatkan keuntungan dari fluida dalam kehidupan sehari-hari sehingga dapat memudahkan pekerjaan kita.

DAFTAR PUSTAKA

Sutarto, Nono,dkk. 2009.MATERI DAN PEMBELAJARAN IPA SD.Jakarta:Universitas

     Terbuka.

___________.2009.PR Fisika Kelas XI Semester 2.Klaten:___________

___________._____.Fisika SMA Kelas XI. Jakarta:_____________________

http://boycellyess.blogspot.com/2011/03/makalah-fluida.html

Untuk Lebih Jelasnya Silahkan download file nya disini --> Download