KATA PENGANTAR

Assalamualaikum wr.wb

       Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT. Karena rahmat dan ridhoNya kami dapat

menyelesaikan makalah Fisika  mengenai Fluida ini  sesua dengan waktu yang tlah di

tentukan . shalawat serta  salam tak lupa kami curahkan kepada Baginda Rasulullah SAW,

sebagai suri tauladan yang pantas kita ikuti jejeknya dan kesehariannya.

    Tak lupa pula kami ucapkan banyak terimah kasi kepada dosen pembimbing yang selalu

memberi bimbingan kepada kami

    Mohon maaf yang sebesar-besarnya karna dalam penyusunan makalah ini masaih banyak

kekurangan . oleh karna itu saya mengharapkan saran atau masukan yang sifatnyan 

tmembangun

     Mudah-mudahan makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua terkhususnya bagi saya .

amin……

1

DAFTAR ISI

Kata Pengantar....................................................................................................... 1

Daftar Isi................................................................................................................ 2

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang.................................................................................... 3

1. 2 Tujuan......................................................................................................... 3

PEMBAHASAN

2.1 Hukum Bernoulli.......................................................................................... 4

2. 2 Hukum Pascal dan Tekanan Hidrostatik..................................................... 8

2.3 Persamaan Kontinuitas................................................................................. 15

2.4 Archimedes................................................................................................... 20

2.5 Viskositas dan Tegangan Permukann.................................................. 26

PENUTUP

3.1 Kesimpulan.......................................................................................... 33

3.2 Saran.................................................................................................... 33

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 34

2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Aliran fluida yang melingkupi sebuah benda secara penuh akan menimbulkan

tegangan pada benda tersebut, baik tegangan normal maupun tegangan geser.

Tegangan normal disebabkan karena adanya tekanan dari fluida, sedangkan

tegangan geser timbul akibat adanya viskositas fluida. Jika kita tinjau pada aliran

dua dimensi, aliran yang mengalir secara horizontal akan menimbulkan gaya drag

atau gaya hambat karena arah dari gaya ini berlawanan dengan arah aliran,

sedangkan aliran yang mengalir secara vertikal menimbulkan gaya lift atau gaya

angkat. Gaya drag sering dianggap mengganggu, tetapi dalam situasi tertentu gaya

drag justru diharapkan. Aplikasi gaya lift dapat dilihat pada penggunaan pesawat

terbang dan mobil balap. Pada pesawat terbang gaya lift yang diharapkan adalah

gaya lift positif, artinya gaya angkat positif. Sedangkan pada aplikasi mobil balap,

gaya lift yang diharapkan adalah gaya lift negatif agar mobil tetap melaju di atas

tanah.

1.2 TUJUAN

Tujuannya di buat makalah ini,selain sebagai tugas yang di berikan oleh

dosen,makalah ini juga bertujuan untuk mahasiswa agar memahami tentang Fluida

3

yaitu Visikositas,Tekanan Hidrostatik,Hukum Paskal,Persamaan kontinuitas,Hukum

Archimedes,Hukum bernauly dan juga sebagai sumber diskusi kita bersama tentang

materi tersebut

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 HUKUM BERNOULLI ( Mella Fitriani dan Dinul Amin )

Hukum ini diterapkan pada zat cair yang mengalir dengan kecepatan berbeda dalam suatu

pipa.

Prinsip Bernoulli

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa

pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan

tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari

Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu

aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama.

Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.

Hukum Bernoulli

4

Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk

persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible

flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).

Aliran Tak-termampatkan

Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya

besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-

termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli

untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:

p + pgh + 1/2 pv^2 = Konstan

di mana:

v = kecepatan fluida

g = percepatan gravitasi bumi

h = ketinggian relatif terhadapa suatu referensi

p = tekanan fluida

ρ = densitas fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai

berikut:

• Aliran bersifat tunak (steady state)

• Tidak terdapat gesekan

Aliran Termampatkan

5

Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran

kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida

termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan

adalah sebagai berikut:

v^2/2 + theta + w = konstan

Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan ( p ), energi kinetik per satuan

volum (1/2 PV^2 ), dan energi potensial per satuan volume (ρgh) memiliki nilai yang sama

pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.

Dalam bagian ini kita hanya akan mendiskusikan bagaimana cara berfikir Bernoulli sampai

menemukan persamaannya, kemudian menuliskan persamaan ini. Akan tetapi kita tidak akan

menurunkan persamaan Bernoulli secara matematis.

Kita disini dapat melihat sebuah pipa yang pada kedua ujungnya berbeda dimanaujung pipa 1

lebih besar dari pada ujung pipa 2.

Penerapan Hukum Bernoulli dapat kita lihat pada:

a. Tabung Venturi

Tabung Venturi adalah sebuah pipa yang memiliki bagian yang menyempit.Dua contoh

tabung venturi adalah karburator mobil dan venturimeter.

1. Karburator

6

Karburator berfungsi untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara, kemudian

campuran ini dimasukkan ke dalam silinder-silinder mesin untuk tujuan pembakaran.

2. Venturimeter

Tabung venturi adalah dasar dari venturimeter, yaitu alat yang dipasang di dalam suatu pipa

aliran untuk mengukur kelajuan cairan.

b. Tabung Pitot

Tabung Pitot adalah alat ukur yang kita gunakan untuk mengukur kelajuan gas.

c. Penyemprot Parfum

Penyemprot Parfum adalah salah satu contoh Hukum Bernoulli. Ketika Anda menekan

tombol ke bawah, udara dipaksa keluar dari bola karet termampatkan melalui lubang sempit

diatas tabung silinder yang memanjang ke bawah sehingga memasuki cairan

parfum.Semburan udara yang bergerak cepat menurunkan tekanan udara pada bagian atas

tabung, dan menyebabkan tekanan atmosfer pada permukaan cairan memaksa cairan naik ke

atas tabung. Semprotan udara berkelajuan tinggi meniup cairan parfum sehingga cairan

parfum dikeluarkan sebagai semburan kabut halus.

d. Penyemprot Racun Serangga

Penyemprot Racun Serangga hampir sama prinsip kerjanya dengan penyemprot parfum. Jika

pada penyemprot parfum Anda menekan tombol, maka pada penyemprot racun serangga

Anda menekan masuk batang penghisap

d. Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang

7

Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang juga merupakan salah satu contoh Hukum Bernoulli.

Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang

mengangkasa .

1. Berat Pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi Bumi

2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua sayap pesawat

3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin pesawat

4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan udara.

2.2 HUKUM PASCAL dan TEKANAN HIDROSTATIK( Abd Kadir Zailani )

Hukum Pascal dan Prinsip Hidrolik

(Pustaka Fisika). Pascal pernah mengeluarkan pernyataan terkenal bahwa “Tekanan yang

diberikan pada fluida dalam sebuah wadah tertutup maka tekanannya akan diteruskan sama

besar dan merata kesemua arah”.

(media.noria.com)

8

Selanjutnya pernyataan ini lebih dikenal sebagai Hukum Pascal. Blaise Pascal adalah

seorang Fisikawan-Matematikawan terkenal berkebangsaan Perancis. Sejak kecil dia sudah

menunjukkan tanda-tanda bakat dan kecerdasan yang luar biasa. Dia dibesarkan oleh seorang

ayah yang bekerja sebagai seorang penarik pajak pada sebuah kantor pajak. Masa-masa awal

karir keilmuwannya adalah saat dimana dia memberikan kontribusi yang sangat besar pada

bidang kajian untuk study prilaku fluida, serta memperjelas konsep tekanan dalam ruang

hampa ditambah dengan tinjauan yang sudah dibangun sebelumnya oleh Evangelista

Torricelli.

Saat masih menginjak usia remaja, dia sudah berhasil menemukan sebuah metode

perhitungan sederhana sebagai cikal bakal pembuatan mesih hitung yang didasari oleh

metodenya tersebut. Dan setelah beberapa tahun melakukan usaha dengan giat, ditambaha

dengan sederetan alat yang sudah dia temukan, ia selanjutnya berhasil membuat kalkulator

mekanik pertamanya.

Prinsip Hidrolik

Pascal sangat mendalami bidang Hidrostatika dan Hidrodinamika yang terpusat pada prinsip

cairan hidrolik (salah satu metode yang menggunakan fluida sebagai pengganda gaya). Dia

telah membuktikan bahwa “Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu

fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut”. Hal ini dia

buktikan dengan sebuah percobaan menggunakan tong yang diisi dengan air dan diletakkan

pada ketinggian tertentu.

Komponen-komponen yang ada dalam system hidrolik adalah terdiri dari:

Wadah: Berfungsi untuk menampung seluruh volume dari fluida

Pompa: Berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik

9

Katup: Berfungsi untuk mengatur dan mengarahkan aliran dari fluida

Aktuator: Adalah hasil akhir dari prinsip pascal, mengubah energi fluida diubah kembali

menjadi energi mekanik.

Sistem hidrolik menggunakan fluida yang sifatnya inkompressible untuk mengirimkan gaya

dari satu titik ketitik lainnya disepanjang jalur yang dilewati fluida tersebut. Dengan dibantu

oleh metode ini kita dapat menghasilkan output gaya yang sangat besar, hanya dengan

menggunakan input gaya yang kecil. Hasil perpaduan gaya yang sagat besar dapat dicapai

dengan menggunakan prinsip ini.

(hyperphysics.phy-astr.gsu.edu)

Contoh penerapan tekhnologi dari prinsip ini adalah pada penggunaannya dalam sistem

pengangkat mobil hidrolik. Alat ini menggunakan dua penampang yang besarnya berbeda.

Cairan dalam penampang yang lebih kecil diteruskan kepenampang yang lebih besar.

10

(hyperphysics.phy-astr.gsu.edu)

Misalnya, jika penampang besar mempunyai ukuran 25 cm, dan diameter penampang kecil

sebesar 1,25 cm, maka perbandingan luasnya adalah 400, jadi dari prinsip pascal ini gaya

yang dihasilkan sebesar 400 kali dari gaya yang diberikan. Untuk mengangkat mobil seberat

6000 N maka anda harus memberikan gaya sebesar 6000 N/400 = 15 N.

Tekanan hidrostatik

Tekanan hidrostatik adalah berat kolom air yang biasa diukur dalam atmosfir

(atm).Anikouchine dan Sternberg (1981) mengatakan bahwa tekanan air pada setiap

arah pada suatu badan air memiliki besaran yang sama, air akan bergerak dari

daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan lebih rendah. Tekanan hidrostatik dapat

digambarkan sebagai berikut: P = rgz dimana:

P =  tekanan  hidrostatik  (tekanan/unit area) r = densitas  air (g/cm3) g =  percepatan

gravitasi  (980 cm/sec2) z = kedalaman dibawah permukaan air (cm) Tekanan hidrostatik

bertambah secara konstan seiring dengan bertambahnyakedalaman air. Setiap kedalaman 10

m tekanan hidrostatik bertambah sebesar 1 atmyang setara dengan 1,03 kg/cm2 atau

11

14,7 lbs/in2. Dengan demikian pada kedalaman100 m ikan akan mengalami tekanan sebesar

10 atm atau setara dengan 10,03 kg padasetiap luasan 1 cm2 dari tubuhnya yang berlaku

secara proporsional, artinya tekananhidrostatik yang dialami ikan tersebut sama pada seluruh

bagian tubuhnya (Helfmanet al, 1997).Besar tekanan hidrostatik pada permukaan air laut

cenderung berubah-ubah setiapwaktu yang disebabkan oleh adanya ombak, sedangkan

pada bagian yang lebih dalamtekanan secara konstan bertambah sesuai dengan bertambahnya

kedalaman. Tekananhidrostatik berhubungan erat dengan mekanisme pengaturan daya apung

pada ikan.Ikan-ikan yang melakukan migrasi vertikal atau hidup dekat permukaan harus

mampumengatur daya apungnya untuk mengimbangi perubahan tekanan hidrostatik

yangdrastis.

TEKANAN OSMOTIK

Tekanan osmotik adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapatmenghentikan

perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melaluimembran semi

permeabel (proses osmosis).Menurut VAN'T HOFF tekanan osmotik mengikuti hukum

gas ideal:PV = nRTKarena tekanan osmotik = p , maka :

p = n/V R T = C R T

dimana : p = tekanan osmotik (atmosfir)

C = konsentrasi larutan (mol/liter = M)

R = tetapan gas universal = 0.082 liter.atm/moloK

12

 T = suhu mutlak (oK)-

Larutan yang mempunyai tekanan osmotik lebih rendah dari yang laindisebut larutan

Hipotonis.- Larutan yang mempunyai tekanan osmotik lebih tinggi dari yang laindisebut

larutan Hipertonis.- Larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmotik sama

disebutIsotonis.Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa larutan elektrolit di dalam

pelarutnyamempunyai kemampuan untuk mengion. Hal ini mengakibatkan larutan

elektrolitmempunyai jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan non elektrolit

padakonsentrasi yang sama

Asidosis Respiratorik

Defenisi :Asidosis Respiratorik adalah keasaman darah yang berlebihan karena

penumpukankarbondioksida dalam darah sebagai akibat dari fungsi paru-paru yang buruk

atau pernafasan yang lambat.Kecepatan dan kedalaman pernafasan mengendalikan jumlah

karbondioksida dalamdarah.Dalam keadaan normal, jika terkumpul karbondioksida, pH darah

akan turun dandarah menjadi asam.Tingginya kadar karbondioksida dalam darah merangsang

otak yang mengatur  pernafasan, sehingga pernafasan menjadi lebih cepat dan lebih

dalam.Penyebab :Asidosis respiratorik terjadi jika paru-paru tidak dapat mengeluarkan

karbondioksidasecara adekuat.Hal ini dapat terjadi pada penyakit-penyakit berat yang

mempengaruhi paru-paru,seperti:- Emfisema- Bronkitis kronis- Pneumonia berat- Edema

mpulmoner 

13

Asma.Asidosis respiratorik dapat juga terjadi bila penyakit-penyakit dari saraf atau otot

dadamenyebabkan gangguan terhadap mekanisme pernafasan.Selain itu, seseorang dapat

mengalami asidosis respiratorik akibat narkotika dan obattidur yang kuat, yang menekan

pernafasan.

Alkalosis Respiratorik

Defenisi :Alkalosis Respiratorik adalah suatu keadaan dimana darah menjadi basa

karena pernafasan yang cepat dan dalam menyebabkan kadar karbondioksida dalam

darahmenjadi rendah.Penyebab :Pernafasan yang cepat dan dalam disebut hiperventilasi,

yang menyebabkan terlalu banyaknya jumlah karbondioksida yang dikeluarkan dari

aliran darah.Penyebab hiperventilasi yang paling sering ditemukan adalah

kecemasan.Penyebab lain dari alkalosis respiratorik adalah:- rasa nyeri- sirosis hati- kadar

oksigen darah yang rendah- demam- overdosis aspirin.Pengobatan :Biasanya satu-satunya

pengobatan yang dibutuhkan adalah memperlambat  pernafasan.Jika penyebabnya adalah

kecemasan, memperlambat pernafasan bisa meredakan penyakit ini.Jika penyebabnya adalah

rasa nyeri, diberikan obat pereda nyeri.Menghembuskan nafas dalam kantung kertas (bukan

kantung plastik) bisa membantumeningkatkan kadar karbondioksida setelah

penderita menghirup kembalikarbondioksida yang dihembuskannya.Pilihan lainnya adalah

mengajarkan penderita untuk menahan nafasnya selamamungkin, kemudian menarik nafas

dangkal dan menahan kembali nafasnya selamamungkin. Hal ini dilakukan berulang dalam

satu rangkaian sebanyak 6-10 kali.Jika kadar karbondioksida meningkat, gejala hiperventilasi

akan membaik, sehinggamengurangi kecemasan penderita dan menghentikan serangan

alkalosis respiratorik.

14

2.3 PERSAMAAN KONTINUITAS ( Diki Sellanda)

Persamaan Kontinuitas

Bayangkan suatu permukaan yang berbatas dalam suatu fluida yang bergerak. Maka, pada

umumnya, fluida yang mengalir masuk ke dalam volume yang dilingkupi permukaan tersebut

di titik-titik tertentu dan keluar di titik-titik lain. Persamaan Kontinuitas adalah suatu

ungkapan matematis mengenaihal bahwa jumlah netto massa yang mengalir ke dalam sebuah

permukaan terbatas sama dengan pertambahan massa di dalam permukaan itu.

Gambar di atas menunjukkan aliran fluida dari kiri ke kanan ( fluida mengalir dari pipa yang

berdiameter besar menuju diameter yang kecil ). Garis putus-putus merupakan garis arus.

Keterangan gambar :

A1 = luas penampang bagia pipa yang berdiameter besar.

A2 = luas penampang bagian pipa yang berdiameter kecil.

v1 = kecepatan aliran fluida pada bagian pipa yang berdiameter besar.

15

v2 = kecepatan aliran fluida pada bagian pipa yang berdiameter kecil.

L = jarak tempuh fluida.

Pada fluida dinamis, terdapat beberapa sub bab yang membahas tentang aliran fluida yang tak

termampatkan, tak kental, tak berolak dan tunak.

Persamaan Kontinuitas untuk Fluida Tunak

Pada aliran tunak, kecepatan aliran fluida di suatu titik sama dengan kecepatan aliran partikel

fluida lain yang melewati titik itu. Aliran fluida juga tidak saling berpotongan ( garis arusnya

sejajar ). Karenanya massa fluida yang masuk ke salah satu ujung pipa harus sama dengan

massa fluida yang keluar di ujung lainnya. Jika fluida memiliki massa tertentu masuk pada

pipa yang berdiameter besar, maka fluida tersebut akan keluar pada pipa yang berdiameter

kecil dengan massa yang tetap.

Dari gambar di atas dapat di lihat bagian pipa yag diameternya besar dan bagian pipa yag

diameternya kecil. Selama selang waktu tertentu, sejumlah fluida mengalir melalui bagian

pipa yang berdiameter besar (A1) sejauh L1 (L1 = v1t). Volume fluida yang mengalir adalah V1

= A1L1 = A1v1t. Nah, selama selang waktu yang sama, sejumlah fluida yang lain mengalir

melalui bagian pipa yang diameternya keil (A2) seauh L2 (L2 = v2t). Volume fluida yang

mengalir adalah V2 = A2L2t.

16

Persamaan Kontinuitas untuk Fluida Tak-termampatkan (incompressible)

Pada fluida tak-termampatkan (incompressible), kerapatan alias massa jenis fluida selalu

sama di setiap titik yang dilaluinya.

Massa fluida yang mengalir dalam pipa yang memiliki luas penampang A1 (diameter pipa

yang besar) selama selang waktu tertentu adalah :

Demikian juga, massa fluida yang mengalir dalam pipa yang memiliki luas penamang A2

(diameter pipa yang kecil) selama selang waktu tertentu adalah :

Mengingat bahwa dalam aliran tunak, massa fluida yang masuk sama dengan massa fluida

yang keluar, maka :

17

(massa jenis fluida dan selang waktu sama sehingga dilenyapkan)

Jadi, pada fluida tak-termampatkan, berlaku persamaan kontinuitas :

Keterangan :

A1 = Luas penampang 1

A2 = Luas penampang 2

v1 = Kecepatan aliran fluida pada penampang 1

v2 = Kecepatan aliran fluida pada penampang 2

Av = Laju aliran volume V/t alias debit

Persamaan 1 menunjukkan bahwa aliran volume alias debit selalu sama pada setiap titik

sepanjang pipa/tabung aliran. Ketika penampang pipa mengecil, maka laju aliran fluida

meningkat, sebaliknya ketika penampang pipa menjadi besar, laju aliran fluida menjadi kecil.

Persamaan Kontinuitas untuk Fluida Termampatkan (compressible)

Untuk kasus fluida yang termampatkan alias compressible, massa jenis fluida selalu sama.

Dengan kata lain, massa jenis fluida berubah ketika dimampatkan. Kalau pada fluida Tak-

termampatkan massa jenis fluida tersebut kita lenyapkan dari persamaan, maka pada kasus ini

18

massa jenis fluida tetap disertakan. Dengan berpedoman pada persamaa yang telah

diturunkan sebelumnya.

Mengingat bahwa dalam aliran tunak, massa fluida yang masuk sama dengan massa fluida

yang keluar, maka :

Selang waktu aliran fluida sama sehingga bisa dilenyapkan. Persamaan berubah menjadi :

Ini adalah persamaan untuk kasus fluida termampatkan. Bedanya hanya terletak pada massa

jenis fluida. Apabila fluida termampatkan, maka jenisnya berubah. Sebaliknya apabila fluida

ta terampatkan, massa jenisnya selalu sama sehingga bisa kita lenyapkan.

Pengertian Persamaan kontinuitas adalah massa yangmasuk lewat A1 sama dengan massa

yangkeluar dari penampang. Kami adalah lembaga non profit yang bergerak dibidang

pendidikan, Bangsa yang cerdas dan makmur adalah idaman semua orang, oleh karena itu

kami memulainya dengan program peduli pendidikan indonesia. Semoga bermanfaat. 

19

2.4 ARCHIMEDES ( Desi Ratna Sari)

Prinsip Archimedes

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. Kita 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 melalui Percobaan 1.

Gaya apung terjadi karena makin dalam zat cair, makin besar tekanan hidrostatiknya. Hal ini

menyebabkan tekanan pada bagian bawah benda lebih besar daripada tekanan ada bagian

atasnya. Gaya apung muncul karena selisih antar gaya hidrostatik pada permukaan benda atas

dan bawah. Perhatikan Gambar. Fluida melakukan tekanan hidrostatik p1=ρfgh1 pada bagian

atas benda. Gaya yang berhubungan dengan tekanan ini adalah F1=p1A =ρfgh1A berarah ke

bawah. Dengan cara yang sama, pada permukaan bagian bawah diperoleh F2=p2A

=rfgh2A berarah ke atas.

Resultan kedua gaya ini adalah gaya apung Fa, yakni :

Fa = F2 – F1

= ρfgA(h2 - h1)

= ρfgAh

= ρfgVb = mf g = wf

Berdasarkan persamaan di atas, kita bisa mengatakan bahwa gaya apung pada benda sama

dengan berat fluida yang dipindahkan. Ingat bahwa yang dimaksudkan dengan fluida yang

dipindahkan di sini adalah volume fluida yang sama dengan volum benda yang tercelup

20

dalam fluida. Pada gambar di atas, kami menggunakan ilustrasi di mana semua bagian benda

tercelup dalam fluida (air).

Apabila benda yang dimasukkan ke dalam fluida, terapung, di mana bagian benda yang

tercelup hanya sebagian maka volume fluida yang dipindahkan = volume bagian benda yang

tercelup dalam fluida tersebut. Tidak peduli apapun benda dan bagaimana bentuk benda

tersebut, semuanya akan mengalami hal yang sama. Ini adalah buah karya Archimedes (287-

212 SM) yang saat ini diwariskan kepada kita dan lebih dikenal dengan julukan Hukum

Archimedes. Hukum Archimedes menyatakan bahwa  : Ketika sebuah benda tercelup

seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya

apung) pada benda, di mana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair

yang dipindahkan.

b. Mengapung, Melayang dan Tenggelam

Dengan menggunakan rumus Archimedes

ρ =  m / v dan w = m x g

Maka dengan menambahkan garam ke dalam air tersebut, berarti kita menambahkan

sejumlah massa ke dalam air. Karena garam larut di dalam air dan volume airnya tetap, massa

jenis air sekarang menjadi lebih besar daripada keadaannya semula.Selain itu, penambahan

garam juga berarti mengubah berat air. Tetapi berat telur tidak berubah. Semakin banyak

garam yang dimasukkan ke dalam air, massa jenis air menjadi semakin besar.

Densitasnya semakin besar, begitu pun beratnya. Akibatnya Air bergaram ini menjadi

"semakin berat dan tenggelam". Tak hanya lebih berat daripada air-segar, namun juga lebih

berat daripada telur. Kondisi inilah yang mengakibatkan sang telur "terdorong" ke atas ...

ke atas ... ke atas ... dan akhirnya mengapung. Tak hanya mengambang.

21

Jika rapat massa fluida lebih kecil daripada rapat massa balok maka agar balok berada dalam

keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume

balok.Artinya tidak seluruhnya berada terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda

mengapung. Agar benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama

dengan volume balok dan rapat massa cairan sama dengan rapat rapat massa benda.

Jika rapat massa benda lebih besar daripada rapat massa fluida, maka benda akan mengalami

gaya total ke bawah yang tidak sama dengan nol. Artinya benda akan jatuh tenggelam.

Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan

mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke atas (Fa) dari zat

cair itu. Dalam hal ini ada tiga peristiwa yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya tersebut

yaitu seperti berikut;

    Tenggelam

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (w) lebih

besar dari gaya ke atas (Fa).

w > Fa

ρb X Vb X g > ρa X Va X g

ρb > ρa

Volume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair (ρ)

    Melayang

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (w) sama

dengan gaya ke atas (Fa) atu benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbang

22

w = Fa

ρb X Vb X g = ρa X Va X g

ρb = ρa

Pada 2 benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku :

(FA)tot = Wtot

rc . g (V1+V2+V3+V4+…..)  =  W1 + W2 + W3 + W4 +…..

    Terapung

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (w) lebih

kecil dari gaya ke atas (Fa).

w = Fa

ρb X Vb X g = ρa X Va X g

ρb < ρa

Misal : Sepotong gabus ditahan pada dasar bejana berisi zat cair, setelah dilepas, gabus

tersebut akan naik ke permukaan zat cair (terapung) karena :

FA > Wrc . Vb . g  >  rb . Vb . grc $rb

Selisih antara W dan FA disebut gaya naik (Fn).

Fn =  FA - W

Benda terapung tentunya dalam keadaan setimbang, sehingga berlaku :

FA’ = Wrc . Vb2 . g  =  rb . Vb . g

23

Dengan :

ô     FA’ = Gaya ke atas yang dialami oleh bagian benda yang tercelup di dalam zat cair.

ô     Vb1 = Volume benda yang berada dipermukaan zat cair.

ô     Vb2 =    Volume benda yang tercelup di dalam zat cair.

Vb = Vb1 + Vb 2

FA’  =  rc . Vb2 . g

Berat (massa) benda terapung = berat (massa) zat cair yang dipindahkan

Daya apung (bouyancy) ada 3 macam, yaitu :

·         Daya apung positif (positive bouyancy) : bila suatu benda mengapung.

·         Daya apung negatif (negative bouyancy) : bila suatu benda tenggelam.

·         Daya apung netral (neutral bouyancy) : bila benda dapat melayang.

Bouyancy adalah suatu faktor yang sangat penting di dalam penyelaman. Selama bergerak

dalam air dengan scuba, penyelam harus mempertahankan posisi neutral bouyancy.

c.       Konsep Melayang, Tenggelam dan Terapung.

Kapankah suatu benda dapat terapung, tenggelam dan melayang ?

·         Benda dapat terapung bila massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair.

(miskonsepsi).

24

·         Benda dapat melayang bila massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair.

(konsepsi ilmiah)

·         Benda dapat tenggelam bila massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair.

(konsepsi ilmiah).

·         Terapung, melayang dan tenggelam dipengaruhi oleh volume benda. (miskonsepsi).

·         Terapung, melayang dan tenggelam dipengaruhi oleh berat dan massa benda

d. Penerapan Hukum Archimedes dalam Kehidupan Sehari-hari

»      Kapal Laut

Massa jenis besi lebih besar daripada massa jenis air laut, tetapi mengapa kapal laut yang

terbuat dari besi mengapung di atas air? Badan kapal yang terbuat dari besi dibuat berongga.

Ini menyebabkan volum air laut yang di pindahkan oleh badan kapal menjadi sangat besar.

Gaya apung sebanding dengan volum air yang dipindahkan, sehingga gaya apung menjadi

sangat besar. Gaya apung ini mampu mengatasi berat total kapal

sehingga kapal laut mengapung di permukaan laut. Jika dijelaskan berdasarkan konsep massa

jenis, maka massa jenis rata-rata besi berongga dan udara yang menempati rongga masih

lebih kecil daripada massa jenis air laut. Itulah sebabnya kapal laut mengapung.

2.5 VISIKOSITAS dasn TEGANGAN PERMUKAAN ( Mutia Maulinda )

25

Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik

dengan tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk fluida),

viskositas adalah "Ketebalan" atau "pergesekan internal". Oleh karena itu, air yang "tipis",

memiliki viskositas lebih rendah, sedangkanmadu yang "tebal", memiliki viskositas yang

lebih tinggi. Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga

pergerakan dari fluida tersebut..

Viskositas menjelaskan ketahanan internal fluida untuk mengalir dan mungkin dapat

dipikirkan sebagai pengukuran dari pergeseran fluida. Sebagai contoh, viskositas yang tinggi

dari magma akan menciptakan statovolcano yang tinggi dan curam, karena tidak dapat

mengalir terlalu jauh sebelum mendingin, sedangkan viskositas yang lebih rendah

dari lava akan menciptakan volcano yang rendah dan lebar. Seluruh fluida (kecuali

superfluida) memiliki ketahanan dari tekanan dan oleh karena itu disebut kental, tetapi fluida

yang tidak memiliki ketahanan tekanan dan tegangan disebut fluide ideal.

Studi dari bahan yang mengalir disebut Rheologi, yang termasuk viskositas dan konsep yang

berkaitan.

Kata "viskositas" berasal dari bahasa Latin "viscum alba", berarti mistletoe putih. Lem kental

yang bernama "birdlime" dibuat dari buah mistletoe dan digunakan untuk ranting lemon

untuk menangkap burung.

26

Laminar shear of fluid between two plates. Friction between the fluid and the moving

boundaries causes the fluid to shear. The force required for this action is a measure of the

fluid's viscosity. This type of flow is known as a Couette flow.

Secara Umum, pada setiap aliran, lapisan-lapisan berpindah pada kecepatan yang berbeda-

beda dan viskositas fluida meningkat dari tekanan geser antara lapisan yang secara pasti

melawan setiap gaya yang diberikan. Hubungan antara tekanan geser dan gradiasi kecepatan

dapat diperoleh dengan mempertimbangkan dua lempeng secara dekat dipisahkan dengan

27

jarak y, dan dipisahkan oleh unsur homogen. Asumsikan bahwa lempeng sangat besar dengan

luas penampang A, dan efek samping dapat diabaikan, dan lempeng yang lebih rendah tetap,

anggap gaya F dapat diterapkan pada lempeng atas. Jika gaya ini menyebabkan unsur antara

lempeng mengalami aliran geser dengan gradien kecepatan u/y, unsur disebut fluida.

“Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk

menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis” (Kanginan,

2009). Selain itu, tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau

kecenderungan zat cair untuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil

yaitu permukaan datar atau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha

untuk membentuk luas permukaan baru (Wavega, 2008). Dengan sifat tersebut zat cair

mampu untuk menahan benda-benda kecil di permukaannya. Seperti silet, berat silet

menyebabkan permukaan zat cair sedikit melengkung ke bawah tempat silet itu berada.

Lengkungan itu memperluas permukaan zar cair namun zat cair dengan tegangan

permukaannya berusaha mempertahankan luas permukaannya sekecil mungkin.

2.2 Faktor yang Memengaruhi

Tegangan permukaan terjadi karena permukaan zar cair cenderung untuk menegang,

sehingga permukaannya tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya

kohesi antara molekul air. Pada zat cair yang adesiv berlaku bahwa besar gaya kohesinya

lebih kecil daripada gaya adesinya dan pada zat yang non-adesiv berlaku sebaliknya. Salah

satu model peralatan tang sering digunakan untuk mengukur tegangan permukaan zar cair

adalah pipa kapiler. Salah satu besaran yang berlaku pada sebuah pipa kapiler adalah sudut

kontak, yaitu sudut yang dibentuk oleh permukaan zat cair yang dekat dengan dinding. Sudut

kontak ini timbul akibat gaya tarik-menarik antara zat yang sama (gaya kohesi) dan gaya

tarik-menarik antara molekul zar yang berbeda (adesi).

28

Molekul cairan biasanya saling tarik-menarik. Di bagian dalam cairan, setiap molekul

cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya, tetapi di permukaan cairan

hanya ada molekul-molekul caoran di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada

molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan tarik-menarik satu dengan yang lainnya, maka

terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan.

Sebaliknya, molekul cairan yang terletak di permukaan ditarik oleh molekul cairan yang

berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang

berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang

terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya dengan menyusut sekuat

mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh

selaput elastis yang tipis.

2.3 Persamaan Tegangan Permukaan

San (2009) memberi contoh pada seutas kawat dibengkokkan hingga berbentuk U, dan

seutas kawat kedua dapat meluncur pada kaki-kaki kawat U. Ketika alat ini dicelupkan dalam

larutan sabun dan dikeluarkan, akan berbentuk lapisan air sabun pada permukaan kawat

tersebut. Karena kawat lurus bisa digerakkan dan massanya tidak terlalu besar, maka lapisan

air sabun akan memberikan gaya tegangan permukaan pada kawat lurus, sehingga kawat

lurus dapat bergerak ke atas. Untuk menahan kawat ini agar tidak meluncur ke atas (kawat

berada pada keadaan setimbang), kita perlu mengerjakan gaya T ke bawah. Total gaya ke

bawah yang menahan kawat kedua adalah F = T + w.

Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar dan

dalam (selaput cairan sangat tipis tapi masih jauh lebih besar dari ukuran satu molekul

pembentuknya). Sehingga untuk cincin dengan keliling L yang diangkat perlahan dari

permukaan fluida, besarnya gaya F yang dibutuhkan untuk mengimbangi gaya-gaya

29

permukaan fluida dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung

cincin. Misalkan panjang kawat kedua adalah l. Larutan sabun menyentuh kawat kedua

memiliki dua permukaan, sehingga gaya tegangan permukaan bekerja 2l panjang permukaan.

Kanginan (2006) menyimpulkan bahwa tegangan permukaan didefinisikan sebagai

perbandingan antara gaya tegangan permukaan (F) dan panjang (d) tempat gaya itu bekerja.

Secara matematis, kita tulis:

Rumus Tegangan Permukaan:

Keterangan:

= Tegangan permukaan

F= Gaya tegangan permukaan

Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara gaya tegangan

permukaan dan satuan panjang, maka satuan tegangan permukaan adalah newton per meter

(N/m) atau dyne per centimeter (dyn/cm).

2.4 Penerapan Konsep Tegangan Permukaan dalam Kehidupan Sehari-hari

“Tegangan permukaan air berhubungan dengan kemampuan air untuk membasahi

benda. Makin kecil tegangan permukaan air, makin baik kemampuan air untuk membasahi

benda, dan ini berarti kotoran-kotoran pada benda lebih mudah larut dalam air” (Kanginan,

2006).

2.4.1 Mencuci dengan air panas lebih mudah dan menghasilkan cucian yang lebih bersih.

30

Tegangan permukaan dipengaruhi oleh suhu. Makin tinggi suhu air, makin kecil

tegangan permukaan air dan ini berarti makin baik kemampuan air untuk membasahi benda.

Karena itu, mencuci dengan air panas menyebabkan kotoran pada pakaian lebih mudah larut

dan cucian menjadi lebih bersih. Detergen sintetis modern juga didesain untuk meningkatkan

kemampuan air membasahi kotoran yang melekat pada pakaian, yaitu dengan menurunkan

tegangan permukaan air. Banyak kotoran yang tidak larut dalam air segar, tetapi larut dalam

air yang diberi detergen.

2.4.2 Gelembung sabun atau air berbentuk bulat

Gelembung sabun atau tetes air berbentuk bulat karena dipengaruhi oleh adanya

tegangan permukaan. Gelembung sabun memiliki dua selaput tipis pada permukaannya dan

diantara kedua selaput tipis tersebut terdapat lapisan air tipis. Adanya tegangan permukaan

menyebabkan selaput berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Ketika

selaput air sabun berkontraksi dan berusaha memperkecil luas permukaannya, timbul

perbedaan tekanan udara di bagian luar selaput (tekanan atmosfir) dan tekanan udara di

bagian dalam selaput. Tekanan udara yang berada di luar selaput (tekanan atmosfir) turut

mendorong selaput air sabun ketika ia melakukan kontraksi, karena tekanan udara di bagian

dalam selaput lebih kecil. Setelah selaput berkontraksi, maka udara di dalamnya (udara yang

terperangkap di antara dua selaput) ikut tertekan, sehingga menaikkan tekanan udara di dalam

selaput sampai tidak terjadi kontraksi lagi. Dengan kata lain, ketika tidak terjadi kontransi

lagi, besarnya tekanan udara di antara dua selaput sama dengan jumlah tekanan atmosfir

dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput.

31

Pada tetes air hanya memiliki satu selaput tipis, yakni pada bagian luar tetes air.

Bagian dalamnya penuh dengan air. Akibat adanya gaya kohesi, maka timbul tegangan

permukaan. Bagian tetes air ditarik ke dalam, akibatnya air berkontraksi dan cenderung

memperkecil luas permukaannya. Tekanan atmosfir yang berada di luar turut membantu

menekan tetes air. Kontraksi akan terhenti ketika tekanan pada bagian dalam air sama dengan

jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput air.

2.4.3 Klip tidak tenggelam dalam air

Ketika klip diletakkan 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. Biasanya klip terbuat dari logam, sehingga kerapatannya lebih besar dari kerapatan

air. Karena massa jenis klip lebih besar dari massa jenis air, maka seharusnya klip tenggelam.

Tapi kenyataannya klip terapung. Fenomena ini merupakan salah satu contoh dari adanya

tegangan permukaan. Dalam kenyataannya, bukan hanya klip (penjepit kertas), tetapi juga

bisa benda lain seperti jarum. Apabila kita meletakkan 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.

32

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Asas Bernaulii yaitu menyatakan bahwa di mana kecepatan aliran fluida tinggi

maka tekanan fluida menjadi rendah.

Persamaan Kontinuitas Debit yang masuk pada suatu penampang luasan sama

dengan debit yang keluar pada luasan yang lain meskipun luas penampangnya

berbeda.

Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang di ubah baik

dengan tekanan atau teganagan atau kekentalan suatu zat.

Hukum Pascal yaitu Tekanan yang di berikan zat cair dalam ruangan tertutup

di teruskan ke segala arah dengan sama besar.

Hukum Archimedes Yaitu Benda di dalam zat cair mengalami penguranagn

berat sebesar berat zat cair yang di pindahkan.

3.2 SARAN

Semoga dengan makalah ini kami bisa memahami tentang fluida.

Di usahakan persamaan yang telah kita tulis di makalah ini dapat di pahami

atau di mengerti.

Kita bisa cari penerapan yang lebih banyak tentang materi fluida ini.

Sebaiknya kita melakukan praktikum sederhana agar lebih bisa memahami

tentang fluida ini.

33

BAB VI

DAFTAR PUSTAKA

Zemansky, Sears, 1982. FISIKA untuk Universitas 1 Mekanika, Panas, Bunyi. Bandung: Penerbit Binacipta.

Tim Dosen Fisika ITS, 2009. FISIKA I Kinematika, Dinamika, Getaran, Panas. Surabaya: Penerbit ITS.

Fluida Dinamis.Pdf, 2004. ( Bagian Proyek Pengembangan Kurikulum)

Halliday dan Resnick, 1991. Fisika jilid 1 (Terjemahan) Jakarta: Penerbit Erlangga.

34