Tekanan statik di dalam fluida


Tekanan statik di dalam fluida

Karena sifatnya yang tidak dapat dengan mudah dimampatkan, fluida dapat menghasilkan tekanan normal pada semua permukaan yang berkontak dengannya. Pada keadaan diam (statik), tekanan tersebut bersifat isotropik, yaitu bekerja dengan besar yang sama ke segala arah. Karakteristik ini membuat fluida dapat mentransmisikan gaya sepanjang sebuah pipa atau tabung, yaitu, jika sebuah gaya diberlakukan pada fluida dalam sebuah pipa, maka gaya tersebut akan ditransmisikan hingga ujung pipa. Jika terdapat gaya lawan di ujung pipa yang besarnya tidak sama dengan gaya yang ditransmisikan, maka fluida akan bergerak dalam arah yang sesuai dengan arah gaya resultan.

Konsepnya pertama kali diformulasikan, dalam bentuk yang agak luas, oleh matematikawan dan filsuf Perancis, Blaise Pascal pada 1647 yang kemudian dikenal sebagai Hukum Pascal. Hukum ini mempunyai banyak aplikasi penting dalam hidrolika. Galileo Galilei, juga adalah bapak besar dalam hidrostatika.

Tekanan hidrostatik

Sevolume kecil fluida pada kedalaman tertentu dalam sebuah bejana akan memberikan tekanan ke atas untuk mengimbangi berat fluida yang ada di atasnya. Untuk suatu volume yang sangat kecil, tegangan adalah sama di segala arah, dan berat fluida yang ada di atas volume sangat kecil tersebut ekuivalen dengan tekanan yang dirumuskan sebagai berikut

\ P = \rho g h

dengan (dalam satuan SI),

P adalah tekanan hidrostatik (dalam pascal);

ρ adalah kerapatan fluida (dalam kilogram per meter kubik);

g adalah percepatan gravitasi (dalam meter per detik kuadrat);

h adalah tinggi kolom fluida (dalam meter).

Fluida Ideal
Sebelum kita membahas fluida statis, kita batasi terlebih dahulu fluida yang seperti apa yang akan kita pelajari. Fluida yang akan kita pelajari kali ini adalah fluida idela. Sifat – sifat dari fluida ideal adalah:

1. Incompressible (tidak mengalami perubahan ketika mendapat tekanan)

2. Non viscosity (ketika bergerak tidak mengalami gesekan)
3. Alirannya stasioner (konstan)

Definis Fluida Statis

Apakah anda pernah menaruh air dalam gelas. Kemudian air itu didiamkan sampai tidak ada bagian – bagian air yang berpindah (tentunya bagian – bagian yang dimaksud yang bersifat makro). Keadaan seperti itulah yang dinamakan fluida statis, yaitu fluida yang tidak mengalami perpindahan bagian – bagiannya. Pada fluida statis kita akan mempelajari mengenai tekanan dan tegangan permukaan.
Tekanan Hidrostatis

Apabila kita menyelam di danau ataupun di lautan, maka semakin dalam kita menyelam kita akan merasakan adanya tekanan yang semakin besar. Demikian pula tekanan atmosfer akan semakin berkurang dengan bertambahnya ketinggian. Inilah sebabnya kabin pesawat terbang harus diberi tekanan. Namun, untuk atmosfer kita agak susah menentukan tekanannya pada suatu ketinggian tertentu karena kerapatan atmosfer tidak konstan. Untuk cairan seperti air yang kerapatannya konstan, maka tekanan akan bertambah secara linear sesuai dengan bertambahnya kedalaman. (kedalaman dihitung dari permukaan fluida tersebut).
Coba kita perhatikan fluida yang ada dalam gelas! Kita anggap saja fluida tersebut merupakan fluida ideal.
Pada lapisan bagian atas, fluida mendapatkan tekanan atmosfer (Po). Namun, karena fluida memiliki masa maka akan menimbulkan gaya berat yang akan menekan pada dasar gelas tersebut. Sehingga tekanan yang dialami oleh dasar gelas adalah:

Karena tekanan merupakan gaya per satuan luas daerah yang dikenai gaya (), maka tekanan pada dasar gelas adalah:

Telah kita ketahui bahwa massa jenis benda itu merupakan massa per satuan volume, sehingga

Kita asumsikan, gelas tersebut merupakan silinder. Sehingga volumenya adalah luas alas dikalikan dengan tingginya (V = A h)


Dengan demikian, tekanan hidrostatis pada dasar gelas adalah:

Ternyata, tekanan hidrostatis bergantung pada kedalaman dan tidak bergantung pada bentuk dan luas permukaan bejana. Sehingga tekanan hidrostatis pada satu jenis fluida pada permukaan bumi akan sama untuk semua titik yang memiliki kedalaman yang sama.
Iklan

Tinggalkan Balasan

Please log in using one of these methods to post your comment:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s