Bagi kamu yang gemar belajar fisika atau memang mendapatkan mata pelajaran fisika, kamu harus tahu apa itu fluida. Tidak lengkap rasanya jika mempelajari ilmu fisika tanpa mengetahui tentang fluida. Fluida merupakan salah satu cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang suatu zat yang dapat mengalir.
Kapal yang ada di tengah laut memiliki massa jenis lebih besar jika dibandingkan dengan massa jenis air, namun dengan massa jenis yang besar dapat mengapung di permukaan air. Mungkin hal tersebut terdengar aneh, namun pernyataan tersebut dapat dijelaskan pada materi fluida statis.
Pengertian Fluida Statis
Fluida statis atau sering disebut dengan hidrostatika merupakan ilmu fisika yang mempelajari karakteristik zat cair dalam keadaan diam. Dalam mempelajari materi ini, biasanya kamu akan membahas tentang tekanan fluida. Ada berbagai macam zat yang tergolong dalam fluida, yakni air dan gas. Gas tergolong ke dalam fluida karena dapat mengalir dan disebabkan oleh hembusan angin.
Mempelajari fluida statis berfungsi untuk menjelaskan berbagai fenomena yang ada, seperti perubahan besar tekanan atmosfer terhadap pengukuran permukaan laut. Selain itu, dapat juga menjelaskan kenaikan besar tekanan air pada suatu kedalaman.
Sifat-sifat Fluida Statis
Kamu bisa menentukkan dan memahami sifatnya, saat fluida dalam keadaan diam. Berikut merupakan beberapa sifatnya:
1. Massa Jenis
Dalam ilmu fisika, massa jenis diartikan sebagai ukuran kepadatan atau densitas suatu benda homogen. Massa jenis merupakan pengukuran massa pada satuan volume sebuah benda. Apabila massa jenis suatu benda semakin tinggi, maka massa pada setiap volumenya semakin besar pula. Massa jenis benda didapatkan dari hasil bagi dari total massa dengan total volumenya.
Massa jenis digunakan untuk mengetahui apakah suatu benda dapat mengapung di permukaan air, meskipun benda tersebut memiliki berat yang besar. Semakin kecil massa jenisnya, maka benda akan semakin mengapung ke atas. Berikut merupakan rumus dari massa jenis:
2. Tekanan
Tekanan merupakan hasil bagi dari gaya yang bekerja tegak lurus dengan luas bidang. Tekanan digunakan untuk mengukur kekuatan suatu benda, baik benda cair maupun gas. Definisi dari tekanan dapat dituliskan sebagai berikut:
3. Tegangan Permukaan
Interaksi antar molekul-molekul pada permukaan zat cair menyebabkan munculnya tegangan permukaan. Permukaan zat cair cenderung dapat menegang, hal ini yang disebut dengan tegangan permukaan. Salah satu contoh dari tegangan permukaan adalah serangga yang dapat berjalan di atas permukaan air. Rumus dari tegangan permukaan yakni:
4. Kapilaritas
Gejala kapilaritas merupakan gejala naik atau turunnya sebuah zat cair dalam pipa kapiler. Kamu dapat mengamati gejala ini dengan memerhatikan pipa yang dimasukkan ke dalam bejana, dengan ujung pipa terbuka. Permukaan air yang ada dalam pipa akan naik, berbeda jika kamu mencelupkan pipa ke dalam raksa. Pada raksa permukaan air raksanya justru akan turun.
Untuk mengetahui kenaikan dan penurunan permukaan air tersebut dihitung dengan rumus berikut:
5. Viskositas
Ketahanan fluida yang telah diubah tegangan atau tekanan kemudian diukur. Hasil pengukuran tersebut yang disebut dengan viskositas.
Jenis-jenis Fluida Statis
1. Tekanan Hidrostatis
Tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang terjadi karena terdapat berat fluida yang tidak bergerak. Salah satu contoh dari tekanan hidrostatis adalah ketika kamu berenang di kolam. Semakin dalam kamu berenang, maka gendang telingamu akan menjadi sakit. Rumus dari tekanan hidrostatis adalah sebagai berikut:
Contoh lain dari tekanan hidrostatis adalah aliran darah pada tubuh kita. Darah sebagai fluida dalam tubuh kita memberikan tekanan terhadap dinding.
2. Tekanan Mutlak
Tekanan mutlak yaitu hasil dari penjumlahan antara tekanan luar dengan tekanan hidrostatis atau sering disebut sebagai tekanan total.
Jika kamu melakukan sebuah percobaan dan mendapat data mengenai tekanan, maka kamu harus menambah dengan tekanan atmosfer. Hal ini disebabkan tekanan mutlak merupakan tekanan yang sebenarnya. Tekanan mutlak dirumuskan sebagai berikut:
Hukum Pada Fluida Statis
1. Hukum Pascal
Hukum pascal adalah hukum yang terdapat pada ilmu fisika, hukum ini memiliki kaitan dengan zat cair atau fluida, serta gaya yang ada pada zat cair tersebut. Hukum yang dicetuskan oleh Blaise Pascal ini menyatakan bahwa dalam sistem ruang tertutup, fluida mempunyai tekanan, dan tekanan tersebut diteruskan ke segala arah.
Hukum pascal dapat dijelaskan pada sebuah bejana atau sering disebut dengan pipa U. Penampang 1 yang diberi gaya F1, maka tekanannya diteruskan ke penampang 2 dan sama besar. Rumus dari hukum pascal ialah sebagai berikut:
Pkeluar = Pmasuk
Atau P1 = P2
Diketahui bahwa tekanan didapatkan dari gaya, dibagi dengan luas penampang atau dituliskan dengan P = F/A. Sehingga didapatkan sebuah persamaan:
F1/A1 = F2/A2
2. Hukum Archimedes
Hukum Archimedes merupakan gaya tekan atau gaya apung suatu benda dalam zat cair. Kamu dapat mengamati hukum ini pada sebuah batu yang dicelupkan ke dalam bejana berisi air. Air dalam bejana akan naik atau tumpah sebesar volume batu yang dicelupkan. Hal ini disebabkan volume batu yang masuk menggantikan volume air yang tumpah atau naik.
Rumus dari Hukum Archimedes adalah sebagai berikut:
Adanya gaya apung ini dapat menyebabkan suatu benda yang berada di air menjadi mengapung, melayang, dan tenggelam. Benda akan mengapung apabila gaya apung lebih besar dari berat benda, melayang jika gaya apung sama dengan berat benda, dan tenggelam jika gaya apung lebih kecil dari berat benda.
Contoh Soal Fluida Statis
1. Terdapat sebuah batu yang memiliki volume 0,05m3 dan tercelup seluruhnya ke dalam air. Telah diketahui bahwa air memiliki massa jenis sebesar 103 kg/m3. Tentukanlah gaya ke atas atau gaya apung yang dialami oleh benda tersebut!
Diketahui:
Ditanyakan: Fa =….?
Jawab:
Jadi gaya ke atas atau gaya apung benda tersebut ialah 490 Newton.
