Greaters, kali ini kita akan membahas tentang zat alir atau dalam fisika sering kita sebut dengan fluida. Fluida itu bentuknya bukan hanya cairan ya Greaters, udara juga termasuk fluida, karena sebenarnya fluida adalah zat yang bisa mengalir dan dapat memberikan hambatan saat diberi tekanan. Nah, dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya banyak sekali cara untuk memanfaatkan sifat fluida ini. Baik untuk sifat fluida statis maupun dinamis. Untuk lebih jelasnya, langsung kita bahas perpoint aja yuk Greaters.

Fluida Statis

Siapkan nafas panjang ya greaters karena kita akan mengenal banyak besaran dan beberapa hokum dalam fluida. Yang pertama besaran dalam fluida, antara lain:

1. Massa jenis

Keterangan untuk rumus tersebut adalah:

ρ = massa jenis (kg/m³)
V = volume (m³)
m = massa benda (kg)

2. Viskositas

3. Tegangan permukaan

4. Kapilaritas

Setelah mengetahui besaran yang ada di fluida, sekarang kita akan mengenal hukum fisika yang berkenaan dengan fluida statis. 

Hukum Utama Hidrostatis

Fluida statis mempunyai tekanan yang disebut dengan tekanan hidrostatis. Tekanan ini dapat dicari dengan rumus:

Sedangkan hukum utama hidrostatis menyatakan bahwa fluida di semua titik pada satu bidang datar akan mempunyai tekanan yang sama. Untuk lebih jelasnya, yuk kita perhatikan gambar:

Gambar 1

Fluida dalam pipa U pada titik A dan titik B mempunyai tekanan yang sama. 

Hukum utama hidrostatis ini secara matematis dirumuskan sebagai:

Hukum Pascal

Selain hukum utama hidrostatis dalam fluida statis juga berlaku hukum lain di antaranya adalah hukum Pascal. Dalam hukum Pascal dijelaskan bahwa jika kita memberikan tekanan ke dalam suatu fluida tertutup, maka tekanan itu akan diteruskan ke segala arah sama besar. Contoh aplikasinya adalah dalam penggunaan pompa hidrolik. Untuk lebih jelasnya, mari kita perhatikan gambar:

Gambar 2

penerapan hukum Pascal, tekanan yang diberikan pada A1 akan diteruskan ke A2 sama besar.

Secara matematis, hukum Pascal ini dapat dirumuskan sebagai:

Keterangan:

P1= tekanan di penampang 1 (N/m²);
P2 = tekanan di penampang 2 (N/m²);
F1 = gaya tekan di penampang 1 (N/m²);
F2 = gaya tekan di penampang 2 (N/m²);
A1 = luas penampang pipa 1 (N/m²); dan
A2 = luas penampang pipa 2 (N/m²);

Hukum Archimedes

Hukum ketiga yang membahas tentang fluida statis adalah hukum Archimedes. Hukum ini membahas tentang gaya tekan ke atas yang dialami sebuah benda dalam fluida. Hukum ini menjelaskan bahwa apabila ada suatu benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya dalam fluida maka akan mengalami gaya tekan ke atas yang sama dengan berat fluida yang dipindahkannya. Itulah mengapa berat tubuh kita di dalam air akan lebih ringan daripada di udara.

Nah ketika kita menimbang benda dalam air atau fluida yang kita peroleh dari pengukuran adalah berat semu. Rumus untuk gaya tekan ke atas adalah :

FA = gaya apung atau gaya ke atas (N);
ρf = massa jenis fluida (kg/m3);
g = percepatan gravitasi (m/s2); dan
Vbf = volume benda tercelup (m3).

Sedangkan untuk gerak semu dirumuskan sebagai:

Wbf = berat benda di dalam fluida (N);
Wu = berat benda di udara (N); dan
FA = gaya apung (N);

Demikian greaters, tentang fluida statis, selanjutnya kita akan membahas tentang fluida dinamis.

Fluida Dinamis

Greaters, perbedaan antara fluida statis dan dinamis adalah pada keadaan fluida tersebut. Fluida dinamis adalah fluida yang bergerak. Pada sub bab fluida dinamis ini, kita akan mempelajari tentang besaran pada fluida dinamis yaitu debit, persamaan kontinuitas dan hukum Bernoulli.

DEBIT

Debit ini juga disebut kecepatan aliran. Rumusnya adalah:

Q = debit aliran (m³/s)
V = volume (m³)
t = selang waktu (s)

Persamaan Kontinuitas

Fluida yang mengalir dalam sebuah pipa dianggap mempunyai debit yang sama disembarang titik. Sehingga munculah persamaan kontinuitas ini yang dirumuskan dengan:

A1 = luas pipa 1
v1 = kecepatan di pipa 1
A2 = luas pipa 2
v2 = kecepatan di pipa 2

Persamaan Hukum Bernoulli

Dalam fisika ada hukum kekekalan energi. Fluida juga memenuhi hukum kekekalan energi. Hukum kekekalan energi pada Fluida dijabarkan dengan persamaan Bernoulli. Hukum Bernuolli menyatakan Jumlah tekanan (p), energi kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus. Hukum ini dirumuskan dalam persamaan Bernoulli yaitu:

p = tekanan air (Pa)
v = kecepatan air (m/s)
g = percepatan gravitasi
h = ketinggian air

Penerapan hukum Bernoulli ini salah satunya adalah pada pesawat terbang. Pesawat bisa terbang karena adanya gaya angkat (Fa). Gaya angkat ini, bukan berasal dari mesin pesawat melainkan karena memanfaatkan hukum Bernoulli. Pada sayap pesawat, laju aliran di atas lebih besar maka mengakibatkan tekanan di atas pesawat lebih kecil daripada tekanan pesawat di bawah. Sehingga gaya angkat pesawat menjadi besar dan pesawat dapat terbang.

Nah Greaters, apakah kamu sudah mengerti tentang pembahasan ini? Kamu bisa menerapkannya saat kamu belajar fisika dengan pembahasan tentang Fluida Statis dan Dinamis. Semoga bermanfaat!

Baca juga Memahami Gerak Jatuh Bebas, Vertikal ke Atas, dan Vertikal ke Bawah, Fisika Kelas 10