FLUIDA STATIS

Alkisah di suatu kerajaan, suatu hari putri kehilangan mahkota Emas nya yang sangat berharga. Kemudian hadir 2 orang yang mengaku telah menemukan mahkotanya. Namun kedua mahkota itu terlihat sama.

Jika kamu hanya diberikan sebuah neraca pegas pengukur gaya berat benda, Bagaimana cara menentukan mahkota mana yang merupakan asli?

Baiklah setelah kamu mencoba memprediksi mahkota mana yang merupakan mahkota asli. Selanjutnya kita akan mempelajari konsep yang diperlukan untuk memperkirakan jawaban tersebut. Materi ini merupakan materi fluida.

Fluida merupakan zat yang dapat mengalir, baik berupa gas maupun cairan. Dalam pembahasan kali ini, fluida dibedakan menjadi fluida statis dan fluida dinamis. Materi pokok dalam pembahasan fluida statis meliputi Gaya Archimides (Gaya Apung), Tekanan Hidrostatis, Hukum Pascal dan Tegangan Permukaan.

Adakah diantara Anda yang pernah belajar diving? Atau mungkin hanya melihat dan menyaksikan bagaimana aktivitas diving sangat menyenangkan. Jika Anda pernah belajar diving, mungkin Anda pernah menyimak bahwa semakin dalam, tekanan yang kita rasakan juga semakin besar.

Sumber : researchgate

Mengapa hal ini dapat terjadi ? Kita lihat ilustrasi air dalam bejana berikut :

Sumber : wikimedia

Dari gambar, kita bisa lihat luas permukaan A akan mengalami tekanan akibat air yang di atasnya. Besar tekanannya yaitu :

untuk kasus dalam wadah di atas, maka W nya adalah berat air yang ada di atas permukaan tersebut, sehingga dapat diganti dengan :

W = m. g

dengan m yaitu massa air. Ingat kembali persamaan massa jenis, maka m dapat diganti menjadi massa jenis x Volume. MAka persamaan tekanan nya dapat dinyatakan :

1 Atm = 10^5 Pascal = 76 cmHg

Saat kita berenang, kita merasa kalau tubuh kita semakin terasa ringan. Hal ini disebabkan adanya gaya apung atau yang disebut juga gaya Archimides yang disebabkan air. Hal ini juga berlaku untuk balon udara atapun balon gas biasa.

Suatu benda yang berada di udara akan mempunyai berat yang lebih besar bila dibandingkan ketika berada dalam suatu zat cair. Ketika benda tersebut berada dalam fluida, benda tersebut akan memperoleh gaya apung dari fluida. Gaya Apung adalah gaya tekan ke atas fluida terhadap sebuah benda yang berada dalam fluida.

Gaya apung dapat terjadi karena tekanan pada fluida bertambah terhadap kedalaman. Akibatnya tekanan ke atas pada permukaan bawah benda akan lebih besar daripada tekanan ke bawah pada permukaan atasnya

Sebelum memahami lebih jauh mengenai gaya apung, coba eksplorasi terlebih dulu simulasi dari phet.colorado.edu di bawah ini

Berdasarkan simulasi di atas, Buatlah kesimpulan bagaimana syarat benda terapung, tenggelam atau melayang.

Berapa besar gaya apung atau gaya archimides untuk benda yang berada dalam fluida. Perhatikan penjabaran konsep di bawah ini.

Nah untuk memprediksi mana mahkota asli Putri dari ilustrasi cerita di atas, Anda dapat menggunakan sebuah neraca. Dengan mengetahui berat mahkota di udara dan berat mahkota di dalam air, kita dapat mengetahui gaya archimides air terhadap mahkota, sehingga kita bisa menentukan volume mahkota tersebut. Setelah mendapatkan volume nya, kira kira apa selanjutnya?

Ya Anda dapat menghitung massa jenisnya dengan membagi massa yang diukur dari neraca dan volume mahkota

Mungkin kamu pernah melihat serangga dapat berjalan di atas air

Bagaimana serangga dapat berjalan di atas air?

Adanya tegangan permukaan air dapat menahan serangga sehingga tidak tenggelam

Selanjutnya, coba simpan sebuah jarum di atas air dengan perlahan sehingga posisi jarum