Fluida adalah zat aliar, atau dengan kata lain zat yang dapat mengalir. Ilmu yang mempelajari tentang fluida adalah mekanika fluida. Fluida ada 2 macam : cairan dan gas. Ciri dari fluida adalah 1. Mengalir dari tempat tinggi ke tempat yang lebih rendah
2. mengisi ruangan yang mewadahinya.
3. mengikuti bentuk wadahnya
4. permukaan zata cair selalu datar
Sifat-sifat fluida adalah: 1. Densitas (massa jenis) dan berat spesifik: Densitas adalah massa per satuan volume, sedangkan berat spesifik adalah berat per satuan volume.
m v
dimana : ρ = massa jenis fluida m = massa fluida v = volum fulida
2. Tekanan : Dalam hal ini, ada tekanan absolut dan ada juga tekanan alat ukur (gauge pressure). Yang disebut terakhir tidak lain adalah tekanan absolut dikurangi tekanan atmosfir (1 atm). Tekanan fluida biasanya diukur dengan manometer (cairan) atau barometer (gas).
3. Temperatur (suhu), panas spesifik (specific heat), konduktivitas termal, dan koefisien ekspansi termal : Panas spesifik adalah jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan satu satuan massa sebesar satu derajat. Konduktivitas termal menunjukkan kemampuan fluida untuk menghantarkan (mengkonduksikan) panas. Sedangkan koefisien ekspansi termal menghubungkan antara temperatur dan densitas pada tekanan konstan. 4. Compressibility : Dalam hal ini, fluida bisa dibagi menjadi compressible fluid dan incompressible fluid. Secara umum, cairan bersifat compressible (aliran dimana densitas fluidanya tidak berubah didalam medan aliran. Contoh : aliran air) sedangkan gas bersifat incompressible (aliran dimana densitas fluidanya berubah didalam medan aliran. Contoh : udara)
5. Viskositas : menunjukkan resistensi satu lapisan untuk meluncur (sliding) diatas lapisan lainnya. Definisi lain dari viskositas dikaitkan dengan ada tidaknya geseran (shear). 6. Tegangan permukaan (surface tension) : adalah besarnya gaya tarik yang bekerja pada permukaan fluida (cair). Definisi lainnya adalah: intensitas daya tarik-menarik molekular per satuan panjang pada suatu garis manapun dari permukaan fluida.
Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser. Ilmu yang mempelajari fluida statis adalah mekanika fluida statis.
Tegangan permukaan zat cair didefinisikan sebagai besarnya gaya yang di alami oleh tiap satuan panjang pada permukaan zat cair.
Tegangan permukaan zat cair didefinisikan sebagai besarnya gaya yang di alami oleh tiap satuan panjang pada permukaan zat cair. dengan : F = gaya permukaan l = panjang permukaan γ = tegangan permukaan Permukaan zat cair tergantung terhadap suhunya, tegangan berkurang jika suhu naik, seperti pada tabel di bawah ini :
Contoh soal : 1. Panjang kawat L = 10 cm dan gaya tarik minimum yang diperlukan agar kawat berada dalam keseimbangan adalah 4 . 10-3 N. Berapa tegangan permukaan fluida yang berada dalam kawat?
2.
Pada peristiwa tegangan permukaan diketahui gaya tegang 4 N. Jika
panjang permukaannya 20 cm, maka tentukanlah besar tegangan permukaannya.
Latihan soal : 1. Sebatang kawat dibengkokkan membentuk huruf U dan kawat kecil bermassa 0,2 gram dipasang dalam kawat tersebut seperti gambar 1 di atas. Kawat dicelupkan ke dalam lapisan sabun sehingga terbentang suatu lapisan sabun. Akibat tegangan permukaan lapisan sabun, kawat mengalami gaya tarik ke atas. Agar tetap setimbang, maka pada kawat kecil tersebut digantung beban bermassa 0,1 gram. Jika panjang kawat kecil adalah 10 cm, maka tentukanlah besar tegangan
permukaan lapisan sabun tersebut. 2. Gambar di atas melukiskan suatu kawat berbentuk U yang ditutup dengan kawat AB yang dapat bergerak bebas yang kemudian dimasukkan ke dalam larutan sabun. Setelah kawat diangkat dari larutan sabun ternyata kawat dapat setimbang setelah pada kawat digantungkan beban seberat 10^-3 N, jika panjang kawat AB = 10 cm dan berat kawat AB = 5.10^-4 N, berapakah besar tegangan permukaan selaput sabut tersebut?
Kohesi dan adhesi menentukan bentuk permukaan zat cair. Setetes air yang jatuh di permukaan kaca mendatar akan meluas permukaanya sebab adhesi air pada kaca lebih besar daripada kohesinya.
Setetes raksa yang jatuh pada permukaan kaca akan mengumpul berbentuk bola karena kohesi raksa lebih besar daripda adhesi kaca. Demikian juga karena pengaruh kohesi dan adhesi, permukaan zat cair di dalam bejana tidak mendatr, tetapi pada tepi yang melekat pada dinding
sedikit melengkung. Gejala melengkungnya zat cair di dalam bejana disebut
meniscus. Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel partikel yang tidak sejenis. Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat bila dicampurkan. Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel partikel yang sejenis. Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antarpartikel dalam zat. Dengan demikian, kamu pasti tahu bahwa gaya kohesi zat padat lebih besar dibandingkan d engan zat cair dan gas Gaya kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling melekat.
Kapilaritas adalah fenomena naik atau turunnya permukaan zat cair dalam suatu pipa kapiler (pipa dengan luas penampang yang sempit).
Kapilaritas dipengaruhi oleh adhesi dan kohesi. Untuk zat cair yang membasahi dinding pipa (0-90°) permukaan zat cair di dalam pipa lebih rendah daripda permukaan zat cair di luar pipa.
Misalkan pada jari-jari penampang kapiler r, tegangan permukaan zat cair ϒ, massa jens zat cair ρ, dan besarnya sudut kontak θ . Permukaan zat cair menyentuh dinding pipa dengan keliling lingkaran 2π⋅r. Permukaan zat cair menarik dinding dengan gaya F = 2π⋅r⋅ ϒ, membentuk sudut θ terhadap
dinding ke bawah. Sebagai reaksinya, dinding menarik at cair keatas dengan gaya F = 2π⋅r⋅ ϒ, membentuk sudut θ terhadap dinding ke atas. Komponen gaya tarik dinding ke atas sebesar F ⋅cos θ , diimbangi dengan gaya berat zat cair setinggi ϒ.
W = F . Cos θ m. g = 2 π . r . ϒ cos θ ρ . V. g = 2 π . r . ϒ cos θ ρ .π . r2 . y . g = 2 π . r . ϒ cos θ Jadi : γ = 2 .γ . cos θ ρ .r . g Keterangan : y : naik/turunnya zat cair dalam kapiler (m) ϒ : tegangan permukaan zat cair (N/m) θ : sudut kontak ρ : massa jenis zat cair (kg/m3) r : jari-jari penampang pipa (m) g : percepatan gravitasi (m/s2)
Dalam kehidupan sehari-hari, gejala kapilaritas dapat dijumpai, antara lain pada kenaikan minyak melalui sumbu kompor atau lampu, basahnya dinding pada musim penghujan, dan naiknya air melalui pembuluh kayu pda tumbuh-
tumbuhan. Contoh Soal : 1. Sebuah pipa kaca yang berdiameter 0,5 mm dimasukkan ke dalam sebuah wadah yang
berisi raksa. Jika sudut kontak raksa dengan dinding pipa 60o dan tegangan permukaan 70 . 10-3 N/m, maka penurunan permukaan raksa dalam pipa kaca tersebut adalah...(massa jenis raksa = 13,6 . 103 kg/m3)
2. Pembuluh xylem pada tanaman mempunyai jari-jari sekitar 0,01 mm. Jika suhu air = 20 oC, sudut kontak 0, g = 9,8 m/s2 dan tegangan permukaan air 72,8 . 10-3 N/m, maka tingginya kenaikan air pada pembuluh akibat adanya kapilaritas adalah...
Latihan Soal : 1. Suatu tabung berdiameter 0,4 cm jika dimasukkan ke dalam air secara vertikal sudut kontaknya 60°. Jika tegangan permukaan air adalah 0,5 N/m, maka tentukanlah
kenaikan air dalam tabung. 2. Tentukanlah penurunan air raksa dalam sebuah pipa berjari-jari 2 mm jika sudut kontak raksa dengan kaca sebesar 150°, tegangan permukaan 0,545 N/m dan massa jenis
raksa 13.600 kg/m3.
Content is Courtesy of bahanbelajarsekolah.blogspot.com
