Fluida Statis

PENDIDIKAN FISIKA
UIN WALISONGO
SEMAANG
2021





























































FLUIDA STATIS KELAS








E-MODUL PEMBELAJARAN FISIKA

SMA/MA SEDERAJAT XI













SALSABILA KHASANAH 1808066028

KATA PENGANTAR


Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat Rahmat dan

KaruniaNya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan E-Modul Pembelajaran Fisika
SMA/MA Sederajat materi Fluida Statis untuk kelas XI ini sebagai penunjang dalam sistem

pembelajaan daring.
Dengan tersusunnya E-Modul Pembelajaran Fisika SMA/MA Sederajat materi Fluida

Statis untuk kelas XI ini, semoga dapat memberikan manfaat bagi banyak orang untuk

memperoleh ilmu pengetahuan, pemahaman, dan kemampuan menganalisis segala hal yang
berkaitan dengan fenomena alam. Sehingga kita smeua mampu hidup selaras berdasarkan

hukum alam serta mempu mengelola sumberdaya alam dan lingkungannya.

Penulis sangat menyadari bahwa E-Modul Pembelajaran Fisika SMA/MA Sederajat
materi Fluida Statis untuk kelas XI ini masih jauh dari kata sempurna sebagai sarana dalam

menerapkan fungsi pembelajaran fisika di SMA/MA. Maka dari itu, penulis sangat
mengharapkan saran masukkan, dan kritik yang menmbangun guna perbaikan E-modul ini

kedepannya.


Tegal, 17 Agustus 2021

Penyusun


Salsabila Khasanah

DAFTAR ISI


Kata Pengantar .......................................................................................................................... i

Daftar Isi .................................................................................................................................. ii

Peta Konsep ............................................................................................................................... 3
Materi

A. Pengertian ............. ............................................................................................................ 4

B. Sifat-sifat .......................................................... ................................................................. 4
Hukum Pascal ........................................................................................................................... 7

Hukum Utama Hidrostatik ...................................................................................................... 10

Hukum Archimedes ................................................................................................................ 13
Fenomena Fluida Statis

A. Tegangan Permukaan ....................................................................................................... 16
B. Meniskus .......................................................................................................................... 18

C. Kapilaritas ........................................................................................................................ 21
D. Viskositas dan Hukum Stokes .......................................................................................... 24

Apakah kalian bisa berenang? Gaya atau teknik apa saja yang kamu kuasai? Ataukah

kalian bisa berenang walaupun dengan
gaya batu? Hehehe, mungkin sudah tidak

asing lagi dengan jenis olahraga ini ya!
Banyak sekali manfaat yang kita dapatkan

dari jenis olahraga ini.
Mengapa ketika berenang

seseorang yang sudah mengetahui gaya Gambar 1. Orang sedang berenang

atau tekniknya tidak bisa tenggelam ya,
padahal biasanya tinggi badan kita jauh lebih pendek dari tempat kita berenang. Saat tubuh

masuk kedalam air, akan muncul gaya apung akibat adanya air sebagai fluida. Semakin banyak

bagian tubuh yang tercelup dalam air, semakin besar pula gaya apungnya.
Menurut kamu, apa aspek tersulit dari berenang? Latihan mengambang? Meluncur?

Atau pada bagian menyelam? Ya, dibanding berbagai aspek berenang lain, menyelam adalah
kegiatan yang paling susah. Ketika menyelam, badan kita seolah terangkat ke atas, sehingga

kita membutuhkan “usaha lebih" untuk bisa mencapai dasar. Apalagi kalau berenang di laut.
Semakin dalam kamu menyelam, pasti akan merasa sakit di kepala. Tidak jarang telinga terasa

pengang karena tekanan di bawah air. Mengapa hal-hal tersebut bisa terjadi?

Eitss, itu mungkin salah satu dari sifat dan penerapan tentang fluida jenis air ya.
Sebenarnya apa itu fluida sih? Emang ada berapa jenis fluida tersebut? Sabarr, pada materi kali

ini kita akan membahas tentang fluida, ikuti pembelajaran ini dengan semangat dan aktif ya!


KOMPETENSI DASAR


Menerapkan hukum-hukum fluida statik dalam kehidupan sehari-hari.

Merancang dan melakukan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik, berikut
presentasi hasil percobaan dan pemanfaatannya.



TUJUAN PEMBELAJARAN


Setelah mengikuti proses pembelajaran, peserta didik diharapkan dapat:
Mengidentifikasi penerapan fluida dalam kehidupan sehari-hari

Menyimpulkan konsep tekanan hidrostatis



1

Menyimpulkan konsep prinsip hukum Archimedes

Menyimpulkan konsep hukum Pascal
Merancang percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik, berikut presentasi

hasil percobaan dan pemanfaatannya
Membuat laporan hasil percobaan

Mempresentasikan penerapan hukum-hukum fluida statik.














































2

PETA KONSEP









FLUIDA






Pengertian Sifat-sifat Jenis




Hukum Utama Hukum Fenomena
Hukum Pascal
Hidrostatik Archimedes Fluida Statis


Tekanan Tegangan
Hidrostatis Terapung Permukaan




Melayang Meniskus




Tenggelam Kapilaritas




Hukum Stokes
dan Viskositas























3

Suatu zat yang mempunyai kemampuan mengalir dinamakan fluida. Kata Fluida

mencakup zat cair, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-
benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa

mengalir.
Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh

zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokkan ke
dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu

tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga

termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu
tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan

contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat
Gambar 2. Susunan Molekul Zat
lain.
Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan berubah bentuk (dapat dimampatkan) jika

diberi tekanan. Perbedaan antara zat cair dan gas terletak pada kompresibilitasnya atau
ketermampatannya. Gas mudah dimampatkan, sedangkan zat cair tidak dapat dimampatkan.

Ditinjau dari keadaan fisisnya, fluida terdiri atas fluida (zat alir yang diam /tidak bergerak) dan
fluida dinamis (zat alir atau fluida yang bergerak).

Materi kali ini, kita akan mempelajari tentang fluida statis. Apa itu fluida statis? Apa

saja aplikasi dari fluida statis tersebut? Ayo kita mulai bersama kegiatan belajar sekarang!



Pengertian dari Fluida Statis adalah fluida yang tidak bergerak (diam). Fluida statis

dipakai untuk menjelaskan fenomena-fenomena seperti kenaikan besar tekanan air terhadap
kedalamannya dan perubahan besar tekanan atmosfer terhadap ketinggian pengukuran dari

permukaan laut.







1. Kompresibel dan tak kompresibel

Kompresibel yaitu kemampuan suatu zat untuk dimampatkan akibat tekanan, karena

zat ini bisa mengalami perubahan volume saat di tekan misalnya gas. Adapun zat tak

kompresibel artinya zat yang tidak bisa dimampatkan, karena zat ini tidak bisa mengalami

perubahan volume pada saat ditekan misalnya zat cair.


4

2. Massa Jenis

Massa jenis yaitu kerapatan suatu benda. Semakin rapat susunan partikel suatu benda

maka massa jenisnya juga akan semakin besar. Secara matematis dirumuskan

=
INGAT!!!

ρ : massa jenis (kg.m )
-3
ρ padat > ρ cair > ρ gas
m : massa (kg)
V : Volume (m )
3
Sebagai contoh, apa yang terjadi jika air dan minyak kita campur? Tentunya tidak dapat
menyatu kan, walaupun kita sudah mengaduk dengan sekuat tenaga. Kok bisa? Padahal

keduanya sama-sama benda cair. Fenomena tersebut tentunya disebabkan oleh massa

jenis kedua zat tersebut berbeda. Oleh karena itu, minyak akan selalu mengapung diatas
permukaan air karena massa jenis minyak lebih kecil dari massa jenis air.













Gambar 3. Perbedaan massa jenis air dan minyak

Berikut tabel massa jenis dari berbagai benda

Nama Zat Massa Jenis Nama Zat Massa Jenis
3
3
3
3
Kg/m g/cm Kg/m g/cm

Air 1000 1 Seng 7140 7,14
Alkohol 790 0,79 Es 920 0,92
Air Raksa 13600 13,60 Gula 1600 1,60
Alumunium 2700 2,70 Garam 2200 2,2

Besi 7900 7,90 Kaca 2600 2,6

Emas 19300 19,30 Tembaga 8900 8,9
Kuningan 8400 8,40 Helium 0,179 0,000179

Platina 10500 10,50 Oksigen 1,3 0,0013
Timah 11300 11,30 Minyak 800 0,8

Tabel 1. Massa Jenis Benda




5

Contoh Soal

Sebuah balok memiliki panjang 4 cm, lebar 5 cm, dan tinggi 7 cm dengan massa kubus 250
gram. Berapakah nilai massa jenis balok tersebut?


Diketahui

P : 4 cm
L : 5 cm


T : 7 cm

ρ : ?

Jawab

Volume balok = p x l x t = 4 x 5 x 7 = 140 cm
3


=

= = , /



3
Jadi, massa jenis balok tersebut adalah 1,78 gram/cm




3. Tekanan

Waktu SMP kalian telah mempelajari tentang besaran tekanan, apa tekanan itu? Untuk

mengingat kembali ayo lakukan diskusi berikut!
DISKUSI











1. Jika diinjak orang dewasa lebih sakit mana dibandingkan diinjak anak kecil?
2. Mengapa ketika bemain Ski di salju harus menggunakan sepatu luncur?














6

Tekanan didefinisikan sebagai besar gaya yang bekerja pada permukaan benda. Secara

matematis dirumuskan
Satuan tekanan yang sering
= digunakan
5
2
P : tekanan (Pa atau N/m ) 1 bar : 10 Pa
1 atm : 76 cmHg : 760 mmHg
F : gaya tekan (N)
5
2
A : luas permukaan tekan (m ) : 1,01 bar : 1,01x10 Pa


Contoh Soal
Sebuah peti kayu berbentuk balok berukuran panjang 1 m dan lebar 70 cm memiliki berat

20 kg. Jika peti tersebut beada di atas lantai, maka tekanan yang dihasilkan adalah?
Diketahui

P : 1 m
l : 70 cm :0,7 m

m : 20 kg : 200 N

Ditanya tekanan?
Jawab

P = F = F = 200 = 285,7 Pa
A Pl 1 x 0,7

Jadi, tekanan peti terhadap lantai sebesar 285,7 Pa






Pernahkah kalian ke tempat cucian mobil? Atau

pernahkan kalian melihat orang mengganti ban

mobil? Apa yang kalian amati? Tentunya kalian
bertanya-tanya mengapa mobil yang seberat itu

bisa diangkat menggunakan sebuah alat yang

dinamakan dongkrak hidrolik, alat ini
membantu kita untuk mengangkat mobil

terutama ketika hendak dicuci atau diservis.
Gambar 4. Dongkrak Hidrolik
Dongkrak hidrolik merupakan salah satu

aplikasi dari Hukum Pascal lho!


7

Sebenarnya apa itu Hukum Pascal? Lalu bagaimana cara kerja dari dongkrak hidrolik itu?

Ayooo! Temukan jawabannya ketika kalian belajar materi ini ya!



Hukum Pascal dicetuskan oleh seorang ilmuwan asal Prancis, yaitu Blaise Pascal (1623–

1662). Dalam hukumnya, Pascal menyatakan bahwa “Tekanan yang diberikan pada suatu

fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar”. Secara

sistematis dirumuskan

=

=




=



= ×

















Gambar 5. Sistematika Hukum Pascal



F1 = gaya pada permukaan A1 (N)
F2 = gaya pada permukaan A2 (N)
2
A1 = luas permukaan 1 (m )
2
A2 = luas permukaan 2 (m )
d1 = diameter permukaan 1

d2 = diameter permukaan 2






8

Dari Hukum Pascal diketahui bahwa dengan memberikan gaya yang kecil pada penghisap
dengan luas penampang kecil dapat menghasilkan gaya yang besar pada penghisap dengan

luas penampang yang besar. Prinsip inilah yang dimanfaatkan pada peralatan teknik yang
banyak dimanfaatkan manusia dalam kehidupan misalnya dongkrak hidrolik, pompa
hidrolik, dan rem hidrolik

Contoh Soal

Sebuah pompa hidrolik berbentuk silinder memiliki jari-jari 4 cm dan 20 cm. Jika

pengisap kecil ditekan dengan gaya 200 N, berapakah gaya yang dihasilkan pada pengisap

besar?

Pembahasan

Diketahui = A 2
2 1 A
R1 : 4 cm 1 2

R2 : 20 cm = 1 π 2 2
2
π
1
F1 : 200 N 2
2
F2 ? = ( )
2
1

1
Jawab 20 2
2
F 1 = F 2 = 200 ( 4 ) = 5000
A 1 A 2
Jadi, gaya yangdihasilkan pada penghisap besar adalah

5000 N


PERHATIKAN VIDEO BERIKUT!























9

Pernahkah kalian pergi bepergian ke

bendungan atau waduk? Jika diperhatikan
dari atas atau ketika terjadi pendangkalan

terlihat bahwa bagian bawah dinding
bendungan lebih lebar daripada bagian

atasnya.mengapa bisa dibuat seperti itu? Apa

manfaatnya? Nahh, setelah mempelajari
materi ini diharapkan kalian mampu
Gambar 6. Waduk
menganalisis fenomena tersebut! Ayo kita

mulai kegiatan pembelajaran ini dengan
semangat ya!!


Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair

terhadap suatu luas bidang tekan, pada kedalaman tertentu. Maksudnya, setiap jenis zat cair
akan memberikan tekanan tertentu tergantung dari kedalamannya. Tekanan hidrostatis akan

meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman diukur dari permukaan air.

Secara matematis dirumuskan

=


Ph : tekanan hidrostatis (Pa)

3
ρ : massa jenis zat cair (kg/m )

2
g : percepatan gravitasi (m/s )

h : kedalaman zat cair dari permukaan (m)













Gambar 7. Tekanan hidrostatis pada penyelam



10

Selain itu, ada beberapa tekanan juga yang memengaruhi tekanan hidrostatis

Tekanan mutlak adalah penjumlah tekanan yang terdapat dalam suatu zat ditambah dengan
tekanan luar (atmosfer).

Tekanan mutlak zat cair P = P0 + ρgh

Tekanan Gauge (alat ukur) P = Pgauge + P0

P0 : tekanan luar (Pa atau atm)

Penerapan hukum utama hidrostatik
Manometer Terbuka Manometer Tertutup
P = ρgh
P = P0 + ρgh




















Gambar 8.Manometer terbuka Gambar 9.Manometer tertutup



Barometer Tekanan bejana U berhubungan

P = ρgh ρ1h1 = ρ2h2















Gambar 10. Barometer Gambar 11. Bejana U berhubungan










11

Contoh Soal

Seorang wisatawan menyelam pada kedalaman 10 m dibawah permukaan air laut yang massa
3
jenisnya 1,1 gr/cm . Bila tekanan atmosfer ditempat itu 76 cmHg. Tentukan tekanan
hidrostatis dan tekanan total yang dialami penyelam!
Pembahasan

Diketahui

3
3

ρ : 1,1 gr/cm : 1100 kg/m
h : 10 m

5

P0 : 76 cmHg : 1,01 x 10 Pa

Ditanya Ph dan P : ?

Jawab

Ph = ρgh P = P0 + Ph
5 5
= 1100.10.10 = 1,01 x 10 + 1,1 x 10

5
= 110000 = 2,11 x 10 Pa
5
= 1,1 x 10 Pa

5
Jadi, tekanan yang dialami oleh penyelam tersebut adalah 2,11 x 10 Pa




PERHATIKAN VIDEO BERIKUT!


























12

Pernahkah kamu bersantai dengan

mengapungkan punggungmu di dalam
kolam renang. Kamu merasa seperti tidak

memiliki berat pada saat air tersebut
menopangmu. Jika kamu perlahan-lahan

naik keluar dari kolam, kamu merasa
tubuhmu seperti bertambah berat. Mengapa

bisa terjadi? Apa yang menyebabkan badan
kita tidak tenggelam bahkan terasa lebih
Gambar 12. Mengapung diatas air
ringan? Jika ingin tahu ayo kita pelajari

pada materi ini dengan semangat dan

sungguh-sungguh!



Ilmuwan pertama yang mengamati gejala ini adalah matematikawan berkebangsaan

Yunani bernama Archimedes (187-212 SM). Pengamatan ini memunculkan sebuah hukum

yang dikenal Prinsip Archimedes, yaitu: “Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat

cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut gaya apung sebesar berat

zat cair yang dipindahkannya”.

Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang. Benda yang diangkat

dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. Berat ini disebabkan

berat semu dan dirumuskan sebagai berikut:

Wfluida = Wbenda - FA

2
Wfluida = berat benda dalam zat cair (Kg⋅m/s )

2
Wbenda = berat benda sebenarnya (Kg⋅m/s )

Fa = gaya apung (N)

Secara matematis hukum Archimedes dapat dirumuskan
=



FA : gaya archimedes (N)

ρf : massa jenis fluida (kg/m3)

Vbf : volume benda tercelup (L)




13

Perhatikan Fenomena Berikut!



















Gambar 13. Mengapung Gambar 14. Melayang Gambar 15. Tenggelam

Kasus yang terjadi pada fluida

 Mengapung  Melayang
Tejadi apabila W = FA Terjadi apabila W = FA

Vbf < Vb Vbf = Vb

ρb < ρf ρb = ρf
 Tenggelam

Terjadi apabila W > FA
Vbf = Vb

ρb > ρf
Massa jenis benda terapung dapat dihitung

Σ


= =


Penerapan Hukum Archimedes
1. Hidrometer
Digunakan untuk mengukur massa jenis fluida

2. Kapal laut

Agar tetap mengapung, besinya dibuat berongga sehingga air yang dipindahkan menjadi
lebih besar dan menyebabkan gaya pung menjadi lebih besar

3. Kapal selam

Memiliki tangki pemberat yang dapat diisi sesuai keperluan. Agar mengapung, tangki
tersebut diisi udara dan jika agar tenggelam tangki diisi air

4. Balon udara


14

Cara kerja balon udara

a. Naik, balon diisi gas oanas sehingga volumenya berubah, volume udara yang
dipindahkan menjadi lebih besar FA > W

b. Melayang, jika ketinggian yang ingin tercapai FA = W
c. Turun, gas panas dikeluarkan dari balon udara, sehingga volume balon berkurang FA <W



Contoh Soal
Sebuah gabus jika 75 % voume gabus tercelup ke dalam air dan massa jenis air 1000 kg/m³,


maka massa jenis gabus sebesar ... kg/m³

Pembahasan

Diketahui:

Volume tercelup : 75% = Vt = 0,75

Volume gabus : 100% = Vb = 1

Massa jenis air (ρair) : 1000 kg/m³

Ditanya Massa jenis gabus ? (ρgabus)

Jawaban :

ρgabus Vb = ρair Vt

ρgabus. 1 = 1000 . 0,75

ρgabus = 750 kg/m³

Jadi, massa jenis gabus adalah sebesar 750 kg/m³



PERHATIKAN VIDEO BERIKUT!



















15

Tegangan Permukaan


Pernahkah kalian melihat sebuah silet, uang

logam atau nyamuk terapung diatas air?

Mengapa hal itu bisa terjadi? Apakah benda

tersebut tidak tenggelam? Fenomena tadi

berkaitan dnegan penjelasan tegangan

permukaan. Apa itu tegangan permukaan?


Gambar 16. Peristiwa tegangan permukaan. Mari kita bahas bersama materi tersebut
dengan penuh semangat!



Tegangan permukaan terjadi akibat gaya kohesi (gaya tarik menarik antar partikel-partikel

sejenis) pada permukaan fluida tersebut.










Gambar 17. Gaya kohesi

Tegangan permukaan didefinisikan sebagai “gaya atau tarikan ke bawah yang

menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang”. Hal ini

terjadi disebabkan oleh gaya–gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan.

Tegangan permukaan bisa juga fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang

ada dalam keadaan diam (statis). Secara matematis dirumuskan,

= = 2

F : gaya (N)
: tegangan permukaan (Nm)

d : panjang permukaan (m)
Penerapan tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari diantaranya:


1. Itik dan angsa bisa berenang dan terapung di atas permukaan air karena bulu-bulunya

tidak basah oleh air


16

2. Gelembung yang dihasilkan oleh air sabun

3. Serangga air yang bisa berjalan diatas permukaan air.
4. kenaikan batas air pada pipa kapiler

5. Air yang keluar dari pipet berupa tetesan berbentuk bulat-bulat
6. Alkohol dan antiseptik pada umumnya punya kemmapuan membunuh kuman dan

mempunyai tegangan permukaan yang rendah sehingga bisa membasahi seluruh
permukaan kulit yang luka



Contoh Soal

Sebatang kawat dibengkokkan seperti huruf U. Kemudian, kawat kecil A yang bermassa 0,2

gram dipasang dalam kawat tersebut. Setelah itu, kawat tersebut dicelupkan kedalam cairan

sabun dan diangkat vertikal, jadi ada lapisan tipis sabun diantara kawat tersebut. Saat ditarik

keatas, kawat kecil mengalami gaya tarik keatas oleh lapisan sabun. Agar terjadi

keseimbangan, maka kawat kecil A digantungkan benda dengan massa 0,1 gram. Jika panjang

kawat A = 10 cm dan nilai gravitasi 9,8 m/s². Maka berapakah tegangan sabun tersebut?

Pembahasan

Diketahui:

Massa kawat = 0,2 gram = 2 x 10-4 kg

Panjang kawat = 10 cm = 10⁻¹ m

Massa benda = 0,1 gram = 1 x 10-4 kg

Gravitasi (g) = 9,8 m/s²

Ditanya: Tegangan permukaan lapisan sabun?

Jawab:

F = m . g γ = F/d

F = 2 x 10⁻4 kg . 9,8 m/s² γ = F/2L

F= 2,94 x 10⁻³ N γ = 2,94 x 10⁻³ / 2 x 10⁻¹

γ = 1,47 x 10⁻² N/m

Jadi, besarnya tegangan permukaan adalah 1,47 x 10⁻² N/m










17

Meniskus


Pernahkah kamu mengamati permukaan raksa

di dalam termometer? Permukaan raksa pada
termometer jika kamu amati dengan cermat

akan terlihat tidak datar, tetapi sedikit
melengkung pada bagian raksa yang

menempel pada kaca. Peristiwa bentuk
permukaan raksa pada dinding kaca

termometer tersebut berkaitan erat dengan

fenomena atau gejala Meniskus. Lalu tahukah
Gambar 18. Termometer kalian apa yang dimaksud dengan meniskus

itu? Nah, pada kesempatan kali ini kita akan
membahas tentang pengertian meniskus!


Meniskus adalah bentuk kelengkungan permukaan suatu zat cair di dalam tabung.

Meniskus yang kita kenal ada meniskus cekung dan meniskus cembung.

Penyebab Terjadinya Meniskus Cembung dan Cekung
Gaya adhesi dan kohesi dapat menyebabkan beberapa bentuk permukaan zat cair

berbeda-beda. Ada yang berbentuk cembung dan ada yang berbentuk cekung, yang disebut

dengan miniskus. Miniskus cembung terjadi apabila zat cair tidak membasahi dinding.
Sedangkan miniskus cekung terjadi apabila zat cair dapat membasahi dinding. Jadi hubungan

kohesi, adhesi, dan miniskus dapat kita tuliskan sebagai berikut.
 Miniskus cembung → kohesi > adhesi

 Miniskus cekung → adhesi > kohesi
Meniskus cembung maupun meniskus cekung menyebabkan sudut kontak antara bidang

wadah (tabung) dengan permukaan zat cair berbeda besarnya. Meniskus cembung

o
menimbulkan sudut kontak tumpul (> 90 ), sedangkan meniskus cekung menimbulkan sudut
o
kontak lancip (< 90 ).
 Gaya adhesi adalah gaya tarik-menarik dua partikel atau lebih dari partikel yang tidak
sejenis. Mengakibatkan sebuah zat dapat menempel pada zat yang lain (tetapi bukan gaya

magnet atau gaya tarik grafitasi bumi).
Contoh: Cat dapat menempel pada tembok, kapur dapat menempel pada papan tulis.





18

Gambar 19. Cat menempel pada kayu

 Gaya kohesi adalah gaya tarikmenarik dua partikel atau lebih dari partikel yang sejenis.
Mengakibatkan sebuah zat tidak dapat menempel pada zat yang lain. Contoh: Air tidak

dapat menempel pada daun talas.











Gambar 20. Air pada daun talas

Akibat meniskus cembung dan meniskus cekung dan gaya kohesi-adhesi maka

mengakibatkan perbedaan ketinggian zat cair (raksa dan air) dalam pipa kapiler-pipa kapiler
yang saling terhubung atau yang disebut dengan bejana berhubungan seperti yang ditunjukkan

pada gambar berikut ini.



















Gambar 21. Zat cair dalam bejana berhubungan













19

Penugasan!

Beri tanda < atau > untuk fenomena meniskus berikut
No Fenomena Meniskus Keterangan

1. Air di atas daun talas Adhesi ... Kohesi

Tembong/dinding rumah basah ketika
2. Adhesi ... Kohesi
musim hujan

Naiknya minyak pada sumbu kompor
3. Adhesi ... Kohesi
minyak

Naiknya air tanah melalui batang
4. Adhesi ... Kohesi
tumbuhan dan sampai ke daun
5. Cat pada tembok Adhesi ... Kohesi


PERHATIKAN VIDEO BERIKUT!



































20

Kapilaritas


Jika kita sedang makan bersama keluarga,

kemudian ada air yang tumpah di atas meja,
secara spontan kita akan mengambil tisu atau

kain lap untuk mengeringkannya. Mengapa
demikian? Dan mengapa kita tidak memilih

plastik pembungkus belanjaan untuk
mengeringkannya? Kita memilih tisu atau kain

lap karena mereka memiliki daya serap atau

daya kapilaritas tinggi. Sebenarnya apa itu
Gambar 22. Air tumpah
kapilaritas? Ayo!! Kita belajar bersama dengan

penuh semangat!


Kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya zat cair pada pembuluh atau celah kecil
atau pori-pori kecil. kenaikan atau penurunan zat cair pada pipa kapiler disebabkan oleh adanya

tegangan permukaan yang bekerja pada keliling persentuhan zat cair dengan pipa. Gejala ini

disebabkan karena adanya gaya adhesi atau kohesi antara zat cair dan dinding celah tersebut.














Gambar 23. Kapilaritas naik Gambar 24. Kapilaritas turun

Gaya kohesi < gaya adhesi Gaya kohesi > gaya adhesi
Terjadi pada meniskus cembung Terjadi pada meniskus cembung



Besarnya kenaikan/penuruanan zat cair dalam pipa

=



h = perbedaan tinggi permukaan zat cair di dalam dan di luar pipa kapiler (m)
= tegangan permukaan (N/m)

2
g = percepatan gravitasi (m/s )

21

θ = sudut kontak (º)

r = jari-jari penampang pipa kapiler (m)
3
ρ = massa jenis zat cair (kg/m )


Manfaat Kapilaritas

Suatu Peristiwa kapilaritas juga memberikan beberapa manfaat bagi makhluk hidup, dan

diantaranya yaitu sebagai berikut:

1. Pada Manusia
Hemoglobin akan mengambil suatu oksigen dari paru paru & akan dilepaskan pada saat sel
darah merah (eritrosit) melewati pembuluh kapiler.


2. Pada Ikan
Filamen pada pembuluh darah insang yang mengandung pembuluh kapiler untuk
memudahkan suatu proses pertukaran oksigen dan karbondioksida.


3. Pada Tumbuhan
Rambut akar dan batang tumbuhan terdiri dari pembuluh kapiler yang sehingga air dan zat

hara dari dalam tanah akan naik menuju batang, dahan, dan ranting tumbuhan.



Kerugian Kapilaritas


Berikut Ini Merupakan Kerugian Kapilaritas.
1. Dinding rumah akan menjadi retak karena pori pori dinding ini menyerap air dalam tanah
2. Lumut yang menempel pada sebuah dinding

3. Cat pada dinding rumah menjadi rusak dikarenakan adanya air yang diserap oleh dinding


Contoh Kapilaritas


1. Gejala naiknya minyak tanah pada sumbu kompor

2. Naiknya air dari dalam tanah oleh akar kemudian ke daun

3. Air menyerap ka atas serat handuk
4. Naiknya air pada musim hujan sehingga dinding rumah basah,

5. Naiknya air tanah melalui akar dengan pembuluh-pembuluh tumbuhan,

6. Air menggenang dapat diserap dengan kain pel, spons, atau kertas isap, dan
7. Cairan tinta yang tumpah dapat diserap oleh kapur tulis atau kertas isap




22

Contoh Soal

3
Sebuah pipa kapiler yang jari-jarinya 1 mm berisi raksa yang massa jenisnya 13,6 g/cm .

Jika sudut kontak, tegangan permukaan, dan percepatan gravitasi berturut-turut 120°, 1,36
2
N/m, 10m/s , maka tentukan penurunan raksa dalam pipa kapiler tersebut.

Penyelesaian :

Diketahui :

-3
r = 1 mm = 10 m
3 3
ρ = 13,6 g/cm = 13.600 kg/m

θ = 120°, cos 120° = 0,5

γ = 1,36 N/m
2
g = 10m/s

Ditanyakan : h = …
Jawab

2γcosθ 2×1,36×0,5
h = = = 0,01 1
ρgr 13600×10×10 −3

Jadi, kenaikan pipa kapiler tersebut adalah 0,01 m atau 1 cm


PERHATIKAN VIDEO BERIKUT!



























23

Hukum Stokes dan Viskositas




Bunyi Hukum Stokes
”Apabila ada sebuah bola bergerak dalam suatu fluida yang diam. Maka bola itu akan

bekerja suatu gaya gesek dalam bentuk gaya gesekan dan juga arahnya berlawanan
dengan arah gerak bola itu sendiri”

Hambatan gerak di dalam fluida disebabkan gaya gesek antara bagian fluida yang
melekat ke permukaan suatu benda dengan bagian fluida di sebelahnya. Gaya gesek tersebut

sebanding dengan koefisien viskositas (η) fluida.

Menurut Stokes, gaya gesek yaitu :
Fs = 6 π r η v

Fs : gaya hambatan (N)

η : koefisien viskositas (kg/ms)
r : jari jari bola (m)

v : laju relatif benda pada fluida.


Viskositas

Viskositas adalah ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar atau kecilnya
gesekan di dalam fluida. Semakin besar viskositas (kekentalan) fluida, maka sulit fluida untuk

mengalir dan menunjukkan bahwa sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut.




















Gambar 25. Viskositas

Apabila sebuah benda mempunyai bentuk bola dan jatuh bebas ke alam suatu fluida

kental. Untuk kecepatannya akan bertambah sebab pengaruh gravitasi bumi sampai mencapai
pada suatu kecepatan terbesar yang tetap. Kecepatan terbesar yang tetap itu dinamakan dengan

kecepatan terminal. Pada saat kecepatan terminal tercapai, berlaku keadaan:

24



= ( − )




v : kecepatan terminal (m/s)
2
η : koefisien viskositas fluida (Ns/m )
r : jari-jari bola (m)
2
g : percepatan gravitasi (m/s )
3
ρb : massa jenis benda (kg/m )
3
ρf : massa jenis fluida (kg/m )


Contoh Soal
Hukum Stokes

Sebuah kelereng dengan jari – jari 0,5 cm jatuh ke dalam bak berisi oli yang memiliki

koefisien viskositas 110 x 10 N.s/m . Tentukan besar gaya gesek yang dialami kelereng
2
-3
jika bergerak dengan kelajuan 5 m/s!
Pembahasan:
Diketahui:

r = 0,5 cm = 5 x 10 m
-3
ɳ = 110 x 10 N.s/m
2
-3
v = 5 m/s
Ditanyakan = Fs = …?
Jawaban:

Fs = 6 π r η v
Fs = 6 . 3,14 . (5 x 10 ) . (110 x 10 ) . 5
-3
-3
Fs = 51.810 x 10 N
-6
Fs = 51,81 x 10 N
-3
Jadi, gaya gesek yang dialami kelereng sebesar 51,81 x 10 N
-3

Viskositas

Tentukanlah koefisien viskositas udara apabila kecepatan terminal satu tetes air hujan
berdiameter 0,5 mm yang jatuh adalah 7,5 m/s. (Diketahui massa jenis udara = 1,3 kg/m
3
dan percepatan gravitasi Bumi = 10 m/s ).
2
Pembahasan
Diketahui:

d = 0,5 mm

25

-3
r = d/2 = 0,5/2 = 0,25 mm = 0,25 x 10 m

VT = 7,5 m/s
ρf = 1,3 kg/m
3
2
g = 10 m/s
3
ρb = 1000 kg/m

Ditanyakan: ɳ = …?

Jawaban:


= ( − )

2 r g
2
η = (ρ − ρ )
f
b
9 v r
η = 2 0,25×10 −3 (1000 − 1,3) = 73,98 × 10 Pas
−3
9 7,5
−3
Jadi, koefisien viskositas 1 tetes air hujan adalah 73,98 × 10 Pas




PERHATIKAN VIDEO BERIKUT!













































26