E-Modul Fisika Berbasis Kearifan Lokal Pembuatan Tahu Di Kunduran pada Pokok Bahasan Tekanan

Daftar Isi

A Bahan ajar 7
B Materi 7

1 FLUIDA STATIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

A Tekanan Hidrostatik 12

B Hukum Pascal 14

C Hukum Archimedes 16

2 FLUIDA DINAMIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

A Persamaan Kontinuitas 23

B Persamaan Bernoulli 25

3 UJI KOMPETENSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

A Pilihan Ganda 29

B Essay 33

C Remidi 34

D Kunci Jawaban 35

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39



Kata Pengatar

Puji sukur kami panjatakan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmad, karunia, taufik,
beserta hidayahNya, dalam menyusun E-modul kami mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak.
E-modul fisika ini merupakan modul yang digunakan sebagai bahan ajar yang ditunjukan untuk
siswa di SMA/MA kelas XI tentang fluida. Tujuan diterbitkan e-modul ini untuk membantu siswa
agar dapat belajar fisika secara mudah, menyenangkan, dan dapat melesatrikan kearifan lokal di
lingkungan tempat tinggal. Pada e-modul ini disajikan penjelasan materi, contoh soal dan penyele-
saian, rangkuman, soal uji kompetensi.
Penyusun menyadari bahwa e-modul terdapat banyak kekurangan, tetapi penyusun berharap e-
modul ini dapat bermanfaat bagi seluruh pembaca dan semoga dapat membantu proses belajar
mengajar. Kritik dan saran yang membangun dari semua pengguna sangat kami harapkan. Semoga
ilmu yang kita pelajari dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Blora, 19 April 2021
Penyusun



Abstraksi

A Bahan ajar

Bahan ajar ini berupa modul elektronik pembelajaran fisika pada bab fluida yang di tunjukan untuk
guru dan siswa SMA/MA kelas XI. Pada modul ini terdapat muatan kearifan lokal yang mengangkat
proses pembuatan tahu. Dalam e-modul ini dipaparkan proses pembuatan tahu khas Kunduran
kabupaten Blora agar siswa belajar kebudayaan dan fisika.

B Materi

Generasi muda haruslah mengetahui bahkan memahami dengan baik kebudayaan yang ada di daerah
tempat tinggal. Pemahaman diharapkan agar masyarakat Kunduran mampu menjaga eksistensi dan
melestarikan kebudayaan pengrajin pembuatan tahu agar tidak punah. Proses pembuatan tahu juga
harus mendukung dalam pelestarian kebudayaan dengan cara mengaplikasikan kebudayaan tersebut
ke dalam kearifan lokal. Kebudayaan yang dikaji dalam e-modul ini adalah proses pembuatan tahu
pada materi bab fluida sub pokok bahasan tekanan KD 3.3 dan 3.4.

Petunjuk Penggunaan E-modul

1. Pastikan e-modul dapat dibuka pada perangkat elektronik yang
digunakan.

2. Baca dan pahami petunjuk penggunaan e-modul.
3. Memahami standarisi dan peta konsep yang telah disediakan.
4. Bacalah rangkuman materi untuk memperkuat pemahaman.
5. Kerjakan latihan dan ujian soal yang ada pada setiap sub bab

materi.
6. Catatlah materi yang belum dimengerti dan diskusikan dengan teman

atau bertanya langsung pada guru di kelas.

8

Tabel 1: Kompetensi Dasar dan Indikator

Kompetensi Dasar Indikator

3.3 Menerapkan hukum-hukum 3.3.1 Memahami dan menerapkan massa jenis

fluida statik dalam kehidupan dalam kehidupan sehari-hari

sehari-hari

3.3.2 Memahami dan menerapkan hukum utama

hidrostatik dalam kehidupan sehari-hari

3.3.2 Memahami dan menerapkan hukum Pascal

dalam kehidupan sehari-hari

3.3.3 Memahami dan menerapkan hukum

Archimedes

3.4 menerapkan prinsip fluida di- 3.4.1 Memahami dan mengidentifikasi hukum

namik dalam teknologi Bernoulli

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari e-modul ini peserta didik diharapkan dapat
menganalisis dan menerapkan konsep fluida statik dan fluida dinamik
dalam kehidupan sehari-hari.

B Materi 9

10

1. FLUIDA STATIS

Fluida merupakan istilah untuk zat alir. Zat alir adalah zat yang mengalirkan seluruh bagian-
bagiannya ke tempat lain dalam waktu yang bersamaan. Zat alir mencangkup zat dalam wujud cair
dan gas. Berdasarkan pergerakannya fluida ada dua macam yaitu fluida statis dan fluida dinamik.
Sebelum mempelajari fluida dinamik kita mempelajari fluida statis terlebih dahulu. Fluida statis
adalah fluida yang tidak bergerak.
Fluida menurut sifatnya dibagi menjadi dua yaitu:

1. Fluida Ideal
Fluida ideal adalah fluida yang memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
(a) Tidak kompresibel, artinya volumenya tidak berubah karena perubahan tekanan.
(b) Berpindah tanpa mengalami gesekan.
(c) Aliran stasioner, artinya tiap partikel fluida mempunyai garis alir tertentu dan luas
penampang yang sama mempunyai laju aliran yang sama.

2. Fluida Sejati
Fluida sejati adalah fluida yang memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
(a) Kompresibel.
(b) Berpindah dengan mengalami gesekan (viskositasnya tertentu). Kita telah mempelajari
konsep fluida statis dan ciri-ciri fluida ideal. Untuk memahami fluida statis kita akan
mempelajari tekanan hidrostatik, hukum Pascal, dan hukum Archimedes.

12 1. FLUIDA STATIS

Gambar 1.1: Mata pisau yang tajam Gambar 1.2: Tekanan dalam fluida sama
memudahkan dalam memotong tahu ke segala arah

A Tekanan Hidrostatik

Tekanan didefinisakan sebagai gaya persatuan luas. Jika gaya F bekerja tegak lurus terhadap
permukaan A, tekanan P dapat dituliskan sebagai berikut:

P= F (1.1)
A

Keterangan

F = gaya yang bekerja pada permukaan suatu benda (N)
P = tekanan(ms−2)

A = luas permukaan yang dikenai gaya (m)

Gambar 1.1 Contoh penerapan konsep tekanan yaitu pada proses pemotongan tahu. Bagian mata
pisau yang digunakan untuk memotong tahu harus tajam. Hal ini dilakukan untuk memperta-
hankan luasan mata pisau agar tetap kecil, dengan memperkecil luasan mata pisau kita akan dapat
menghasilkan tekanan yang lebih besar pada saat tahu akan dipotong, akibatnya kita lebih muda
memotong tahu tersebut.
Dari penjelasan definisi tekanan di atas dapat digunakan untuk menjelaskan tekanan hidrostatik,
yaitu tekanan yang disebabkan oleh fluida diam. Perhatikan Gambar 1.2 kita akan tinjau fluida
berbentuk kubus dan gaya gravitasinya di abaikan, sebagai bagian dari fluida yang tidak bergerak.
Tekanan pada salah satu sisi kubus harus sama dengan tekanan pada sisi yang berlawanan. Jika
tekanannya tidak sama, jumlah gaya yang bekerja pada kubus itu sama dengan nol, sehingga kubus
bergerak artinya fluida mengalir. Karena fluida tidak bergerak maka tekanannya harus sama ke
segala arah. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar tekanan hidrostatik adalah massa jenis zat
cair, percepatan gravitasi, dan kedalaman. Gaya yang bekerja pada tekanan hidrostatik adalah gaya
berat, sehingga dapat dinyatakan sebagai berikut.

P = F = w = ρVg (1.2)
AA A (1.3)

P = F = w = ρVg
AA A

P = ρgh (1.4)

A Tekanan Hidrostatik 13

Gambar 1.3: Tekanan di dalam fluida selalu sama pada titik yang mempunyai kedalaman yang
sama

Keterangan

P = tekanan hidrostatik
ρ = massa jenis (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = tinggi zat cair (m)

Dari uraian di atas tekanan total dengan ke dalaman h dari permukaan air dapat dinyatakan sebagai
berikut.

P = P0 + Ph (1.5)

P = P0 + gh (1.6)

Keterangan

P0 = tekanan atmosfer(Pa)
Ph = tekanan hidrostatik (Pa)

Penerapan tekanan hidrostatik dapat diterapkan dalam bejana berhubungan. Bejana berhubungan
adalah suatu wadah atau bejana yang tidak memiliki sekat atau saling berhubungan . Air dalam
bejana berhubungan selalu membentuk permukaan datar, seperti Gambar 1.3 hal ini sesuai dengan
hukum bajana berhubungan.

Jika bejana berhubungan diisi dengan zat cair yang sama dan dalam keadaan seimbang
dan diam maka permukaan zat cair terletak pada satu bidang datar.

Jika bejana berhubungan diisi dengan dua macam zat cair yang tidak dapat tercampur, bagaimana
permukaan zat cair itu? Perbandingan tinggi setiap zat cair dapat dicari dengan hukum utama
hidrostatik. Hukum utama hidrostatik dapat dinyatakan sebagai berikut.

Semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam zat cair sejenis memiliki tekanan
yang sama.

14 1. FLUIDA STATIS

Contoh A.1 Sebuah tahu mempuyai sisi 10 cm. setelah di timbang massanya 200 gram. Hi-
tunglah massa jenis tahu dan besar tekanan yang dialami piring jika tahu berbentuk kubus
tersebut diletakkan di atas piring! (g = 10 m/s2)
Penyelesaian
Diketahui :
s = 10 cm = 0,1 m
m = 200 gram = 0,2 kg
V = s3 = (0, 1m)3 = 0,001 m3
Ditanya : ρ dan P = . . . .?
Jawab:

ρ = m/v = 0, 2/0, 001 = 200 kg/m3

P = F = mg = 0, 2.10 = 200 N/m2
A A (0, 1)2

Jadi massa jenis tahu adalah 200 kg/m3 dan tekanan yang dialami 200 N/m2

Contoh A.2 Sebuah kotak beratnya 500 N dan luas alasnya 1 m2 diletakkan di atas lantai.
Hitunglah tekanan yang diberikan pada kotak lantai!
Penyelesaian
Diketahui:
F = 500 N
A = 1 m2
Ditanya : P = . . . .?
Jawab:

F
P=

A
= 500

1
= 500 (N/m3)

Jadi tekanan pada lantai sebesar 500 (N/m2)

B Hukum Pascal

Sebelum memahami hukum Pascal, kita telah mengenal konsep tekanan yang ditelah dipelajari pada
subbab sebelumnya. Perhatikan Gambar 1.4 pada proses penyaringan. Bagaimanakah pancaran air
sari kedelai yang keluar? Ketika kita memeras atau memberi tekanan pada bagian atas kain blacu,
maka yang terjadi yaitu air sari kedelai keluar dari semua lubang pori kain blacu dengan sama kuat
dan besar. Hal ini meunjukan bahwa air menekan ke segala arah. Ilmuwan Prancis, Blaise Pascal
(1623-1662) merupakan penemu hukum Pascal. Hukum Pascal berbunyi

Tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan kesegala
arah dengan sama besar

Pada Gambar 1.5 jika F1 diberikan pada piston A1, maka tekanan fluida akan bertambah.
Akibatnya piston piston kedua A2 akan mendapat tekanan yang sama dengan tekanan yang diberikan
pada A1.

B Hukum Pascal 15

Gambar 1.4: Proses penyaringan meru- Gambar 1.5: Pipa hidrolik
pakan penerapan hukum Pascal

F1 = F2 (1.3)
A1 A2

Jadi persamaan 1.3 merupakan persamaan kedua piston. Misal diameter penghisap berbentuk
silindris dengan diameter penghisap 1 adalah d1, dan diameter penghisap 2 adalah d2, sehingga
luas masing-masing penghisap adalah

11 (1.4)
A1 = 4 πd1 dan A2 = 4 πd2.
Besar gaya yang bekerja pada dua penghisap dapat dirumuskan menurut

P1 = P2 (1.5)
(1.6)
F1 = F2 (1.7)
A1 A2
(1.8)
F1 = A1
F2 A2

F1 = 1 π d12 .
F2 4 π d22

1
4

Keterangan :

F1 = gaya pada penghisap 1 (N)
F2 = gaya pada penghisap 2 (N)
d1 = diameter pada penghisap 1 (m)
d2 = diameter pada penghisap 2 (m)
r1 = jari-jari pada penghisap 1 (m)
r2 = jari-jari pada penghisap 2 (m)

16 1. FLUIDA STATIS

Gambar 1.6: Proses pengepresan sari kedelai menjadi tahu

Mari Menganalisis
Pengepresan / pencetakan adalah proses pembuatan tahu dengan
meletakkan bubur tahu ke dalam cetakan kemudian ditutup dengan papan
penutup dan diberikan beban tambahan di bagian atas penutup. Tahukah
kamu pada proses pengepresan terjadi penerapan fisika? Ketika
beban diletakkan di atas penutup maka yang terjadi air melalui
pori-pori kecil kain blacu dari segala arah. Penutup dibuat lebar
untuk mengimbangi beban yang berada di atasnya sehingga tekanan yang
diberikan tidak terlalu besar dan tahu tidak menjadi hancur. Proses
pencetakan terdapat pada Gambar 1.6

C Hukum Archimedes

Anda mungkin pernah mengamati bahwa sebuah berat benda yang diletakkan di dalam air akan
lebih ringan dibanding dengan beratnya ketika di udara. Apabila benda dicelupkan ke dalam zat
cair, berat benda itu tidak berkurang. Gaya gravitasi benda besarnya tetap, akan tetapi zat cair
memberikan gaya yang arahnya ke atas. Gaya berarah ke atas yang dikerjakan zat cair pada benda
yang menyebabkan berat benda sekan-akan berkurang. Gaya ini tergantung pada kerapatan fluida
dan volum benda, tetapi tidak pada komposisi atau bentuk benda, dan besarnya sama dengan berat
zat cair yang dipindahkan oleh benda. Prinsip ini pertama kali dikemukakan oleh Archimedes yang
berbunyi

Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya pada suatu zat cair, akan mendapat
gaya ke atas yang besarnya sama dengan zat cair yang dipindahakan oleh benda tersebut

Kita dapat menurunkan prinsip Archimedes dari hukum Newton dengan memperhatikan gaya-
gaya yang bekerja pada suatu bagian zat cair dan mencatat bahwa dalam keseimbangan statik gaya
netto harus nol. Kita tinjau sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair yang massa jenisnya ρ
untuk mudahnya, kita umpamakan bahwa benda berbentuk balok persegi yang berkedudukan tegak
seperti pada Gambar 1.10
Menghitung gaya ke atas di dalam zat cair dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan
P = P0 + ρgh. Misalnya luas masing-masing dari sisi A dan letak sisi atasnya h di bawah per-
mukaan zat cair. Sisi ini mendapat tekanan dengan arah ke bawah, besar tekanan ini adalah

C Hukum Archimedes 17

Gambar 1.7: Sebuah balok dicelupkan ke dalam zat cair, berat benda tidak berkurang akan tetapi
zat cair memberikan gaya ke atas

P1 = P0 + ρgh (1.9)

Misalnya tinggi balok adalah H dan sisi bawah balok letaknya (h+H) dari permukaan zat cair. Sisi
ini mengalami tekanan yang arahnya ke atas yang besarnya

P2 = P0 + ρg(h + H) (1.10)

Gaya yang dialami sisi atas adalah F1 yang berarah ke bawah. Besar gaya yang arahnya ke bawah
adalah

F1 = P1A = [P0 + ρg(h + H)]A (1.11)

Gaya yang dialami sisi bawah adalah F2 yang berarah ke atas. Besar gaya yang arahnya ke atas
adalah

F2 = P2A = [P0 + ρg(h + H)]A (1.12)

Gaya ke atas F2 tentu lebih besar daripada F1 sebab sisi bawah balok lebih dalam dari pada sisi
atasnya. Resultan gaya yang diakibatkan oleh tekanan zat cair yang disebut sebagai gaya apung FA
sebesar

FA = F1 − F2 (1.13)
FA = P2A − P1A (1.14)
FA = [P0 + ρg(h + H) − (P0 + ρgh)A] (1.15)
FA = ρgh (1.16)

dengan V = Ah adalah volum balok yang tercelup dalam fluida. Apabila ρ adalah kerapatan zat
cair ρgV = mg merupakan berat zat cair yang sama dengan volum balok sehingga gaya apung pada
balok sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh zat cair tersebut.
Ada tiga keadaan benda yang tercelup dalam fluida yaitu terapung, tenggelam, dan melayang.
Adanya tiga kemungkinan benda yang tercelup dalam fluida disebabkan adanya gaya ke atas (gaya
apung). Dengan menggunkan hukum I Newton dan hukum Archimedes, kita bisa menentukan
syarat sebuah benda terapung, tenggelam, dan melayang di dalam suatu fluida.

18 1. FLUIDA STATIS

1. Mengapung

Perhatikan Gambar 1.8 yang menunjukkan benda yang terapung dalam air. Contoh benda

yang mengpung dalam air adalah gabus. Mengapa gabus terapung dalam air? Karena berat

gabus tidak mampu melawan gaya apung. Pada saat terapung, besarnya gaya apung Fa sama
dengan berat gabus. Pada kondisi terapung ini, hanya sebagian volume gabus yang tercelup

di dalam air, sehingga volume air yang dipindahkan lebih kecil dari volume total gabus yang

mengapung. Pada saat terapung gabus tidak bergerak. Dengan demikian, dapat menggunakan

hukum I Newton pada arah vertikal. Persamaan hukum I Newton pada arah vertikal dapat

dituliskan sebagai berikut

ΣFy = 0 (1.17)

Fa = mg (1.18)

ρ f gVt = ρbVbg (1.19)

Vt = ρbVb (1.20)
ρf

Volume benda yang tercelup (Vt) lebih kecil dari pada volume benda total (Vb), maka syarat

benda mengapung terdapat pada persamaan (1.21)

ρb < ρ f (1.21)

2. Tenggelam

Perhatikan Gambar 1.9 yang menunjukan sebuah benda yang tenggelam pada suatu fluida.

Pada saat tenggelam besarnya gaya apung Fa lebih kecil daripada berat benda w = mg. Vol-
ume benda yang tercelup di dalam fluida sama dengan volume total benda yang mengapung,

namun benda bertumpu pada dasar bejana sehingga gaya normal dasar bejana sebesar N.

Persamaan hukum Newton I pada peristiwa benda tenggelam sebagai berikut

ΣFy = 0 (1.22)

Fa + N = mbg (1.23)

ρ f gVt + N = ρbVbg (1.24)

N = g(ρbVb − ρ f Vt ) (1.25)

Volume benda yang tercelup (Vt) lebih kecil dari pada volume benda total (Vb), maka syarat

benda tenggelam terdapat pada persamaan (1.26)

ρb > ρ f (1.26)

3. Melayang

Perhatikan Gambar 1.10 yang menunjukan sebuah benda yang melayang pada suatu fluida.

Pada saat melayang besarnya gaya apung Fa sama dengan berat benda w = mg. Dalam
keadaan ini terjadi keseimbangan antara gaya berat dan gaya ke atas atau besarnya gaya

apung sama dengan berat benda Fa = w. Karena seluruh benda tercelup dalam fluida, maka
pada peristiwa melayang volume fluida dipindahkan oleh benda sama dengan volume benda

itu sendiri. Persamaan hukum Newton I pada peristiwa benda melayang sebagai berikut

ΣFy = 0 (1.27)

Fa = mbg (1.28)

ρ f gVt = ρbVbg (1.29)

C Hukum Archimedes 19

Gambar 1.8: Benda mengapung Gambar 1.9: Benda tenggelam

Gambar 1.10: Benda melayang

Pada peristiwa melayang volume benda yang tercelup sama dengan volume benda total, maka
syarat benda melayang terdapat pada persamaan (1.30)

ρb = ρ f (1.30)

Aku Tahu

Kearifan lokal sendiri mencangkup aspek ekonomi, ekologi, budaya, teknologi dan
informasi, hasil bumi, kreasi seni, tradisi, budaya pelayanan, jasa, sumber daya manusia,
sumber daya alam dan sumber daya. Kearifan lokal atau local wisdom dapat di pahami
sebagai gagasan-gagasan setempat (lokal) yang bersifat bijaksana, bernilai baik, yang
tertanam dan diikuti oleh anggota masyarakatnya.

20 1. FLUIDA STATIS

Contoh C.1 Sebuah cetakan tahu berbentuk balok memiliki massa 5 kg tergeletak di dasar
ember berisi air. Jika volume kubus 12.104 cm3, berapa gaya yang diperlukan untuk mengangkat
cetakan tahu tersebut? (ρair tawar = 1.000 kg/m3 dan g = 9, 8 m/s2)
Penyelesaian
Diketahui:
Ditanya F = . . . . .?
Jawab

FA = ρzVcg = 1.000.(12.10−2).9, 8 = 1.960 N
Wp = mg = 5.(9, 8) = 49 N

F = W − FA = 1.960 − 49 = 1.911 N

Jadi, untuk mengangkat cetakan tersebut diperlukan gaya sebesar 1.911 N

Coba Pecahkan Masalah Ini
Pada gambar 1.12 merupakan proses pencucian dan perendaman kedelai sebelum diolah
menjadi tahu. Ketika direndam terdapat kedelai yang mengapung dan tenggelam.
Bagaimanakah ciri-ciri kedelai yang memiliki kualitas yang baik? Berikan alasannya?

Mahir Penelitian
Judul Kegiatan : Menganalisis Hukum Pascal
Jenis Kegiatan : Kerja Kelompok
Tujuan Kegiatan :Peserta didik melakukan kegiatan hukum Pascal dengan
terampil
Langkah Kegiatan:

1. Bentuklah kelompok bersama teman satu bangku.
2. Ambilah sebuah plastik dengan air. Peganglah bagian atas dari

plastik tersebut.
3. Lubangilah bagian bawah plastik yang sudah berisi air dengan

menggunakan jarum.
4. Amati pancaran air yang mengalir melalui lubang tersebut.

Seperti gambar 1.11
5. Peras atau tekanlah bagian atas dari plastik tersebut! Amati

pancaran air yang keluar dari lubang pada plastik!
6. Berdiskusilah dengan kelompok untuk menjelaskan arah pancaran air

pada plastik yang ditekan tadi sesuai dengan hukum Pascal.
7. Buatlah kesimpulan megenai hukum Pascal sesuai dengan diskusi.
8. Tuliskan hasil diskusi pada buku tugas, lalu presentasikan di

depan guru atau teman-teman untuk mendapatkan tanggapan.

C Hukum Archimedes 21

Gambar 1.11: Penerapan hukum Pascal Gambar 1.12: Pipa hidrolik

Rangkuman 1

1. Tekanan adalah gaya persatuan luas, dimana gaya F dipahami tegak lurus terhadap
permukaan A.

F (1.31)
P=

A

2. Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang terjadi pada kedalaman tertentu.

P = ρgh (1.32)

3. Hukum Pascal berbunyi tekanan zat yang diberikan kepada zat cair di dalam ruang
tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.

F1 = F1 (1.33)
A1 A2

4. Hukum Archimedes berbunyi sebuah benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya
ke dalam fluida akan mendapat gaya ke atas sebesar fluida yang dipindahkan oleh
benda tersebut.

P = ρgh (1.34)



2. FLUIDA DINAMIK

Fluida dinamik adalah fluida yang bergerak. Tiga hal yang mendasar untuk menyederhanakan
pembahasan fluida dinamik adalah sebagai berikut.

1. Fluida dianggap tidak kompresibel.
Maksud tidak kompresibel adalah tidak mengalami perubahan volume dan massa jenis karena
pengaruh tekanan.

2. Fluida dianggap bergerak tanpa gesekan walaupun ada gerakan materi (tidak mempunyai
kekentalan).

3. Aliran fluida adalah aliran stasioner, yaitu kecepatan dan arah gerak partikel flui dan yang
melalui suatu titik tertentu selalu tetap.

4. Aliran fluida bersifat lunak Artinya dalam setiap waktu pada setiap titik, fluida mengalir
dengan laju tetap. Pada subbab ini akan mempelajari persamaan kontinuitas dan persamaan
Bernoulli.

A Persamaan Kontinuitas

Pada Gambar 2.1 dalam kehidupan sehari-hari, banyak alat yang bekerja berdasarkan per-
samaan kontinuitas. Persamaan kontinuitas juga dapat diterapkan pada saat proses pembuatan
tahu yaitu ketika proses pengairan ketika membuka keran air. Jika keran yang dibuka kecil,
maka untuk mengisi bak air akan membutuhkan waktu lama walaupun kecepatan air besar.
Jika membuka keran air maksimal, maka bak air akan cepat penuh walaupun kecepatan
alirannya kecil.
Misal terdapat suatu tabung alir seperti tampak pada Gambar 2.2. Air masuk dari ujung kiri
dengan kecepatan v1 dan keluar dari ujung kanan dengan kecepatan v2. Jika kecepatan fluida
konstan, maka dalam interval t fluida telah menempuh jarak s1 = v1 x t. Jika luas
penampang tabung kiri A1 maka massa daerah yang diarsir adalah

m1 = ρ1A1 S1 = ρ2A2 t (2.1)

24 2. FLUIDA DINAMIK

Gambar 2.1: Jumlah air yang mengalir pada Gambar 2.2: Debit air fluida yang masuk
ember tiap satuan waktu merupakan debit sama dengan yang keluar

Demikian juga dengan massa fluida pada daerah yang diarsir terletak di ujung kanan tabung

adalah

m2 = ρ2A2 S1 = ρ2A2 t (2.2)

Karena alirannya lunak (steady) dan massa konstan, maka massa yang masuk penampang A1

harus sama dengan massa yang masuk penampang A2, oleh karena itu persamaannya menjadi

m1 = m2 (2.3)

ρ1A2v1 = ρ2A2v2 (2.4)

Persamaan di atas dikenal dengan nama persamaan kontinuitas. Karena fluida inkonpresibel

(massa jenisnya tidak berubah), maka persamaan menjadi

A1v1 = A2v2 (2.5)

Menurut persamaan kontinuitas, perkalian luas penampang dan kecepatan fluida pada setiap

titik sepanjang suatu tabung alir adalah konstan. Debit adalah jumlah fluida yang mengalir

lewat suatu penampang tiap detik. Secara matematis dapat ditulis seperti persamaan (2.6)

Q = A × v = V /t (2.6)

Keterangan
v = kecepatan aliran (m/s)

V = Volume fluida yang mengalir (L)

t = waktu (s)
A = luas penampang aliran (m2)

Contoh A.1 Sebuah pipa yang lurus mempunyai 2 macam penampang, masing-masing
200 mm2. Pipa tersebut diletakkan horizontal dan air mengalir dari penampang besar 1,44
m3/jam, tentukanlah kecepatan arus pada penampang kecil!

Penyelesaian

Diketahui:

d1 = 15 cm = 0,15 m r1 = 0,075 m
d2 = 10 cm = r2 = 0,05 m v2 = 9 m/s
Ditanya v1 = . . .?
Jawab:

v1 = A2v2 = (0, 05)2(9) 2 = 4 m/s
v2 0, 075

Jadi, penampang arus berkekuatan kecil adalah 4 m/s

B Persamaan Bernoulli 25

Contoh A.2 Fluida ideal mengalir memlalui pipa yang memiliki dua penampang berbeda.

Diameter masing-masing penampang adalah 15 cm dan 10 cm. Jika laju aliran fluida pada

penampang kecil adalah 9 m/s, tentukan besar kecepatan aliran pada penampang yang

besar!

Penyelesaian

Diketahui:
A1 = 200 mm2 =2.10−4 m2
A2 = 100 mm2 = 1.10−4 m2
Q1 = 1, 44 m3/ jam = 0, 0004 m3/s
Ditanya v2 =. . . . .?
Jawab:

v1 = Q1 = 0, 0004 = 2 m/s
A1 2.10−4

A1v1 = A2v2

v2 = A1 v1 = 2.10−4 2 = 4 m/s
A2 1.10−4

B Persamaan Bernoulli

Suatu fluida yang massa jenisnya ρ dialirkan ke dalam pipa dengan penampang yang berbeda.

Tekanan P1 pada penampang A1 disebabkan oleh gaya F1 dan tekanan P2 disebabkan oleh
gaya F2. Gaya F1 melakukan usaha sebesar w1 = F1s1 dan F2 melakukan usaha sebesar
w2 = −F2s2. Tanda negatif menyatakan bahwa gaya yang bekerja ke arah kiri, sedangkan
perpindahan ke arah kanan secara matematis dapat diuraikan menurut

W = W1 +W2 (2.4)

W = F1S1 + (−F2S2) (2.5)

W = P1A1S1 − P2A1S2 (2.6)

W = P1v1 − P2V2 (2.7)
Wtotal = (P1 − P2) m (2.8)

ρ

Besar usaha total ini sesuai dengan perubahan energi mekanik (Ep + Ek) yang terjadi saat

fluida berpindah dari bagian penampang A1 ke A2.

Wtotal = Em = Em + Ek (2.9)
(2.10)
Wtotal = ( 1 mv22 − 1 mv12) + (mgh2 − mgh1) (2.11)
2 2 (2.12)

Wtotal = 1 m(v22 − v12 ) + mg(h2 − h1)
2

Wtotal = m( 1 (v22 − v21) + g(h2 − h1 ))
2

26 2. FLUIDA DINAMIK

Gambar 2.3: Suatu fluida yang massa jenisnya tidak sama dialirkan pada pipa dengan penampang
yang berbeda

Apabila persamaan (2.9) dan (2.13) digabungkan, maka diperoleh persamaan sebagai berikut.

(P1 − P2) m = m( 1 (v22 − v21) + g(h2 − h1 ) (2.13)
ρ 2

(P1 − P2) = 1 ρ (v22 − v12) + ρ g(h2 − h1) (2.14)
2

P1 + 1 ρ v21 + ρ gh1 = p2 + 1 ρ v22 + ρ gh2 (2.15)
2 2

P1 + ρ gh1 + 1 ρ v12 = p2 + ρ gh2 1 ρ v22 (2.16)
2 2

P + ρ gh + 1 ρ v2 = konstan (2.17)
2
Jadi persamamaan (2.19) merupakan persamaan Bernoulli yaitu:

P + ρ gh + 1 ρ v2 = konstan (2.18)
2

Rangkuman 2

1. Debit adalah jumlah fluida yang mengalir lewat suatu penampang tiap detik. Secara
matematis dapat ditulis

Q = A.v = V /t (2.19)

2. Persamaan kontinuitas sebagai berikut

A1v1 = A2v2 (2.20)

3. Persamaan Bernoulli sebagai berikut

P + ρ gh + 1 ρ v2 = konstan (2.21)
2

B Persamaan Bernoulli 27
Video Proses Pembuatan Tahu
https://www.youtube.com/watch?v=3NgAAfwcGfo.com



3. UJI KOMPETENSI

A Pilihan Ganda

Pilihlah satu jawaban yang benar dengan cara memberi tanda sillang (X) pada huruf a, b, c,
d atau e!

1. Sebuah tahu berbentuk kubus bersisi 3 cm dan mempunyai massa 28 gram terletak di atas
neraca. Berapa besar tekanan tahu tersebut terhadap neraca adalah . . . . .
a) 311 N/m2
b) 321 N/m2
c) 411 N/m2
d) 321 N/m2
e) 342 N/m2

2. Sebuah tahu mempuyai sisi 5 cm setelah ditimbang massanya 50 gram. Tentukan massa jenis
tahu dan besar tekanan yang dialami piring jika tahu berbentuk kubus tersebut diletakkan di
atas piring adalah . . . . (g = 10 m/s2)
a) 200 kg/m3 dan 300 N/m2
b) 100 kg/m3 dan 400 N/m2
c) 400 kg/m3 dan 200 kg/m3
d) 250 kg/m3 dan 300 kg/m3
e) 350 kg/m3 dan 100 kg/m3

3. Berikut ini yang merupakan faktor yang mempengaruhi besar tekanan hidrostatik adalah . . .
..

30 3. UJI KOMPETENSI

a) massa jenis zat cair

b) volum dan kedalaman zat cair

c) massa jenis zat cair, percepatan gravitasi, dan kedalaman zat cair

d) massa jenis zat cair dan volum zat cair

e) volume benda dan volume zat cair
4. Tekanan yang dilakukan pada zat cair akan diteruskan ke semua arah dengan sama besar

merupakan pernyataan . . . . .
a) hukum utama hidrostatika

b) hukum Archimedes

c) persamaan Bernoulli

d) hukum Pascal

e) persamaan kontinuitas
5. Salah satu proses pembuatan tahu adalah proses pengepresan. Pada saat diberi penutup

cetakan air keluar melalui pori-pori kain blancu dari segala arah dan sama besar. Pada
peristiwa tersebut merupakan penerapan dari . . . . .

a) hukum Pascal

b) hukum Archimedes

c) hukum Bernoulli

d) hukum utama hidrostatik

e) persamaan kontinuitas
6. Pada sebuah tabung dimasukan air setinggi 8 cm, kemudian minyak setinggi 2 cm (ρm =

0, 9 g/cm3). Besar tekanan hidrostatis di dasar tabung adalah . . . . . (g = 9, 8 ms−2)
a) 695 Pa

b) 768 Pa

c) 856 Pa

d) 941 Pa

e) 956 Pa
7. Sebuah alat pengangkat mobil menggunakan luas penampang pengisap kecil 10cm2 dan

pengisap besar 50cm2. Gaya yang harus diberikan agar dapat mengangkat sebuah mobil
20.000 N adalah . . . . .

a) 10.000 N

b) 20.000 N

c) 30.000 N

d) 40.000 N

e) 60.000 N
8. Tekanan yang dilakukan pada zat cair akan di teruskan ke semua arah dengan sama besar

merupakan pernyataan . . . . .

A Pilihan Ganda 31

a) hukum utama hidrostatika

b) hukum Archimedes

c) hukum Boyle

d) hukum Pascal

e) persamaan kontinuitas
9. Mengapa pada proses penyaringan kedelai merupakan penerapan hukum Pascal, karena . . . .

.
a) Tekanan yang di timbulkan dari cairan sari kedelai di dalam ruang tertutup diteruskan
secara merata ke segala arah

b) Tekanan yang di timbulkan dari cairan sari kedelai di dalam ruang terbuka diteruskan
secara merata ke segala arah

c) Tekanan yang di timbulkan dari cairan sari kedelai di dalam ruang terbuka diteruskan
secara merata ke satu arah

d) Tekanan yang di timbulkan dari cairan sari kedelai di dalam ruang tertutup diteruskan
secara merata ke satu arah

e) Tekanan yang di timbulkan dari cairan sari kedelai di dalam ruang tertutup dan terbuka
diteruskan secara merata ke satu arah

10. Sebuah alat pengangkat mobil menggunakan luas penampang pengisap kecil 10 cm2 dan
pengisap besar 50 cm2. Gaya yang harus diberikan agar dapat mengangkat sebuah mobil
20.000 N adalah . . . . .
a) 10.000 N

b) 20.000 N

c) 30.000 N

d) 40.000 N

e) 50.000 N
11. Gaya Archimedes yang bekerja pada sebuah benda di dalam zat cair sebanding dengan. . . . .

a) Berat zat cair dan volumenya

b) Berat dan massa jenis zat cair

c) Volume benda dan massa jenis zat cair

d) Volume benda, gaya gravitasi, dan massa jenis zat cair

e) gaya gravitasi dan volume
12. Tahu adalah makanan yang berbahan dasar kedelai, untuk menghasilkan tahu yang baik

berasal dari kedelai yang berkulitas baik tidak terserang hama. Sebelum dimasak tahu di
rendam terlebih dahulu. Ciri-ciri kedelai yang memiliki kualitas yang baik adalah . . . . .

a) tenggelam

b) terapung

c) melayang

d) diam

e) bergerak

32 3. UJI KOMPETENSI

13. Sebuah bola pejal ditimbang di udara, beratnya 50 N. Ketika bola tersebut ditimbang di dalam
air, beratnya menjadi 45 N. Gaya ke atas yang diterima bola pejal tersebut adalah . . . . .
a) 5 N

b) 10 N

c) 15 N

d) 20 N

e) 25 N
14. Sebuah benda dimasukan ke dalam air, ternayata 25 persen dari benda terapung di atas

permukaan air. Massa jenis benda tersebut adalah . . . . .
a) 0,25 g/cm3
b) 0,50 g/cm3
c) 0,75 g/cm3
d) 0,80 g/cm3
e) 0,95 g/cm3

15. Air dialirkan melalui pipa yang mempunyai diameter 5 cm dengan kelajuan 1 m/s. Debit air
dalam pipa adalah . . . . .
a) 1,85 x 10−3 m3/s
b) 1,96 x 10−3 m3/s
c) 1,75 x 10−3 m3/s
d) 2,96 x 10−3 m3/s
e) 3,00 x 10−3 m3/s

16. Air mengalir dalam sebuah pipa yang luas penampangnya 10 cm2. Untuk mengisi penuh bak
yang volumenya 1 m3 diperlukan waktu 5 menit. Kelajuan aliran air tersebut adalah . . . . .
a) 0,1 m/s

b) 0,33 m/s

c) 1/300 m/s

d) 3,33 m/s

e) 6,66 m/s
17. Debir aliran fluida adalah volume fluida yang mengalir tiap satuan. . . . .

a) volume

b) luas

c) panjang

d) waktu

e) tinggi
18. Ketika air keran dinyalakan air mengalir ke dalam sebuah bak dengan debit konstan 0,5 liter/s.

jika bak bervolume 1 m3, waktu yang dibutuhkan agar bak penuh adalah . . . . .

B Essay 33

a) 333 menit

b) 33,33 menit

c) 0,33 menit

d) 0,033 menit

e) 3 menit
19. Pipa berjari-jari 15 cm disambung dengan pipa lain yang berjari-jari 5 cm, keduanya dalam

posisi horizontal. Apabila kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 1 m/s pada tekanan
(10)5N/m2, tekanan pada pipa yang kecil adalah . . . . .

a) 10.000 N/m2

b) 15.000 N/m2

c) 30.000 N/m2

d) 60.000 N/m2

e) 80.000 N/m2

20. Sebuah pipa mendatar berdiameter 4 cm dialiri air dengan berkecepatan 5 m/s. Agar lebih
memancar keluar dengan kecepatan 20 m/s, diameter ujung pipa tersebut adalah . . . . .

a) 1 cm

b) 2 cm

c) 4 cm

d) 8 cm

e) 10 cm

B Essay

Kerjakan pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar!
1. Sebuah kursi bermassa 5,6 kg memiliki 4 kaki. Luas penampang tiap kaki 2x10−3 m2 dan
g=10 m/s2. Berapakah tekanan pada kursi?
2. Sebuah dongkrak hidrolik masing-masing penampangnya berdiameter 3 cm dan 120 cm.
berapakah gaya minimum yang harus dikerjakan pada penampang kecil dongkrak tersebut
untuk mengangkat mobil yang beratnya 8.000 N?
3. Salah satu proses pembuatan tahu adalah pengepresan. Apakah kegunaan dari beban yang
diletakkan di atas penutup cetakan? Apa yang akan terjadi jika beban memiliki kontak
langsung dengan tahu tanpa adanya penutup?
4. Di sebuah beja berisi air, mengapung segunpal es yang mempunyai massa jenis 0, 9 g/cm3.
Volume es yang tercelup air adalah 0, 18 m3. Tentukan volume es seluruhnya!
5. Sebutkan contoh penerapan hukum bernoulli dan persamaan kontinuitas dalam kehidupan
sehari-hari!

34 3. UJI KOMPETENSI

C Remidi

Kerjakan pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar!
1. Sebuah tahu berbentuk kubus mempunyai sisi 5 cm. Setelah di timbang massanya 8,50 gram.
Hitunglah massa jenis tahu dan besar tekanan yang di alami meja jika tahu diletakkan di atas
meja!
2. Penyaringan sari kedelai merupakan salah satu proses pembuatan tahu. Mengapa ketika
terjadi proses penyaringan terdapat penerapan hukum Pascal?
3. Air di dalam tabung tingginya 30 cm. Apabila massa jenis air 1.000 kg/m2 dan percepatan
gravitasi 10 m/s2. Tentukan besar tekanan hidrostatik di dasar tabung jika tekanan udara luar
di abaikan!
4. Air mengalir pada suatu pipa yang diameternya berbeda dengan perbandingan 1:2. Jika
kecepatan air yang mengalir pada bagian pipa yang besar sebesar 40 m/s, maka tentukan
besarnya kecepatan air pada pipa yang kecil!
5. Pada proses pembuatan tahu salah satunya adalah proses pencetakan atau pengepresan,
jelaskan konsep fisika pada proses tersebut!

D Kunci Jawaban 35

D Kunci Jawaban

1. D
2. C
3. C
4. D
5. A
6. D
7. A
8. D
9. A
10. A
11. D
12. A
13. A
14. C
15. D
16. D
17. D
18. B
19. D
20. A

36 3. UJI KOMPETENSI

Gambar 3.1: Profil Penulis
Profil Penulis
Ikke Wulandari lahir di Blora 19 Juni 1999. Riwayat pendidikan
lulusan SD N Gagaan, SMP N 1 Kunduran, SMA N 1 Tunjungan. Kemudian
melanjutkan pendidikan kuliah di Universitas PGRI Semarang prodi
pendidikan fisika. Sejak berada di bangku perkuliahan penulis
menyukai dunia menulis dan sastra dengan mengikuti UKM Jurnalistik.
Saat ini sedang menyelesaikan tugas akhir kuliah. .

D Kunci Jawaban 37

Daftar Pustaka

1. H., Maksum. (2009). Fisika SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Dapartemen Pendidikan
Nasional.

2. Nurachman, S. (2009). Fisika 2. Jakarta: Dapartemen Pendidikan Nasional.

3. Purwanto, B. (2009). Asas-asas fisika 2B. Jakarta: Ghalia Indonesia.

4. Tipler, P. A. (1998). Fisika Untuk Sains Dan Teknologi. Jakarta: Erlangga.



Index

Bejana berhubungan, 13
Fluida, 11

dinamik, 11
ideal, 11
sejati, 11
statis, 11
Hukum
pascal, 14
archimedes, 16
Tekanan hidrostatik, 12

Link Video Proses Pembuatan Tahu

https://youtu.be/3NgAAfwcGfo.com