PENDIDIKAN
FISIKA
FLUIDA
STATIK
2022
MESICA (06111282025032)
Daftar Isi
Daftar Isi ....................................................................................................................1
Petunjuk penggunaan modul......................................................................................2
Peta konsep ................................................................................................................3
Uraian materi .............................................................................................................4
1. Konsep fluida .................................................................................................4
2. Pengertian Fluida ...........................................................................................4
3. Tekanan..........................................................................................................5
4. Tekanan hidrostatis ........................................................................................6
5. Hukum hidrostatika........................................................................................7
6. Hukum Pascal ................................................................................................8
7. Hukum Archimedes .......................................................................................11
8. Tegangan permukaan .....................................................................................17
9. Gaya tegang permukaan.................................................................................17
10. Kapilaritas ......................................................................................................18
11. Viskositas ......................................................................................................19
Rangkuman ...............................................................................................................20
Latihan soal................................................................................................................21
Glosarium ..................................................................................................................25
Daftar Pustaka............................................................................................................26
Fluida Statis Page 1
Petunjuk Penggunaan Modul
Bagi peserta didik untuk memperoleh hasil belajar secara maksimal dalam
menggunakan modul ini, maka langkah-langkah yang perlu dilaksanakan antara lain:
1. Bacalah tujuan pembelajaran dan peta konsep dari setiap materi yang ada di dalam
modul dengan cermat dan teliti untuk mengetahui setiap materi-materi yang akan
dibahas dalam kegiatan pembelajaran.
2. Mulailah dengan membaca dan memahami uraian materi yang ada di modul,
buatlah catatan-catatan kecil jika diperlukan.
3. Pelajari setiap contoh-contoh soal beserta pembahasannya, apabila mengalami
kesulitan mintalah bantuan kepada guru yang ada dikelas.
4. Kerjakan latihan-latihan soal pada setiap akhir kegiatan belajar untuk mengukur
tingkat pemahaman terhadap materi.
5. Jika belum memahami materi yang disampaikan pada modul, bertanyalah kepada
tenaga pengajar.
Bagi Tenaga Pengajar
1. Jelaskan tujuan pembelajaran kepada peserta didik agar nantinya siswa/
mahasiswa dapat mengetahui hal-hal apa saja yang harus dikuasai.
2. Arahkan peserta didik untuk selalu mengikuti rincian kegiatan yang terdapat di
modul.
3. Berikan pertanyaan-pertanyaan pada setiap kegiatan pembelajaran baik dalam
bentuk contoh maupun latihan soal..
4. Lakukan umpan balik kepada peserta didik berdasarkan hasil latihan yang telah
dikerjakan
5. Pada setiap akhir kegiatan pembelajaran berikan tes akhir untuk meningkatkan
pemahaman peserta didik terhadap materi yang telah dibahas
Fluida Statis Page 2
Capaian Belajar Indikator
Peserta didik dapat memahami secara fisis mengenai konsep fluida, tekanan hidrostatis,
hukum hidrostatika, Hukum Archimedes, Hukum Pascal, viskositas, dan kapilaritas.
Peta konsep
Fluida
Statis
Konsep Tekanan Tekanan Hukum Viskositas Kapilari
Fluida Hidrostatis Archimedes tas
Hukum Gaya
Hidrostatika Angkat
Fluida Statis Page 3
BAB III
FLUIDA STATIS
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah mengikuti serangkaian pembelajaran, peserta didik diharapkan mampu :
1. menerapkan konsep tekanan hidrostatis dalam kehidupan nyata
2. menjawab konsep Hukum Pascal dalam konsep hitungan
3. menerapkan Hukum Pascal untuk menyelesaikan suatu permasalahan
4. mengaplikasikan Hukum Archimedes dalam menyelesaikan permasalahan dalam
kehidupan sehari-hari
5. mengemukakan fakta tentang kapilaritas
6. menerapkan gejala kapilaritas dan viskositas dalam kehidupan nyata
B. Uraian Materi
1. Konsep Fluida
Seperti yang anda telah pelajari terdapat tiga jenis wujud zat, yaitu zat padat, zat
cair, dan gas. Lalu, apa korelasinya dengan fluida? Fluida ialah zat yang dapat mengalir
dan saat ditekan dapat memberikan sedikit perubahan bentuk. Dari ketiga jenis wujud zat
tadi, yang termasuk ke dalam fluida adalah zat cair dan zat padat. Secara umum fluida
terbagi ke dalam dua jenis yakni fluida statis dan fluida dinamis. Fluida statis merupakan
fluida yang tidak bergerak atau hidrostatis. Pada bab kali ini, akan dibahas lebih
mendalam terkait fluida statis.
2. Pengertian Fluida
Fluida merupakan salah satu jenis zat yang dapat mengalir. Bentuk fluida
cenderung tidak tetap, yakni bergantung pada wadah atau penampungan tempat zat itu
berada. Karena sifatnya yang demikian, maka pemanfaatannya fluida dalam kehidupan
sehari-hari cukup banyak. Bahkan sesungguhnya tubuh kita pun sebagian besar tersusun
dari fluida. Pada bab ini kita akan batasi pembicaraan kita hanya mengenai fluida yang
tidak mengalir (diam) atau fluida statik.
Fluida Statis Page 4
Air pada kolam renang, bak penampungan, gelas, dan botol merupakan beberapa
contoh dari fluida statik. Zat cair yang disebutkan pada contoh-contoh di atas cenderung
relatif diam sehingga dikategorikan kedalam fluida statik. Pada Kegiatan Belajar kali ini
kita akan membahas beberapa sifat atau perilaku yang berkaitan dengan fluida statik,
diantaranya tekanan hidrostatik, hukum Pascal, hukum Archimedes, dan Kapilaritas.
Akan tetapi sebelum kita melangkah lebih jauh, ada baiknya kita mengingat sifat-sifat
yang terkait dengan zat cair.
a. Sifat-Sifat Zat Cair
Berbeda halnya dengan zat padat atau benda padat yang cenderung bersifat
kaku dan tegar, zat cair memiliki sifat-sifat yang tidak sekaku zat padat. Sifat-sifat zat
cair (khususnya yang dicontohkan disini adalah air) yang umum diantaranya:
i. Zat cair dapat berubah bentuk bergantung dari wadah penampungnya
Ketika kita menuangkan air ke dalam gelas, maka air tersebut akan berbentuk
seperti gelas, ketika kita menuangkan air ke dalam mangkuk, maka air tersebut
akan berbentuk seperti mangkuk, dan ketika kita menuangkan air ke dalam botol,
maka air tersebut akan berbentuk seperti botol. Artinya adalah zat cair memiliki
bentuk yang sesuai dengan wadah penampungnya, dan dapat berubah bentuk
sesuai wadahnya itu. Bila kita memindahkan air yang berada dalam botol ke
dalam gelas, maka bentuk air berubah dari berbentuk botol menjadi berbentuk
gelas.
Gambar 1. Bentuk air menyerupai wadahnya
Sumber. adjargrid.id
ii. Zat cair menempati ruang dan mempunyai massa
Bila kita menuangkan air pada sebuah wadah maka air akan menempati ruang
dari tempat yang terendah. Ketika air dituangkan pada sebuah wadah yang
bentuknya tidak beraturan, maka air akan menyesuaikan bentuk sesuai dengan
Fluida Statis Page 5
wadah penampungan itu. Wadah yang kosong akan terasa lebih ringan
dibandingkan dengan wadah yang terisi penuh air. Ini menunjukkan bahwa air
juga memiliki massa.
iii. Permukaan zat cair selalu mendatar
Mungkin Anda pernah memperhatikan seorang pekerja bangunan yang
membawa selang kecil yang panjang dan berisi air untuk mengetahui kedataran
pada saat memasangkan batu bata atau ubin. Pekerja tersebut memanfaatkan salah
satu sifat zat cair yakni permukaannya selalu mendatar. Meskipun wadah
penampungan air dibuat miring sekalipun, permukaan air akan selalu mendatar.
iv. Zat cair mengalir dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah
Gambar 2. Air terjun
Sumber. adjargrid.id
Ketika kita menuangkan air ke suatu wadah, kemanakah air itu mengalir? Air
selalu mengalir ke tempat yang lebih rendah. Demikian pula halnya aliran air pada
sungai selalu mengalir dari arah hulu menuju hilir. Artinya, zat cair mengalir dari
tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah, atau zat cair mengalir di
bawah pengaruh gravitasi hingga mencapai daerah terendah yang mungkin untuk
menampungnya.
3. Tekanan
Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu
bidang dibagi dengan luas bidang itu. Pada tinjauan mengenai zat padat, tekanan itu
sendiri didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu permukaan tiap satuan luas
permukaan. Dengan kata lain, tekanan merupakan perbandingan antara gaya tekan
Fluida Statis Page 6
(yang arahnya tegak lurus bidang tekan) dan luas bidang tekannya. Secara matematis
tekanan dituliskan sebagai berikut :
=
Keterangan:
P = tekanan ( Pascal= N/m2)
F = Gaya (N)
A = Luas permukaan (m2)
4. Tekanan Hidrostatis
Ayo berpikir kritis!
Berenang merupakan salah satu
aktivitas yang sering dilakukan
manuisa. Saat berenang,
semakin dalam kedalaman kita
di air maka kita akan merasakan
sakit pada bagian telinga.
Mengapa demikian?
sumber : halodoc.com
Makin tinggi zat cair dalam wadah, maka makin berat zat cair itu, sehingga
makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair pada dasar wadah. Dengan kata lain
pada posisi yang semakin dalam dari permukaan, maka tekanan hidrostatis yang
dirasakan semakin besar.
Gambar 3. Tekanan hidrostatis Page 7
Dan tekanan hidrostatis tersebut dirumuskan sebagai berikut :
ℎ = ℎ
Keterangan :
Ph = tekanan hidrostatis ( Pa)
ρf = massa jenis fluida (kg/m3 )
Fluida Statis
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Tekanan hidrostatik zat cair pada kedalaman yang sama nilainya selalu sama,
bagaimanapun bentuk wadahnya. Artinya tekanan hidrostatik dipengaruhi oleh
kedalamannya saja, tidak bergantung pada bentuk wadahnya. Pada Gambar 3.
ditunjukkan zat cair dalam sebuah bejana berhubungan. Tekanan pada permukaan zat
cair pada masing-masing kolom bejana berhubungan merupakan tekanan atmosfer
sehingga nilainya akan selalu sama.
Pada tinjauan mengenai gas (udara), hampir sama dengan zat cair, dimana
semakin besar ketinggian lapisan udara (semakin tinggi posisinya), tekanan
hidrostatiknya semakin rendah. Tekanan udara di daerah pegunungan cenderung lebih
rendah dibandingkan tekanan udara di daerah pantai.
5. Hukum Hidrostatika
Hukum pokok hidrostatika “semua titik yang terletak pada kedalaman yang
sama maka tekanan hidrostatikanya sama.”
Jadi semua titik yang terletak pada bidang datar didalam satu jenis zat cair
memiliki tekanan yang sama, ini dikenal dengan hukum pokok hidrostatika dan
tekanan ini disebut dengan tekanan hidrostatis.
=
Salah satu sifat pokok zat cair adalah permukaannya selalu mendatar di
manapun zat cair itu berada. Hal ini tentu terjadi ketika zat cair itu tidak mengalami
gangguan. Dalam hal ini permukaan zat cair dapat dikatakan terletak pada satu bidang
datar. Karena tekanan hidrostatik zat cair hanya dipengaruhi oleh massa jenis zat cair,
percepatan gravitasi, dan kedalaman zat cair, maka “semua titik yang terletak pada
satu bidang datar di dalam satu jenis zat cair mempunyai tekanan hidrostatik yang
sama”. Pernyataan ini dikenal dengan hukum pokok hidrostatik.
6. Hukum pascal
Setelah memahami tekanan zat cair pada ruang terbuka mungkin terlintas di
pikiran Anda pertanyaan tetntang bagaimana apabila ada tekanan lain yang diberikan
pada permukaan zat cair yang berada pada ruang tertutup?
Fluida Statis Page 8
Apabila pada permukaan zat cair diberikan tekanan (sehingga terjadi
perubahan tekanan), maka tekanan ini akan diteruskan ke setiap titik dalam zat cair
itu. Hal ini pertama kali diungkapkan oleh seorang ilmuwan Perancis, Blaise Pascal
(1623 – 1662) dan dinamakan hukum Pascal, yang berbunyi “perubahan tekanan yang
diberikan pada fluida akan ditransmisikan seluruhnya terhadap setiap titik dalam
fluida dan terhadap dinding wadah”. Artinya, tekanan yang diberikan pada fluida
dalam suatu ruang tertutup akan diteruskan oleh fluida tersebut ke segala arah dan
sama besar. Pada Gambar 4. terlihat bahwa tekanan yang diberikan pada piston bejana
sebelah kiri akan menyebabkan tekanan diteruskan oleh zat cair ke segala arah,
termasuk ke dinding bejana dan piston sebelah kanan. Oleh karena dinding bejana
cenderung kaku, maka akibatnya piston sebelah kanan mendapatkan tambahan
tekanan yang ditimbulkan oleh piston sebelah kiri. Tekanan pada penampang piston
sebelah kiri nilainya sama dengan tekanan pada penampang piston sebelah kanan.
Gambar 4. Tekanan pada penampang bejana
Contoh peralatan yang memanfaatkan hukum Pascal diantaranya pengangkat
hidrolik atau dongkrak hidrolik. Penggunaan pengangkat hidrolik bertujuan untuk
memperoleh gaya yang besar dengan memberikan sedikit gaya dan umumnya
digunakan untuk mengangkat benda-benda yang berat (misalnya mobil). Prinsip kerja
sebuah pengangkat hidrolik ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Dongkrak hidrolik
Jika pada penampang (penghisap) 1 yang mempunyai luas A1 diberikan gaya
F1, maka tekanan dari gaya ini akan diteruskan oleh zat cair dalam tabung pengangkat
hidrolik ke penghisap 2 yang memiliki luas permukaan A2 sehingga mengalami gaya
Fluida Statis Page 9
F2. Menurut hukum Pascal, tekanan yang diberikan pada penampang A1 akan sama
besarnya dengan tekanan yang dialami oleh penampang A2. Secara matematis
dituliskan sebagai berikut.
1 = 2
Kita ketahui berdasarkan definisi dimana tekanan merupakan perbandingan
antara gaya tekan terhadap luas bidang tekannya = , sehingga persamaan di atas
dapat dituliskan sebagai berikut.
1 = 2
1 2
Keterangan :
P1 = tekanan pada penampang 1 (Pa)
P2 = tekanan pada penampang 2 (Pa)
F1 = gaya pada penampang 1 (N)
F2 = gaya pada penampang 2 (N)
A1 = luas penampang 1(m2)
A2 = luas penampang 2 (m2)
Penerapan dalam kehidupan sehari-hari, yang menggunakan prinsip hukum
Pascal antara lain dongkrak hidrolik, pompa hidrolik ban sepeda, mesin hidrolik
pengangkat mobil, mesin pengepres hidrolik, dan rim piringan hidrolik.
Untuk melatih pemhaman Anda, silakan kerjakan latihan berikut!
Soal Hukum Pascal (Benar Salah)
1. Suatu zat cair dikenakan tekanan, tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan
tidak bertambah atau berkurang kekuatannya.
a. Benar
b. Salah
2. Prinsip kerja Pompa hidrolik menggunakan potensial energi dari cairan yang
dipompakan pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba
menjadi energi lain. Pompa hidrolik bekerja dengan cara menghisap oli dari tangki
hidrolik ke dalam sistem hidrolik dalam bentuk aliran dan merubahnya menjadi
tekanan
a. Benar
b. Salah
3. Semakin tinggi suatu benda maka tekanan yang dihasilkan semakin besar
a. Benar
b. Salah
4. Pompa hidrolik merupakan penerapan dari hukum pascal dalam kehidupan sehari-hari
a. Benar
Fluida Statis Page 10
b. Salah
5. Gaya pada ujung pipa kecil dongkrak hidrolik sebesar 3 N dapat mengangkat bebean
600 N pada bagian pipa besar. Jika luas penampangnya 2 cm2 maka besar luas
penampang pada pipa besar adalah 100 cm2
a. Benar
b. Salah
6. Hukum Pascal membahas tentang tekanan pada ruang terbuka
a. Benar
b. Salah
7. Botol yang dilubangi secara vertical dan horizontal dengan jarak yang sama memiliki
jarak pancaran yang sama saat diisi fuida
a. Benar
b. Salah
8. Hukum Pascal dirumuskan sebagai berikut :
1 = 2
1 2
a. Benar
b. Salah
9. Gas merupakan bagian dari fluida
a. Benar
b. Salah
10. Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat mobil bermassa 2000 kg jika jari-jari
penampang kecil pompa hidrolik sebesar 2 cm dan jari-jari penampang besar pompa
hidrolik sebesar 25 cm adalah 128 N
a. Benar
b. Salah
7. Hukum Archimedes
Hukum Archimedes berbunyi, "Sebuah benda yang tercelup sebagian atau
seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas atau gaya apung yang
besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkannya". Gaya apung ini merupakan
selisih dari gaya berat benda di udara dengan gaya berat benda di dalam fluida.
Persamaan hukum Archimedes adalah
= 0 −
Keterangan :
FA = gaya ke atas = gaya apung (N)
W0 = gaya berat benda di udara (N)
Fluida Statis Page 11
WA = gaya berat benda di fluida (N)
Secara matematis
=
Keterangan :
FA = gaya ke atas = gaya apung (N)
ρf = massa jenis fluida (kg/m3)
Vbf = Volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Terdapat beberapa keadaan benda ketika dimasukkan ke dalam zat cair, yakni :
a. Mengapung
Jika benda dicelupkan ke dalam fluida, benda muncul sebagian ke permukaan
air, karena berat benda lebih kecil dari gaya apung (Fa > W). Ini adalah konsep
mengapung. Dari konsep tersebut, dapat dirumuskan hubungan antara massa jenis
benda dengan massa jenis fluida:
=
Keterangan :
ρb = massa jenis benda ( kgm-3)
Vbf = Volume benda yang tercelup (m3)
Vb = Volume benda (m3)
ρf = massa jenis fluida ( kgm-3).
b. Melayang
Fluida Statis Page 12
Jika benda dicelupkan seluruhnya kedalam fluida (air), maka gaya apung (Fa)
sebanding sama dengan berat benda W (Fa = W)
c. Tenggelam
Jika benda dicelupkan seluruhnya kedalam fluida (air), maka gaya apung ( F
a) lebih kecil dari berat benda W (Fa < W). Sehingga benda bergerak kebawah
menuju dasar wadah air. Ini adalah konsep tenggelam.
Hukum Archimedes ini banyak diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari,
misalnya dalam pembuatan kapal-kapal. Berikut dipaparkan beberapa contoh
pemanfaatan hukum Archimedes. 1. Hidrometer Hidrometer merupakan alat yang
digunakan untuk mengukur massa jenis berbagai zat cair. Nilai massa jenis zat cair dapat
diketahui dengan membaca skala yang terdapat pada tabung hidrometer. Ketika
digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair, hidrometer dicelupkan ke dalam zat cair
dan nilai massa jenis zat cair tersebut dapat ditentukan berdasarkan nilai skala yang
berhimpit dengan permukaan zat cair. Biasanya hidrometer ini digunakan untuk
mengukur massa jenis cairan asam pengisi akumulator untuk mengetahui kepekatan asam
dan menentukan pemuatan ulang akumulator, massa jenis susu untuk mengetahui
kandungan lemak di dalamnya, dan massa jenis minuman anggur untuk mengetahui
kandungan alkohol di dalamnya.
1. Kapal Laut dan Kapal Selam
Pada dasarnya kapal laut yang terbuat dari bahan-bahan berat dapat
mengapung di laut atau perairan karena kapal didesain sedemikian rupa sehingga
mempunyai rongga. Dengan demikian, volume air yang dipindahkan oleh kapal
sangat banyak dan hal ini menyebabkan gaya ke atas yang dialami oleh kapal sangat
besar sehingga kapal tidak tenggelam. Sedangkan untuk kapal selam dilengkapi
dengan tangki khusus yang dapat diisi oleh udara dan air. Ketika tangki ini diisi penuh
dengan air, maka berat keseluruhan kapal ini tidak dapat diimbangi oleh gaya ke atas
yang dialami oleh kapal selam, sehingga kapal selam tenggelam. Tetapi ketika
sebagian air dalam tangki dikeluarkan, maka kapal selam akan mengalami gaya ke
Fluida Statis Page 13
atas yang lebih besar, sehingga kapal selam dapat melayang dalam air dan ketika
tamgki dikosongkan, maka gaya ke atas yang dialami kapal selam semakin besar,
sehingga kapal selam dapat mengapung.
2. Galangan Kapal
Galangan kapal merupakan alat yang didesain untuk mengangkat kapal-kapal
laut ke daratan. Galangan kapal akan tenggelam di laut karena air laut memasuki
galangan kapal. Ketika kapal akan diangkat dengan galangan tersebut, maka kapal
laut ditempatkan pada penopang dalam galangan kapal dan air laut dikeluarkan secara
perlahan, sehingga galangan kapal akan terangkat ke atas dan kapal pada penopang
galangan tersebut segera terangkat ke atas.
Contoh soal
1. Sebuah benda ketika berada di udara memiliki berat 500 N, sedangkan ketika
dicelupkan dalam air seluruhnya memiliki berat 400 N. Jika massa jenis air 1000
kg.m-3, hitunglah massa jenis benda !
Penyelesaian :
Diketahui :
0 = 500
= 400
= 1000 −3
Ditanya : =?
= 0 −
= 500 − 400
100.10. = 100
= 10 3
Fluida Statis Page 14
LKPD HUKUM ARCHIMEDES
Tujuan Praktikum :
1. Membandingkan berat benda di udara dengan berat benda dalam air
2. Menyelidiki hubungan gaya keatas dengan berat zat cair yang dipindahkan.
3. Menyelidiki hubungan antara gaya ke atas terhadap berat benda
Alat dan Bahan Kuantitas
1
Alat dan Bahan 1
Neraca pegas 3
Tabung pancuran 1
Beban silinder 50 gr 1
Jepit penahan 1
Gelas kimia 1
Silinder ukur 1
Dasar statif 1
Kaki statif 1
Batang statif pendek 1
Batang statif panjang 1
Balok pendukung 1
Mistar
Air
Membandingkan berat beban di udara dengan berat beban dalam air
Perhatikan rangkaian percobaannya
Fluida Statis Page 15
Prosedur Percobaan
1. Gantungkan beban pada neraca pegas, kemudian catat beratnya sebagai wo
2. Timbang massa silinder ukur dalam keadaan kosong sebagai mo
3. Masukan air ke dalam tabung berpancuran sampai air tidak menetes, gunakan gelas
kimia untuk menampung air yang tumpah
4. Tempatkan silinder ukur di bawah tabung berpancuran
5. Turunkan beban sampai tercelup ke dalam air dan catat hasilnya sebagai wa
6. Tunggu sampai air tidak tumpah lagi
7. Timbang air yang berada dalam silinder ukur sebagai m1, massa air ma = m1 - mo
8. Ulangi langkah 1 sampai 6 untuk 2 dan 3 beban
Tabel Hasil pengukuran
Jumlah Keadaan Gaya keatas Kondisi gelas Massa air Berat air yang
ukur (gram) (kg) dipindahkan (N)
beban beban (N) dari air (N) mo m1
ma =m1-m0 wa = ma g
W0 Wa W0-Wa
1
2
3
Kesimpulan
Fluida Statis Page 16
9. Tegangan Permukaan
Gambar 5. Serangga di atas air
Tegangan permukaan merupakan kecenderungan zat cair untuk menegang
sehingga pernukaannya seperti ditutupi suatu lapisan elastis. Tinjau partikel didalam
zat cair (A), maka resultan gaya yang bekerja pada partikel tersebut sama dengan nol,
karena partikel ditarik oleh gaya yang sama besar kesegala arah. Dan partikel yang
berada tepat dibawah permukaan zat cair (B), maka resultan gaya yang bekerja pada
partikel tersebut tidak sama dengan nol, karena ada gaya resultan yang arahnya
kebawah, sehingga lapisan atas seakanakan tertutup oleh lapisan selaput elastis yang
ketat. Selaput ini cenderung menyempit sekuat mungkin. Oleh karenanya sejumlah
tertentu cairan cenderung mengambil bentuk dengan permukaan sesempit mungkin.
Inilah yang disebut tegangan permukaan (Kusrini, 2020).
10.Gaya Tegang Permukaan
Gaya tegangan permukaan yang dialami oleh kawat yang dicelupkan kedalam air
sabun. Kawat yang lurus posisi horisontal (bawah) cenderung bergerak keatas karena
pengaruh tarikan gaya permukaan air sabun. Larutan sabun mempunyai dua
permukaan, sehingga gaya tegangan permukaan bekerja sepanjang 2L = d, tegangan
permukaan (γ) didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaan
(F) dan panjang permukaan (d) dimana gaya itu bekerja.
Gambar 6. Gaya tegang permukaan Page 17
Sehingga secara matematis, dapat dirumuskan sebagai berikut:
Fluida Statis
= = 2
Keterangan :
F = gaya tegangan permukaan (N)
d = panjang permukaan (m)
L = panjang kawat (m)
γ = tegangan permukaan ( kgs-2)
Contoh soal
1. Sebuah kawat panjang 10 cm ditempatkan secara horizontal di permukaan air dan
ditarik perlahan dengan gaya 0,02 N untuk menjaga agar kawat tetap seimbang.
Tentukan tegangan permukaan air tersebut!
Penyelasaian :
Diketahui :
F = 0,02 N
L = 10 cm = 0,1 m
Ditanya :
= = 0,02 = 0,1 −1
2 2(0,1)
11. Kapilaritas
Barangkali Anda pernah berpikir bagaimana cairan minyak dapat naik melalui
sumbusumbu kompor? Atau mungkin air dari tanah dapat naik ke batang, daun, dan
buah pada suatu pohon? Pada dasarnya peristiwa tersebut terjadi karena adanya gejala
kapilaritas. Apa yang dimaksud dengan kapilaritas?
Kapilaritas merupakan naik atau turunnya permukaan zat cair dalam pipa atau
celah sempit yang dinamakan pipa kapiler. Pada kasus minyak tanah pada sumbu
kompor, terjadi peristiwa kapilaritas dimana sumbu kompor berfungsi sebagai pipa
kapiler, sedangkan pada kasus penyerapan air oleh tumbuhan atau pohon, pembuluh
kayu atau pembuluh xylem pada tumbuhan berfungsi sebagai pipa kapiler yang
menyebabkan air dari tanah meresap ke bagian-bagian pohon.
Pada kasus kapilaritas ini tinjau dua jenis cairan, yaitu air (water) dan raksa
(mercury). Ketika dalam bak berisi air ditempatkan pipa kapiler yang terbuat dari
kaca, maka permukaan air dalam pipa kaca lebih tinggi dari permukaan air dalam bak.
Hal ini karena adhesi (gaya tarikmenarik antara partikel air dengan partikel kaca)
lebih besar dari kohesi (gaya tarik-menarik antar partikel-partikel air). Kenaikan air
pada pipa kapiler tersebut akan berhenti ketika berat air yang naik seimbang dengan
gaya adhesinya dan permukaan air pada tabung kaca akan cekung ke bawah.
Fluida Statis Page 18
Sedangkan ketika bak berisi raksa ditempatkan pipa kapiler yang terbuat dari
kaca, maka permukaan raksa dalam pipa kaca lebih rendah dari permukaan raksa
dalam bak. Hal ini karena adhesi (gaya tarik-menarik antara partikel raksa dengan
partikel kaca) lebih kecil dari kohesi (gaya tarik-menarik antar partikel-partikel
raksa).
12.Viskositas
Tahukah kamu?
Anda pasti pernah menumpai madu atau stidaknya anda pasti pernah
mencicipi minuman tersebut. Madu memiliki banyak khasiat untuk tubuh. Nah, madu
ini merupakan salah satu contoh dari viskositas.
Tingkat kekentalan (Viscositas) suatu fluida dinyatakan oleh koefisien
kekentalan fluida tersebut. Jika sebuah bola dijatuhkan ke dalam fluida, maka akan
mengalami gaya gesek antara permukaan benda dengan fluida. Gaya gesek ini
besarnya sebanding dengan koefisien viscositas fluida. Menurut Stokes, besar gaya
tersebut adalah
= 6 ƞ
Keterangan :
F = gaya gesek (N)
r = jari jari bola (m)
v = kecepatan bola (m/s)
Koefisien viskositas didefinisikan sebagai hambatan pada aliran cairan.
Koefisien viskositas dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan Poiseuille :
2 2
ƞ = 9 ( − )
Keterangan :
η = koefisien viskositas (Ns/m2)
r = jari jari bola (m)
ρb = massa jenis bola (kg/m3)
ρf = massa jenis fluida ( kg/m3)
g = percepatan gravitasi )m/s2)
v = kecepatan terminal bola (m/s2)
Fluida Statis Page 19
C. Rangkuman
Fluida merupakan salah satu jenis zat yang dapat mengalir. Bentuk fluida
cenderung tidak tetap, yakni bergantung pada wadah atau penampungan
tempat zat itu berada.
Tekanan merupakan perbandingan antara gaya tekan (yang arahnya tegak
lurus bidang tekan) dan luas bidang tekannya. Secara matematis tekanan
dituliskan sebagai berikut :
=
Tekanan hidrostatik zat cair pada kedalaman yang sama nilainya selalu sama,
bagaimanapun bentuk wadahnya
ℎ = ℎ
Hukum pokok hidrostatika “semua titik yang terletak pada kedalaman yang
sama maka tekanan hidrostatikanya sama.”
=
hukum Pascal, yang berbunyi “perubahan tekanan yang diberikan pada fluida
akan ditransmisikan seluruhnya terhadap setiap titik dalam fluida dan terhadap
dinding wadah”
Hukum Archimedes berbunyi, "Sebuah benda yang tercelup sebagian atau
seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas atau gaya apung
yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkannya".
= 0 −
Mengapung : Fa > W
Melayang : Fa = W
Tenggelam : Fa < W
Kapilaritas merupakan naik atau turunnya permukaan zat cair dalam pipa atau
celah sempit yang dinamakan pipa kapiler
Koefisien viskositas dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan
Poiseuille :
2 2
ƞ = 9 ( − )
Fluida Statis Page 20
Latihan Soal
1. Kiki berenang di kolam renang dengan kedalaman 7 meter. Saat menyelam, kunci
motor Kiki tidak sengaja terjatuh ke dasar kolam sehingga Kiki terpaksa menyelam ke
dasar kolam. Saat menyelam lebih dalam telinga Kiki terasa sakit. Peristiwa tersebut
terjadi karena ….
A. Tekanan hidrostatis, semakin menyelam tekanan makin tinggi pada
permukaan luar gendang telinga sehingga ada perbedaan tekanan pada bagian
dalam telinga
B. Tekanan hidrostatis, semakin menyelam tekanan makin kecil sehingga saluran
eustachius akan terbuka agar tekanan di luar seimbang
C. Viskositas dimana saluran eustachius tidak terbuka sehingga tekanan luar akan
mendorong gendang telinga ke dalam sehingga menyebabkan rasa sakit
D. Kapilaritas dimana saluran eustachius tidak terbuka, maka tekanan luar akan
mendorong gendang telinga ke dalam sehingga menyebabkan rasa sakit
E. Fluida statis, semakin rendah ketinggian benda maka tekanannya semakin
besar
2. Dua buah tabung diisi dengan air dan permukannya ditutup dengan pengisap. Luas
penampang kedua tabung berebada dan saling berhubungan satu sama lain. Jika A1 =
50 cm2 dan A2 = 250 cm2 dan tabung 1 diberikan beban seberat 100 N, gaya yang
harus dikeluarkn pada tabung 2 agar beban dapat diangkat adalah ….
A. 100 N
B. 150 N
C. 175 N
D. 200 N
E. 300 N
3. Sebuah tabung tertutup berbentuk huruf U mempunyai luas A1= 1 cm2 . Pada luasan
ini diberi gaya sebesar 100 N. Jika ujung lain mempunyai luasan A2= 100 cm2 , Maka
gaya yang bekerja pada luasan tersebut sebesar ….
A. 103 N
B. 104 N
C. 105 N
D. 106 N
E. 107 N
4. Berdasarkan soal nomor 3, Jika pada luasan A didorong sejauh 0,4 cm besar
pergeseran di luasan A2 adalah ….
Fluida Statis Page 21
A. 0,002 cm
B. 0,02 cm
C. 0.03 cm
D. 0,04 cm
E. 0,01 cm
5. Sebuah patung kuno bermassa 70 kg berada memiliki volume sebesar 3,0 x 104 cm3
terletak di dasar. Para arkeolog ingin mengeluarkan patung tersebut ke daratan. Gaya
yang diperlukan agar patung kuno dapat terangkat adalah ….
A. 400 N
B. 800 N
C. 1200 N
D. 1600 N
E. 2100 N
6. Dketahui massa jenis kelereng adalah 900 kg/m3 dengan jari-jari 1,5 x 10-2 m.
kelereng tersebut dijatuhkan pada sebuah tabung berisi oli dengan koefisien viskositas
sebesar 0,03 pa.s. jika massa jenis oli 800 kg/m3, maka kecepatam ter,inal kelereng
tersebut sebesar ….
a. 5 x 103 m/s
b. 5 x 10-1 m/s
c. 5 x 10-2 m/s
d. 5 x 10-3 m/s
e. 5 x 10-4 m/s
7. Sebuah kawat memiliki panjang 50 cm berada di atas permukaan air. Tentukanlah
besar tegangan permukaan jika gaya tegangan yang diberikan 1,2 x 10-3 N ….
A. 1,2 x 10-3 N/m
B. 2,4 x 10-3 N/m
C. 6,0 x 10-3 N/m
D. 3,2 x 10-3 N/m
E. 1,7 x 10-3 N/m
8. Sebuah balok kayu terapung pada permukaan zat cair dengan 1.3 bagian balok berada
dipermukaan. Jika massa jenis balok kayu 0,6 gr/cm3 maka massa jenis zat cairnya
adalah ... (kg/m3)
A. 1800
B. 1700
C. 1200
Fluida Statis Page 22
D. 900
E. 600
9. Perhatikan pernyataan dibawa ini.
a) Massa benda di dalam fluida lebih ringan dibanding massa benda ketika di udara
b) Benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, tidak
mengalami gaya angkat ke atas
c) Saat benda dicelupkan ke dalam zat cair, pada dasarnya berat benda tersebut tidak
berkurang
d) Jika benda dimasukkan ke dalam fluida akan ada tiga kemungkinan keadaannya,
yaitu tenggelam, terapung dan melayang
Pernyataan yang tepat terkait Hukum Archimedes adalah
A. a,b, dan c
B. a,c, dan d
C. a dan c
D. b dan c
E. d saja
10. Bunyi Hukum Pascal yang dikemukakan oleh Blaise Pascal adalah ….
A. Semua titik yang terletak pada bidang datar yang sama di dalam zat cair yang
sejenis memiliki tekanan (mutlak) yang sama
B. Benda yang dimasukkan ke dalam fluida maka benda akan merasakan gaya
apung/ gaya angkat ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang
dipindahkan
C. Benda yang jatuh bebeas dalah suatu fluida kenta;, kecepatannya akan
bertambah karengan pengaruh gravitasi bumi hingga mencapai kecepatan
terbesar yang tetap
D. Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama
besar kesegala arah
E. Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang terbuka diteruskan sama
besar ke segala arah
Fluida Statis Page 23
D. Penilaian Diri
Isilah pertanyaan pada tabel di bawah ini sesuai dengan yang kalian ketahui,
berilah penilaian secara jujur, objektif, dan penuh tanggung jawab dengan memberi
tanda pada kolom Jawaban.
No. Keterangan Ya Tidak
1. Saya dapat menentukan tekanan yang dialami
benda di dalam fluida dengan dengan
mengaplikasikan konsep tekanan hidrostatis
2. Saya dapat menentukan beban yang dapat
diangkat piston dengan mengaplikasikan prinsip
pascal
3. Saya dapat menentukan massa jenis benda yang
mengapung dengan mengaplikasikan Hukum
Archimedes tentang konsep mengapung
4. Saya dapat menentukan massa jenis benda yang
melayang dengan mengaplikasikan Hukum
Archimedes tentang konsep melayang
5. Saya dapat menentukan massa jenis benda yang
tenggelam dengan mengaplikasikan Hukum
Archimedes tentang konsep tenggelam
6. Saya dapat mengaplikasikan konsep kapilaritas
untuk menyelesaikan permasalahan
7. Saya dapat mengaplikasikan konsep viskositas
untuk menyelesaikan permasalahan
Fluida Statis Page 24
Glosarium
Tekanan Gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang dibagi
dengan luas bidang tersebut
Tekanan hidrostatis Tekanan zat cair yang hanya disebabkan berat zat cair itu
sendiri
Hukum pokok hidrostatika Semua titik yang terletak pada satu bidang datar didalam satu
jenis zat cair memiliki tekanan yang sama besar
Prinsip Pascal Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup
akan diteruskan kesegala arah sama besar
Gaya Apung Gaya yang arahnya keatas yang diberikan oleh fluida kepada
benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya dalam fluida
Hukum Archimides Gaya apung yang dialami oleh benda yang dicelupkan
sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair sama dengan berat
fluida yang dipindahkan
Mengapung Kondisi benda dimana sebagian benda berada di permukaan
zat cair
melayang Kondisi benda dimana seluruh benda berada di dalam fluida
tetapi tidak menyentuh dasar fluida
tenggelam Kondisi benda dimana seluruh benda berada di dalam fluida
dan menyentuh dasar fluida
sudut kontak Sudut yang dibentuk oleh lengkungan zat cair dalam pipa
kapiler terhadap dinding pipa kapiler
tegangan permukaan Kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga
permukaannya seperti ditutupi oleh selaput yang elastis
kecepatan terminal Kecepatan tetap dan terbesar yang dialami oleh benda didalam
fluida kental
kapilaritas Peristiwa naik atau turunnya zat cair didalam pipa kapiler
(pipa sempit)
viskositas Kekentalan suatu fluida
Fluida Statis Page 25
Daftar Pustaka
Kusrini. (2020). Modul Pembelajaran SMA Fisika “Fluida Statis”.
Fluida Statis Page 26