Kapal dengan bobot berat dan terbuat dari besi, tapi tidak tenggelam? hal ini seolah bagai keajaiban meskipun fenomena ini bisa dijelaskan secara ilmiah dan sains. Fluida statis jawabannya, yang memperlihatkan massa jenis kapal lebih besar ketimbang massa jenis air. Sebagai salah satu penerapan dari ilmu fisika.
Disebut juga sebagai hidrostatika merupakan salah satu cabang ilmu sains yang membahas mengenai karakteristik fluida ketika diam. Pada umumnya membahas terkait tekanan pada fluida maupun yang diberikan pada bentuk fluida tersebut yakni gas atau cair dan pada objek yang tenggelam di dalamnya.
Apa Itu Fluida?
Fluida statis adalah cabang ilmu fisika yang berkaitan dengan tekanan, keseimbangan air dan cairan lain. Cairan ketika berada dalam keadaan menghadapi masalah yang jauh dari kata sederhana untuk bisa memecahkan ketimbang ketika dengan fluida dinamis. Cabang ilmu sains membahas karakteristik fluida ketika diam dan membahas mengenai tekanan pada fluida.
Fluida merupakan zat yang bisa mengalir, istilah ini mencakup beberapa zat seperti cair dan gas karena keduanya mempunyai kemampuan dalam mengalir. Berbeda dengan zat padat, contoh yang paling mudah dan umum ditemui adalah air, minyak maupun nitrogen. Sifatnya mengalir dari satu tempat ke tempat lain, menjadikan hal ini kategorikan sebagai fluida statis dan dinamis.
Sementara itu fluida statis merupakan fluida yang berada di dalam fase tidak bergerak atau diam, fluida yang berada dalam keadaan bergerak namun tidak ada perbedaan kecepatan antarpartikel. Dapat dikatakan juga bahwa partikel-partikel fluida ini bergerak dengan kecepatan seragam, tak menimbulkan gaya geser.
Besaran-besaran Fluida
Kompresibel dan Tak Kompresibel
Kompresibilitas merupakan kemampuan suatu zat yang dimanfaatkan sebagai akibat dari tekanan, zat kompresibilitas memiliki arti zat yang bisa dimampatkan karena mengalami perubahan volume saat ditekan contohnya seperti gas. Sementara zat tak kompresibel artinya zat yang tidak bisa dimampatkan karena tak mengalami perubahan volume ketika ditekan.
Massa Jenis
Massa jenis merupakan besaran keempat dari fluida statis, massa jenis memperlihatkan seberapa rapat partikel sebuah zat. Partikel di dalam fluida ini lebih dekat sehingga massa jenis akan lebih besar seperti massa jenis air yang kadarnya lebih kecil ketimbang massa jenis air raksa. Untuk mengukur berdasarkan suatu massa benda dan dibagi dengan volumenya.
Viskositas (Kekentalan)
Yang dimaksud dengan viskositas adalah sifat tahanan dari suatu fluida, terhadap tegangan yang diberikan. Hukum dalam pembahasan viskositas fluida adalah hukum stokes yang memiliki rumus fluida statis tersendiri.
Berat Jenis
Berat jenis didefinisikan sebagai berat fluida dalam per satuan volume, berbeda dengan massa jenis dan yang menjadi perbedaan adalah berat jenis dipengaruhi oleh percepatan gravitasi. Sehingga adanya nilai bisa berubah-ubah dan dikarenakan atau disesuaikan percepatan gravitasi yang terdapat di tempat tersebut.
Tegangan Permukaan
Permukaan yang cekung pada zat cair, merupakan sebuah fenomena yang diakibatkan adanya tegangan permukaan fluida. Disebut tegangan permukaan karena gaya yang arahnya menuju ke permukaan nantinya membuat permukaan fluida seperti ditutupi lapisan elastis. Untuk menentukan nilai tegangan permukaan memakai rumus y = F/L.
Kapilaritas Fluida
Kapilaritas fluida menjadi besaran terakhir dan berhubungan dengan pipa kapiler serta gaya kohesi dan adhesi. Saat menggunakan pipa kapiler, penggunaan ini akan memperlihatkan air naik turun dan kapilaritas terjadi saat suatu fluida naik turun dalam pipa kapiler yang mengakibatkan adanya gaya berupa kohesi dan adhesi.
Adhesi
Contoh fluida statis adalah adhesi menjelaskan mengenai gaya tarik menarik yang terjadi dalam partikel yang berbeda jenis. Gaya tarik menarik antar partikel yang membuat kedua gaya bercampur, seperti bercampurnya bahan serbuk dengan air.
Kohesi
Kohesi menjelaskan mengenai gaya tarik menarik antara partikel yang jenisnya sama, kemudian dipengaruhi dengan jarak antarpartikel hingga kerapatan dari zat yang ada. Gaya yang merupakan kohesi ini juga memberi sebuah dampak, berupa zat tidak akan bisa menempel satu sama lain dan contoh mudahnya seperti air dan minyak.
Baca juga: Hukum Pascal: Arti, Bunyi Hukum, Prinsip, Rumus, dan Contoh
Tekanan dan Tekanan Mutlak
Tekanan dan tekanan mutlak adalah besaran yang menunjukkan seberapa besar sebuah gaya yang diberikan pada suatu area. Sehingga semakin besar gaya yang muncul, membuat tekanan yang didapat juga semakin besar. Begitu juga sebaliknya, jika luas area yang diberikan semakin besar maka tekanan semakin kecil.
Tekanan mutlak menjelaskan tekanan total yang dialami suatu zat, fluida yang diam akan menerima dua tekanan yakni tekanan udara luar dan tekanan hidrostatis. Dalam contoh soal fluida statis mengukur besaran tekanan ini bisa menggunakan rumus P = F / A, P (tekanan mutlak) = Po + Ph.
Tekanan Hidrostatis
Besaran yang paling umum terjadi pada fluida adalah tekanan hidrostatis, tekanan ini menjelaskan mengenai adanya tekanan yang diterima sebuah benda selama berada di dalam fluida. Karena untuk menghitung tekanan hidrostatis ini perlu menggunakan sebuah rumus, rumus tekanan hidrostatis adalah P = p g h.
Tekanan hidrostatis menekan ke segala arah dan merupakan gaya yang muncul pada luasan untuk bisa dihitung dan diukur berdasarkan dari kedalaman dari objek. Titik kedalaman berapa pun, tidak akan dipengaruhi berat air, luasan air hingga bentuk bejana. Melainkan dipengaruhi dari objek yang menerima atau kedalaman ukur.
Akibat adanya gaya gravitasi, berat partikel air akan menekan partikel di bawahnya dan begitu juga partikel-partikel air yang terdapat di bawah akan saling menekan hingga dasar air sehingga tekanan di bawah juga menjadi lebih besar dari tekanan yang terdapat di atas.
Hukum Utama Hidrostatis
Hukum utama hidrostatis adalah hukum yang berkaitan dengan persamaan tekanan ketika fluida diletakkan di suatu bidang datar. Sementara pernyataan hukum utama hidrostatis merupakan semua titik yang terletak di suatu bidang datar yang terdapat di dalam fluida karena memiliki tekanan yang sama.
Hukum Pascal
Hukum Pascal dicetuskan oleh seorang ilmuwan asal Prancis, bernama Blaise Pascal dan dalam hukumnya menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup dan diteruskan ke segala arah dengan besaran yang sama. Keberadaan tekanan hidrostatis menghasilkan konsekuensi berupa hukum tersebut.
Pascal merupakan seorang yang jenius, meski di masa kecilnya tak sekolah karena sakit-sakitan dan hanya belajar dari rumah. Di usianya yang masih 16 tahun, Pascal sudah menulis buku kecil terkait dengan kerucut dan membuatnya mampu menciptakan kalkulator digital pertama di dunia saat usianya masih 18 tahun.
Hukum Archimedes
Hukum Archimedes berupa sebuah gaya tekan atau apung suatu benda yang terdapat di dalam zat cair. Bisa diamati dengan hukum pada sebuah batu yang dicelupkan ke dalam bejana berisi air, air dalam bejana akan naik dan tumpah sebesar volume yang dicelupkan. Karena volume baru yang masuk menggantikan volume air yang tumpah dan naik.
Gaya apung menyebabkan suatu benda yang berada di air hingga menjadi mengapung, melayang dan tenggelam. Sebuah benda akan mengapung dan jika gaya apung lebih besar ketimbang berat benda. Benda bisa melayang jika gaya apung sama dengan berat benda, kemudian benda bisa tenggelam jika gaya apung lebih kecil dari berat benda.
Demikian penjelasan mengenai fluida statis, mulai dari pengertian, besaran-besaran dan poin-poin penting lainnya. Sampoerna Academy menerapkan metode belajar sambil praktek yang diterapkan di semua kelas guna memotivasi eksplorasi, kolaborasi, kreativitas hingga adanya penerapan pengetahuan dan keterampilan.
Siswa belajar mengenai tanggung jawab pribadi dan pengembangan keterampilan interpersonal, Sampoerna Academy memberi fasilitas lengkap bersama para guru dan tenaga pengajar yang melayani lewat kerja kelompok dan skenario pembelajaran kehidupan nyata. Dari tingkat dasar dan seterusnya, siswa belajar memecahkan dan menganalisis masalah.
Untuk informasi lebih lanjut seputar info akademik, kunjungan sekolah, pendaftaran, beasiswa atau pertanyaan lainnya silakan mengisi form dibawah ini dan team kami akan segera membantu. Terima kasih.
[formidable id=7]
Referensi
Katadata
