Ringkasan Materi Fluida Statis Kelas 11 SMA Kurikulum Merdeka dan Penjelasannya
Ringkasan Materi Fluida Statis Kelas 11 SMA Kurikulum Merdeka dan Penjelasannya – Fluida statis merupakan salah satu materi pada pelajaran fisika kelas 11 SMA kurikulum merdeka.
Materi ini membahas bagaimana sifat-sifat zat cair dan gas saat berada dalam keadaan diam atau tidak bergerak.
Memahami fluida statis dapat menjawab fenomena yang selama ini belum kamu ketahui, seperti mengapa kapal yang berat bisa mengapung di atas air. Penasaran dengan penjelasan fluida statis? Simak artikel ini selengkapnya!
Ringkasan Materi Fluida Statis
Dalam pelajaran fisika kelas 11 semester 1 kurikulum merdeka, salah satu topik yang dibahas adalah fluida statis.
Fluida adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan zat yang memiliki kemampuan untuk mengalir, dan terbagi menjadi dua bentuk yaitu bentuk cair maupun gas.
Contoh fluida yang sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari yaitu air sebagai zat cair dan udara sebagai zat gas. Kedua zat ini termasuk dalam kategori fluida karena sifatnya yang dapat bergerak dan berpindah tempat dengan mudah.
Sementara itu, kata statis berarti diam atau tidak bergerak. Oleh karena itu, fluida statis adalah ilmu fisika yang mempelajari sifat-sifat dari fluida ketika berada dalam keadaan diam atau tidak mengalir.
Besaran Fluida Statis
Fluida statis memiliki beberapa besaran, yang perlu kamu ketahui saat mempelajari materi ini. Besaran pada fluida statis yaitu tekanan, massa jenis, tekanan hidrostatis, viskositas, dan kapilaritas. Berikut rumus masing-masing besaran fluida statis.
Tekanan (P)
Tekanan merupakan salah satu konsep penting yang perlu dipahami ketika mempelajari fluida statis. Secara sederhana, tekanan didefinisikan sebagai besar gaya yang bekerja pada suatu permukaan per satuan luas. Secara matematis, tekanan dapat dirumuskan sebagai:
Dimana P itu merupakan tekanan satuannya dalam Pascal atau Newton per meter persegi, F adalah Gaya tekan satuannya dalam Newton (N) dan A adalah luas permukaan tekanan satuannya dalam meter persegi.
Contoh soal :
Sebuah balok bermassa 15 kg dengan ukuran 4 X 1,2 x 2 M. Tentukan besar tekanan balok yang diberikan terhadap lantai.
Penyelesaian :
F = w = mg
=15.10
=150 N
Maka diketahui gaya tekannya 150 Newton
Sekarang yaitu menentukan luas permukaan balok yang bersentuhan dengan lantai :
A = Luas alas balok
A = 4 X 1,5
A = 6 m2
Besar tekanan yang diberikan balok terhadap lantai :
P = F/A
= 1506 = 25 N/m2
Massa Jenis (ρ)
Dalam fisika, kepadatan pada benda disebut dengan massa jenis. Massa jenis merupakan perbandingan antara massa suatu zat dengan volumenya. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka akan semakin besar pula massa dari setiap volumenya. Adapun rumus massa jenis dinyatakan sebagai:
Dimana ρ (rho) merupakan massa jenis (kg/m3), M adalah massa zat (kg), sedangkan V adalah volume zat (m3).
Contoh soal :
Sebuah balok kayu memiliki massa 2,4 kg dan volume 0,003 m³. Hitunglah massa jenis kayu tersebut!
Penyelesaian :
m = 2,4 kg
V = 0,003 m³
Rumus massa jenis yaitu p = m/V
ρ = 2,4 kg / 0,003 m³
ρ = 800 kg/m³
Jadi, dapat diketahui bahwa massa jenis kayu tersebut adalah 800 kg/m³.
Contoh soal :
Sebuah bola aluminium memiliki massa jenis 2700 kg/m³. Jika volume bola tersebut 0,0002 m³, berapakah massa bola aluminium tersebut?
Penyelesaian :
ρ = 2700 kg/m³
V = 0,0002 m³
Rumus massa jenis yaitu p = m/V
Pertama kita ubah menjadi m = ρ × V
m = 2700 kg/m³ × 0,0002 m³
m = 0,54 kg
Jadi, massa bola aluminium tersebut adalah 0,54 kg atau 540 gram.
Tekanan Hidrostatis (Ph)
Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang dihasilkan oleh cairan akibat adanya gaya gravitasi yang bekerja pada setiap titik fluida. Tekanan ini muncul karena berat cairan berada di atas titik ukur, sehingga mempengaruhi tekanan yang diterima pada titik tersebut.
Dengan kata lain, semakin dalam titik berada dalam fluida, maka akan semakin besar juga tekanan yang dirasakan.
Adapun rumus yang digunakan untuk menyatakan tekanan hidrostatis yaitu:
Ph = ρ . g . h
Dimana Ph adalah tekanan hidrostatis (Pa), p adalah massa jenis dari zat cair (kg/m³), g adalah percepatan dari gaya gravitasi (m/s2), dan h adalah kedalaman zat cair dari permukaan bumi (m).
Contoh soal :
Sebuah kolam renang memiliki kedalaman 3 meter. Jika massa jenis air adalah 1000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 9,8 m/s², hitunglah tekanan hidrostatis di dasar kolam!
Penyelesaian :
ρ = 1000 kg/m³
g = 9,8 m/s²
h = 3 m
Ph = ρ . g . h
Ph = 1000 kg/m³ . 9,8 m/s² . 3 m
Ph = 29.400 Pa atau 29,4 kPa
Jadi, dapat diketahui tekanan hidrostatis di dasar kolam adalah 29,4 kPa.
Contoh soal :
Sebuah tangki air dengan tinggi 5 meter kemudian diisi penuh dengan minyak yang memiliki massa jenis 800 kg/m³. Jika percepatan gravitasi adalah 9,8 m/s², maka berapakah perbedaan tekanan hidrostatis antara dasar tangki dan permukaan minyak?
Penyelesaian :
ρ = 800 kg/m³
g = 9,8 m/s²
h = 5 m
Ph = ρ . g . h
Ph = 800 kg/m³ . 9,8 m/s² . 5 m
Ph = 39.200 Pa atau 39,2 kPa
Jadi, dapat ditemukan perbedaan tekanan hidrostatis antara dasar tangki dan permukaan minyak adalah sebesar 39,2 kPa.
Viskositas
Pada fluida statis besaran viskositas merupakan ukuran yang digunakan untuk menunjukkan seberapa sulit suatu fluida dapat bergerak. Viskositas juga dapat menggambarkan ketahanan dari fluida terhadap gesekan atau resistansi saat bergerak.
Adapun fluida dengan viskositas tinggi seperti madu dan sirup, keduanya memiliki gerak yang lambat jika dibandingkan dengan fluida yang memiliki viskositas rendah seperti air. Viskositas diukur dalam satuan pascal-sekon (Pa·s) atau poise (P).
Selain Itu, ada juga konsep viskositas kinematik (ν), yang merupakan perbandingan antara viskositas dinamis (μ) dengan massa jenis fluida (ρ).
Adapun rumus viskositas dinyatakan sebagai berikut.
v = μ/p
Dimana v dinyatakan sebagai viskositas kinematic, sedangkan μ sebagai viskositas dinamik, dan p adalah massa jenis.
Contoh soal :
Sebuah fluida memiliki viskositas dinamis 0,8 Pa·s dan massa jenis 1000 kg/m³. Hitunglah viskositas kinematik fluida tersebut!
Penyelesaian :
μ = 0,8 Pa·s
ρ = 1000 kg/m³
v = μ / ρ
v = 0,8 Pa·s / 1000 kg/m³
v = 0,0008 m²/s atau 8 × 10⁻⁴ m²/s
Jadi, dapat disimpulkan bahwa viskositas kinematik fluida tersebut adalah 8 × 10⁻⁴ m²/s.
Kapilaritas
Yang dimaksud dengan kapilaritas yaitu kemampuan dari suatu fluida untuk naik dan turun pada tabung kapiler yang sempit, contohnya pipet ataupun tabung dengan diameter kecil. Adanya kapilaritas disebabkan gaya kohesi dan adhesi pada molekul-molekul fluida dan dinding kapiler.
Adapun rumus yang digunakan menggunakan hukum Jurin. Pada rumus ini menyatakan bahwa tinggi air dalam kapiler (h) akan bergantung pada tekanan permukaan (y), sudut kontak (θ), massa jenis fluida (ρ), percepatan gravitasi (g), dan radius kapiler (r).
Hukum Archimedes
Hukum Archimedes mampu menjelaskan fenomena yang terjadi pada benda yang berada dalam fluida. Hukum ini menyatakan bahwa setiap benda yang terendam fluida akan mengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.
Sehingga, dengan kata lain gaya apung akan melawan gravitasi dan membuatnya dapat mengapung atau tenggelam bergantung pada kepadatan benda dibandingkan dengan kepadatan dari fluida.
Misalnya saja, kapal besar yang terbuat dari logam berat seperti Titanic dapat terapung di laut karena desainnya yang memungkinkan kapal memindahkan volume air yang cukup besar, dan menciptakan gaya apung yang cukup untuk mebimbangi berat dari kapal titanic.
Namun, sebaliknya jika kamu menaruh sepotong logam kecil di dalam air, maka seketika logam tersebut akan tenggelam karena volumenya yang kecil dan tidak dapat memindahkan cukup banyak air untuk menciptakan gaya apung.
Adapun hukum archimedes dapat dirumuskan sebagai berikut.
Dimana menyatakan Fa adalah gaya tekanan ke atas (N), w adalah beat benda di Udara N), dan w’ adalah berat benda di air (N).
Hukum Pascal
Hukum Pascal adalah prinsip dasar dalam fluida statis. Pada hukum pascal berbunyi : “Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup disebarkan dengan besaran yang sama ke segala arah.”
Adapun rumus pada hukum pascal dinyatakan sebagai berikut.
P1= P2
F1A1 = F22
Dimana P1 merupakan tekanan penampang 1 (Pa), P2 tekanan pada penampang 2 (Pa), F1 adalah gaya pada penampang 1 (N), F2 adalah gaya pada penampang 2 (N), A adalah luas penampang 1 (m2), dan A2 adalah luas penampang 2 (m2).
Penutup
Demikianlah ringkasan materi Fluida Statis untuk kelas 11 SMA kurikulum merdeka. Dengan menyimak penjelasan di atas, kamu dapat memahami fisika khususnya materi tentang fluida statis.
Semoga artikel ini bermanfaat dan menambah wawasanmu tentang fluida statis. Jika kamu mencari informasi tambahan atau artikel bermanfaat lainnya, jangan ragu untuk mengunjungi blog Mamikos. Temukan berbagai informasi dan tips menarik lainnya di sana.
FAQ
Satuan dalam ilmu fisika dapat diartikan dengan pembanding atau penentu dalam pengukuran suatu besaran atau dapat pula dikatakan sebagai hasil dari sebuah pengukuran yang mengikuti besarannya. Dalam satuan, kita mengenal ada yang namanya Satuan Internasional (SI), yakni satuan yang distandarisasi dan diakui penggunaanya secara Internasional.
Fisika adalah cabang ilmu pengetahuan alam yang berfokus pada pemahaman dan penjelasan tentang sifat dasar alam semesta, termasuk materi, energi, gerakan, interaksi, dan hukum-hukum yang mengaturnya.
Pengertian gaya sedikit disinggung pada pembahasan sebelumnya, namun ada definisi yang lainnya. Gaya merupakan bagian yang tidak terlepas dari kegiatan manusia sehari-hari, dimulai dari memindahkan barang, menggerakan anggota badan, bahkan tidur pun melibatkan gaya.
Zat merupakan bahan dasar yang memiliki massa dan volume, serta tersusun dari atom atau molekul. Zat dapat berupa unsur, senyawa, atau campuran. Contohnya adalah air (senyawa), udara (campuran), dan besi (unsur).
Alat optik merupakan alat yang memanfaatkan cahaya, hukum pemantulan, dan pembiasan cahaya untuk membentuk bayangan dari suatu benda. Alat optik berupa prisma, lensa, dan cermin sebagai komponen atau bagian utamanya.