FLUIDA STATIS

Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya zat cair dan gas. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan dinamis.
TEKANAN HIDROSTATIS
Tekanan hidrostatis ( P_h) adalah tekanan yang dilakukan zat cair pada bidang dasar tempatnya.

PARADOKS HIDROSTATIS
Gaya yang bekerja pada dasar sebuah bejana tidak tergantung pada bentuk bejana dan jumlah zat cair dalam bejana, tetapi tergantung pada luas dasar bejana ( A ), tinggi ( h ) dan massa jenis zat cair ( r )
dalam bejana.

Ph = r g h Pt = Po + Ph F = P h A = r g V

r = massa jenis zat cair h = tinggi zat cair dari permukaan g = percepatan gravitasi Pt = tekanan total Po = tekanan udara luar

HUKUM PASCAL
Tekanan yang dilakukan pada zat cair akan diteruskan ke semua arah sama.
P₁ = P₂ ® F₁/A₁ = F₂/A₂
HUKUM ARCHIMEDES
Benda di dalam zat cair akan mengalami pengurangan berat sebesar berat zat cair yang dipindahkan.
Tiga keadaan benda di dalam zat cair:

a. tenggelam: W>Fa Þ rb > rz b. melayang: W = Fa Þ rb = rz c. terapung: W=Fa Þ rb.V=rz.V' ; rb<rz

W = berat benda
Fa = gaya ke atas = rz . V' . g
rb = massa jenis benda
rz = massa jenis fluida
V = volume benda
V' = volume benda yang berada dalam fluida
Akibat adanya gaya ke atas ( Fa ), berat benda di dalam zat cair (Wz) akan berkurang menjadi:
Wz = W - Fa
Wz = berat benda di dalam zat cair
TEGANGAN PERMUKAAN
Tegangan permukaan ( g) adalah besar gaya ( F ) yang dialami pada permukaan zat cair persatuan panjang(l)
g = F / 2l
KAPILARITAS
Kapilaritas ialah gejala naik atau turunnya zat cair ( y ) dalam tabung kapiler yang dimasukkan sebagian ke dalam zat cair karena pengarah adhesi dan kohesi.
y = 2 g cos q / r g r

y = kenaikan/penurunan zat cair pada pipa (m)
g = tegangan permukaan (N/m)
q = sudut kontak (derajat)
p = massa jenis zat cair (kg / m³)
g = percepatan gravitas (m / det²)
r = jari-jari tabung kapiler (m)

FLUIDA DINAMIS

Fluida Dinamis
Fluida yang mengalir (bergerak) di sebut Fluida Dinamis.

1.Ciri-Ciri Umum Fuida Ideal :
a.Aliran fluida dapat merupakan aliran tunak (steady) atau tak tunak (non-steady).Jika kecepatan v di suatu titik adalah konstan terhadap waktu, aliran fluida di katakan tunak.
Contoh: arus air yang mengalir dengan tenang(kelajuan aliran rendah)
Jika kecepatan v di suatu titik tidak konstan terhadap waktu maka dikatakan alirran tak tunak.
Contoh: gelombang pasang air laut.
b.Aliran fluida dapat termampatkan (compressible) atau tak termampatkan (incompressible). Jika fluida yang mengalir tidak mengalami perubahan volum(massa jenis) maka aliran fluida tak termampatkan.
Contoh: gerak relatif udara terhadap sayap-sayap pesawat.
c.Aliran fluida dapat merupakan aliran kental(viscous)atau tak kental (non-viscous)
Contoh:pelumasan pada mesin mobil
d.Aliran fluida dapat merupakan aliran garis arus (streamline) atau aliran turbulen.

Definisi Garis Lurus
Garis Lurus adalah aliran fluida yang mengikuti suatu garis (lurus melengkung)yang jelas ujung dan pangkalnya.
Garis Arus disebut juga aliran berlapis(aliran laminar=laminar flow).Kecepatan-kecepatan partikel fluida di tiap titik pada garis arus searah dengan garis singgung di titik itu.(Gamb. 7.55.a)
Aliran Turbulen ditandai dengan adanya aliran berputar.(Gamb.7.55b)

2.Persamaan Kintinuitas
a.Pengertian Debit
adalah besaran yang menyatakan volum fluida yang mengalir melalui suatu penampang tertentu dalam satuan waktu tertentu.
Debit = Volum Fluida
     Selang waktu
Atau Q=  V
        t
keterangan: V= Volum ( m³ )
            t = Selang waktu ( s )
          Q = Debit ( m³/s )

V = AL
Sedangkan L = vt
Maka, debit Q = Av

b. Penurunan Persamaan Kontinuitas
Pada fluida tak termampatkan, hasil kali antara kelajuan fluida dan luas penampang selalu konstan.
A1 V1 = A2 V2 = A3 V3 .....= Konstan

Persamaan Dedit Konstan
Q1 = Q2 = Q3 =......= Konstan
Pada Fluida tak termampatkan, debit fluida di titik mana saja selalu konstan.

c.Perbandingan Kecepatan Fluida dengan lUas dan diameter penampang.
   

    V1  =  A2
              V2      A1
    Kelajuan aliran fluida tak termampatkan berbanding terbalik dengan luas penampang yang di laluinya.


v1     [ r2 ]²            [ D2 ]²
v2    [ r1 ]²          [ D1 ]²

Kelajuan aliran fluida tak termampatkan berbanding terbalik dengan kuadrat jari” panampang atau diameter penampang.
Jika jari-jari atau diameter pipa 2 kali lebih besar kelajuan fluida di titik itu menjadi ( ½ )² = ¼ kali lebih besar.

d. Daya oleh debit fluida
 
    Ep = mgh
 Daya yang di bangkitkan oleh suatu tenaga air setinggi h dan debit air Q adalah
 
    P = þQgh    Daya Oleh debit fluida dengan þ adalah massa jenis air.

MOMENTUM ,IMPLUS DAN TUMBUKAN

TEOREMA IMPULS-MOMENTUMMomentum (p) didefinisikan sebagai suatu ukuran kesukaran untuk mengubah keadaan gerak suatu benda. (Cat : bandingkan dengan definisi massa inersia : suatu ukuran kesukaran untuk menggerakkan suatu benda)
Secara matematis momentum didefinisikan sebagai :

Dimana p adalah momentum (kg.m/s), m adalah massa benda (kg), dan v adalah kecepatannya (m/s).
Momentum adalah besaran vektor! Perhatikan arah!
Impuls (I) didefinisikan sebagai besarnya perubahan momentum yang disebabkan oleh gaya yang terjadi pada waktu singkat, sehingga dapat dituliskan sebagai :

persamaan tersebut dikenal sebagai Teorema Impuls-Momentum
Definisi lain dari impuls (diperoleh dari penurunan Hukum II Newton) adalah hasil kali antara gaya singkat yang bekerja pada benda dengan waktu kontak gaya pada benda (biasanya sangat kecil), sehingga bisa juga ditulis sebagai :

Dengan satuan I adalah N.s. Jadi Teorema Impuls-Momentum dapat dinyatakan dalam bentuk berikut :


HUKUM KEKEKALAN MOMENTUMBerdasarkan Hukum kedua Newton, maka diketahui bahwa momentum suatu sistem adalah kekal (selama tidak ada gaya lain yang bekerja pada sistem), maka Hukum Kekekalam Momentum dapat ditulis sebagai :

atau untuk menyederhanakan penulisan digunakan notasi

Hukum kekekalan momentum ini dapat digunakan untuk menyelesaikan berbagai masalah :
1. Tumbukan antara dua benda (tabrakan mobil, tumbukan bola-bola, tumbukan bola-dinding, dll.)
2. Pemisahan antara dua benda (mis: dua orang berpelukan lalu saling mendorong satu sama lain, peluru yang keluar dari sebuah senapan, dll.).
3. Ledakan bom yang terpecah menjadi dua bagian atau lebih.
4. Penyatuan dua benda ( mis: orang yang naik ke perahu, dua benda bertumbukan lalu menempel, dll.)

KOEFISIEN RESTITUSI & JENIS-JENIS TUMBUKANKoefisien restitusi (e) didefinisikan sebagai perbandingan perubahan kecepatan benda sesudah bertumbukan dan sebelum bertumbukan, atau :

Koefisien restitusi tidak memiliki satuan dan nilainya dari 0 s/d 1. Nilai negatif diperlukan untuk ‘mempositifkan’ nilai e, karena Δv’ bernilai negatif (arah berlawanan dengan Δv). Jika :
e = 1 => Tumbukan Lenting/elastis Sempurna. Tidak ada penyerapan energi, maka berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik (EK = EK’)
0 < e < 1 => Tumbukan Lenting/elastis Sebagian, ada penyerapan energi. EK ≠EK’
e = 0 ==> Tumbukan tidak lenting/tidak elastis sama sekali, energi terserap secara maksimal. EK ≠EK’
Contoh :
Jika benda dilempar ke dinding dengan kecepatan 40 m/s lalu memantul kembali dengan kecepatan 40 m/s, maka tumbukan tersebut memiliki koefisien restitusi e = 1 dan disebut Tumbukan Lenting Sempurna
Jika benda dilempar ke dinding dengan kecepatan 40 m/s lalu memantul kembali dengan kecepatan 10 m/s, maka tumbukan tersebut memiliki koefisien restitusi e diantara 0 dan 1 dan disebut Tumbukan Lenting Sebagian
Jika benda dilempar ke dinding dengan kecepatan 40 m/s lalu menempel pada dinding, maka tumbukan tersebut memiliki koefisien restitusi e = 0 dan disebut Tumbukan tidak Lenting Sama sekali
Catatan : Untuk kasus dua buah benda bertumbukan, maka rumus koefisien restitusi menjadi :


TUMBUKAN DUA BUAH BENDABentuk persamaan Hukum Kekekalan Momentum menjadi :


Catatan pengerjaan soal :
1. Perhatikan arah gerakan benda, beri tanda negatif atau positif pada kecepatan sesuai dengan arah yang disepakati. Sebaiknya soal digambarkan supaya tidak salah menerapkan positif dan negatif.
2. Penyelesaian biasanya menggunakan 2 buah persamaan yang di substitusi dan eliminasi. Persamaan pertama diperoleh dari Hukum Kekekalan Momentum dan persamaan kedua diperoleh dari rumus koefisien restitusi.
3. Jika tumbukan bersifat lenting sempurna, maka bisa digabungkan dengan Hukum Kekekalan Energi Kinetik, yaitu :


4. Jika tumbukan bersifat tidak lenting sama sekali, maka :
v1’ = v2’ = vC = Kecepatan bersamaUntuk hal ini tidak usah masuk ke persamaan koefisien restitusi.


KASUS KHUSUS 1 :
Jika massa benda sama, maka kecepatan akhir masing-masing benda besarnya akan bertukar dengan kecepatan awal.
Mis : Dua buah benda dengan massa yang sama (5 kg) saling bertumbukan. Kec awal benda masing-masing v1 = 20 m/s, v2 = -30 m/s, maka berapakah kecepatan akhir masing-masing benda? Jawabannya : v1 = -30 m/s, v2 = 20 m/s (saling bertukar dengan awal)

KASUS KHUSUS 2 :
Bola dilepas di atas lantai dari ketinggian h lalu memantul kembali hingga ketinggian h’ (h’ tidak mungkin lebih besar dari h! Mengapa?). Maka besar koefisien restitusi dari bola dan lantai adalah :

TITIK BERAT BENDA

BAB I

PENDAHULUAN

A. Topik Percobaan :
Menentukan letak titik berat benda

B. Standar Kompetensi :
Menerapkan konsep dan prinsip pada mekanika klasik system kontinu benda tegar dalam penyelesaian masalah.

C. Kompetensi Dasar :
Menjelaskan keadaan benda tegar akibat adanya torsi (momen gaya).

D. Tujuan Percobaan :
Menentukan bahwa titik berat pusat massa benda luasan terletak pada garis berat melalui pengamatan / percobaan.

E. Landasan Teori

Sebuah benda tegar berada dalam keadaan seimbang mekanis bila, relative terhadap suatu kerangka acuan inersial

1. Percepatan linier pusat massanya nol.
2. Percepatan sudutnya mengelilingi sembarang sumbu tetap dalam kerangka acuan ini juga nol.

Persyaratan di atas tidak mengharuskan benda tersebut dalam keadaan diam, karena persyaratan pertama membolehkan benda bergerak dengan kecepatan pusat massanya konstan, sedangkan persyaratan kedua membolehkan benda berotasi dengan kecepatan sudut rotasi yang konstan juga.

Bila benda benarbenar diam (relatif terhadap suatu kerangka acuan), yaitu ketika kecepatan linier pusat massanya dan kecepatan sudut rotasinya terhadap sembarang sumbu tetap, bernilai nol keduanya, maka benda tegar tersebut dikatakan berada dalam keseimbangan statik. Bila suatu benda tegar berada dalam keadaan seimbang statik, maka kedua persyaratan di atas untuk keseimbangan mekanik akan menjamin benda tetap dalam keadaan seimbang statik. Persyaratan pertama ekuivalen dengan persyaratan bahwa total gaya eksternal yang bekerja pada benda tegar sama dengan nol

Sedangkan persyaratan kedua ekuivalen dengan persyaratan bahwa total torka eksternal yang bekerja pada benda tegar sama dengan nol

Dalam kasus ini yang akan ditinjau hanyalah keseimbangan benda tegar di dalam pengaruh gaya eksternal yang konservatif. Karena gayanya adalah gaya konservatif, maka terdapat hubungan antara gaya yang bekerja dengan energi potensialnya,

Keadaan seimbang terjadi ketika nilai Fx = 0, kondisi ini tidak lain adalah syarat titik ekstrem untuk fungsi energi potensial U(x). Andaikan saja titik seimbang ini kita pilih sebagai posisi x = 0. Fungsi energi potensial dapat diekspansikan

Bila a2 > 0 maka pergeseran kecil dari titik seimbang, memunculkan gaya yang mengarahkan kembali ke titik seimbang. Keseimbangan ini disebut keseimbangan stabil.

Bila a2 > 0 maka pergeseran sedikit dari titik seimbang, memunculkan gaya yang menjauhkan dari titik seimbangnya. Keseimbangan ini disebut keseimbangan labil. Bila a2 = 0 maka pergeseran sedikit dari titik seimbang tidak memunculkan gaya. Keseimbangan ini disebut keseimbangan netral.

BAB II
PEMBAHASAN

A. Alat dan Bahan :

Benda luasan terbuat dari plat karton (bentuknya tidak beraturan)
Benang halus dan kuat
Alat ukur panjang (meteran/mistar)

B. Langkah kerja :

Kegiatan 1

Tujuan Percobaan :
Menentukan bahwa titik berat pusat massa benda luasan terletak pada garis berat melalui pengamatan / percobaan.

Prosedur
1. Siapkan benda yang bentuknya sembarang berikut benang dan statif sebagai tempat untuk menggantung benda dalam berbagai posisi bebas.

2. Dengan menggunakan tali/benang , benda kita gantungkan pada sebuah titik A pada bagian tepinya. Jika benda dalam keadaan diam, pusat gravitasi harus terletak lurus kebawah titik gantung A. Jadi, titik berat terletak pada Aa (garis Aa adalah garis perpanjangan tali penggantung benda)

3. Gantungkan benda itu lagi pada titik lain di B pada tepinya bagaimanakah prediksi anda apakah pusat gravitasi harus terletak pada garis Bb (perpanjangan garis Bb)?Ya,
mengapa?berikan alasan anda! Karena, pusat gravitasi benda akan sama jika jaraknya dengan pusat bumi tidak dipindahkan.

4. Gantungkan benda itu pada sembarang titik lain pada bagian tepi, missal C, maka apakah garis vertical Cc juga akan melalui O?Jelaskan jawaban anda lengkap dengan alasannya? Ya, karena jarak benda dari pusat bumi tidak dipindahkan dari keadaan semula sehingga pusat gravitasi bumi tetap sama.

5. Berdasarkan data yang diperoleh pada langkah 3 dan 4 , buatlah kesimpulan yang mengarah pada definisi tentang pusat massa ! Pusat massa adalah titik perpotongan antara garis yang telah dihubungkan oleh tiap-tiap sisi yang merupakan pusat gravitasi. Dan garis Aa , Bb, dan Cc akan berpotongan disatu titik yakni titik O , yang berada di tengah , hal ini membuktikan titik O adalah pusat massa.

Kegiatan 1b :
Tujuan Percobaan : Bahwa garis berat membagi benda menjadi dua bagian dimana jumlah partikel sebelah menyeblah garis berat sama banyaknya. Untuk benda homogen , jika masing-masing bagian itu ditimbang diramalkan akan memperoleh berat yang sama.

Prosedur
1. Rangkuman materi kegiatan 1b diatas merupakan prediksi. Bagaimana pendapat anda lengkap dengan argumentasinya!
Ya, karena menurut kami suatu garis yang membagi benda apabila dipusatkan pada gravitasi maka akan sama besar jumlah partikel sebelah menyebelah.

2. Untuk menguji prediksi itu pertama – mtama carilah garis berat bangun homogen itu dengan prosedur yang ditunjukkan pada kegiatan 1!

3. Potonglah benda/bangun tersebut menjadi dua bagian melalui garis berat tersebut!

4. Timbanglah masing-masing bagian dengan neraca Ohaus dan catat hasil pernimbangan pada tabel 1 dibawah ini!

Tabel 1
Massa bagian -1 (gram)4,95 gr
Massa bagian -2 (gram)
4,98 gr

5. Ulangi langkah 2,3 dan 4 untuk benda yang lain dan catat hasilnya pada tabel 2 dibawah ini!
Tabel 2
Massa bagian -1 (gram)4,90 gr
Massa bagian -2 (gram)
4,95 gr

6. Berdasarkan data pada tabel 1 dan tabel 2 , buatlah kesimpulan yang mengarah pada definisi tentang garis berat !
Dengan menarik garis dari titik / lubang A, B, C , kita dapat menarik garis untuk mencari titik berat benda luasan sehingga kita akan mendapatkan titik tengah suatu benda luasan tersebut.

Kegiatan 2 :
Tujuan Percobaan :
Menentukan titik berat (titik pusat massa) benda luasan yang bentuknya beraturan (segitiga,bujursangkar, persegi panjang) melalui pengamatan.

Prosedur
1. Cobalah kemukakan hipotesis atau dugaan sementara anda mengenai titik pusat massa, apakah pusat massa terletak pada garis simetri?
Ya, pusat massa terletak pada garis simetri , karena titik berat dari berbagai benda yang bentuknya beraturan memiliki sumbu simetri.
Bagaimana jika benda mempunya lebih dari satu garis simetri ?
Pusat massanya terletak di titik tengah pertemuan dari garis simetri, jadi garis simetri tersebut dihubungkan sehingga akan dibentuk titik pertemuan.

2. Dengan langkah yang sama dengan kegiatan , tentukanlah titik pusat massa dari masing-masing bangun yang tersedia. Namakanlah titik pusat massa tersebut O. Kemudian buatlah garis simetri bangun tersebut. Garis simetri adalah garis yang membagi bangun menjadi dua bagian yang sama , sedemikian sehingga jika bangun dilipat pada garis tersebut menempati bingkainya dengan pas.

3. Apakah garis simetri tersebut melalu titik O? Bagimana dengan bangun yang mempunya garis simetri lebih dari satu?
Ya, garis simetri melewati titik O, karena garis ini terletak di tengah-tengah bangun yang membagi bangun menjadi dua bangun yang sama, untuk garis simetri lebih dari satu, hendaknya dihubungkan antara satu sama lain, dan titik O adalah titik temunya.

4. Lakukanlah untuk bangun yang lain, apakah diperoleh hasil yang sama?
Tidak, diperoleh hasil yang berbeda , karena untuk semua yang memiliki bentuk beraturan seperti segitiga , bujursangkar, dan persegi panjang , dan benda berukuran lainnya akan memeroleh luasan yang berbeda pula.

5. Berdasarkan langkah 3 dan 4 diatas, buatlah kesimpulan yang mengarah pada definisi tentang titik pusat massa!
Garis yang membagi bangunan menjadi dua dengan simetris adalah titik pusat massa, tetapi antara bangun yang berbeda tidak bias terdapat titik pusat massa yang sama , karena luasan yang diperoleh juga akan berbeda antara satu dan lainnya.


Kegiatan 3 :
Tujuan Percobaan :
Menentukan titik berat (titik pusat massa) benda luasan yang bentuknya beraturan (segitiga,bujursangkar, persegi panjang) melalui pengamatan.

Prosedur
1. Untuk keperluan pengamatan pilihlah bangun ABCDEF yang bentuk serta ukurannya seperti dibawah ini!
2. 3. Dengan langkah yang sama dengan kegiatan 1 , tentukanlah titik pusat massa bangun tersebut. Namakanlah titik puast massa terebut dengan O, dengan kordinat (xo,yo). Tentukanlah (xo,yo)!


Maka, (xo,yo) adalah (2a, 1,5a )

BAB III
PENUTUP

Kesimpulan

Benda luasan apapun baik yang beraturan maupun tidak beraturan , memiliki titik berat dan pusat massa. Hal tersebut tidak mungkin akan sama letaknya antara satu sama lain. Walaupun, benda yang diamati sama yakni benda beraturan namun tidak akan sama antara garis berat , misal : segitiga dan bujursangkar , tidak akan diperoleh letak yang sama walapun keduanya benda beraturan.

tugas termo1

1. Hukum ini diterapkan pada gas, khususnya gas ideal
   
   PV = n R T
   P . DV + -V . DP = n R DT
2. Energi adalah kekal, jika diperhitungkan semua bentuk energi yang timbul.
   
   
3. Usaha tidak diperoleh jika tidak diberi energi dari luar.
   
   
4. Dalam suatu sistem berlaku persamaan termodinamika I: 
   
   DQ = DU+ DW
   
   DQ = kalor yang diserap
   DU = perubanan energi dalam
   DW = usaha (kerja) luar yang dilakukan

DARI PERSAMAAN TERMODINAMIKA I DAPAT DIJABARKAN:

1. Pada proses isobarik (tekanan tetap) ® DP = 0; sehingga,
   
   DW = P . DV = P (V₂ - V₁) ® P. DV = n .R DT
   
   

   DQ = n . Cp . DT	® maka Cp = 5/2 R (kalor jenis pada tekanan tetap)
   DU-= 3/2 n . R . DT

2. Pada proses isokhorik (Volume tetap) ® DV =O; sehingga,
   
   DW = 0 ® DQ = DU
   
   

   DQ = n . Cv . DT	® maka Cv = 3/2 R (kalor jenis pada volume tetap)
   AU = 3/2 n . R . DT

3. Pada proses isotermik (temperatur tetap): ® DT = 0 ;sehingga,
   
   DU = 0 ® DQ = DW = nRT ln (V₂/V₁)
4. Pada proses adiabatik (tidak ada pertukaran kalor antara sistem dengan sekelilingnya) ® DQ = 0 Berlaku hubungan::
   
   PV^g = konstan ® g = C_p/C_v ,disebut konstanta Laplace
   
5. Cara lain untuk menghitung usaha adalah menghitung luas daerah di bawah garis proses.

tugas fisikia termo2

Hukum Termodinamika ke-2 :aplikasi pada Lemari Es

LEMARI ES

Lemari es (refrigerator) dapat dipandang sebagai mesin kalor yang bekerja terbalik. Mesin kalor mengambil panas dari sebuah wadah panas, mengubahnya sebagian menjadi usaha mekanik, dan membuang selebihnya ke sebuah wadah dingin. Akan tetapi refrigerator mengambil panas dari wadah dingin, kompresornya memberikan input usaha mekanik, dan panas dibuang ke wadah panasnya. Pada lemari es yang biasa dipakai di rumah, makanan dan batu es berfungsi sebagai wadah dingin, usaha dilakukan oleh motor listrik, dan wadah panasnya ialah udara di tempat lemari itu diletakkan.

Gambar di bawah ini melukiskan diagram alir lemari es. Dalam satu kali daur, panas Q_D masuk ke dalam lemari es pada suhu rendah T_D, usaha W dilakukan pada lemari es, dan panas Q_P keluar pada suhu lebih tinggi T_P. W dan Q_P kedua-duanya besaran negatif. Berdasarkan hukum pertama,

                                       -Q_P = Q_D – W,

Dan panas yang terbuang ke wadah panas sama dengan jumlah panas yang diambil dari wadah dingin ditambah panas ekivalen usaha yang dilakukan oleh motor