Fluida adalah ?☑️ Penjelasan lengkap Materi Fluida Statis dan Dinamis, Sifat Sifat, Penerapan☑️ dan Contoh Soal + Pembahasan☑️
Fluida merupakan suatu zat yang mungkin sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada saat ban kendaraan anda mengalami bocor, pada saat anda mandi, mencuci, menyiram tanaman dan lain sebagainya.
Secara umum, Fluida merupakan zat yang dapat mengalir, jadi zat cair dan gas adalah sebuah fluida. Fluida memang zat yang dapat mengalir, namun terkadang fluida juga bisa bersifat diam (tidak mengalir).
Mengingat pentingnya topik ini dan memiliki kaitan yang erat dengan aktivitas Anda, ada baiknya untuk mempelajarinya secara lebih mendalam.
Pengertian Fluida
Dalam ilmu Fisika, Fluida adalah zat yang terus mengalami perubahan bentuk secara terus menerus (continue) jika terkena tegangan geser. Fluida umumnya berupa zat cair dan gas karena memiliki kemampuan untuk mengalir pada suatu benda.
Kemudian menurut ensiklopedia Britannica.com, fluida adalah Zat cair atau gas yang tidak dapat menahan gaya tangensial atau gaya geser. Sifat fluida akan mengalami perubahan bentuk secara terus menerus ketika dikenai sebuah tegangan. Misalnya gas (oksigen, hidrogen), cairan (air, bensin, asam sulfat).
Sedangkan menurut Raswari (1986), Mekanika Fluida adalah suat bahan atau zat yang dapat mengalir ketika terdapat perbedaan tekanan. Fluida tidak dapat menahan gaya atau tegangan geser (shear force) saat berada pada keadaan setimbang.
Gaya geser sendiri merupakan komponen gaya yang menyinggung permukaan, dimana gaya ini terbagi oleh luas permukaan tersebut yang menghasilkan tegangan geser rata-rata dari permukaan tersebut.
Perubahan posisi yang terus menerus dan tidak dapat dipulihkan dari satu bagian material relatif terhadap bagian lain ketika di bawah tegangan geser merupakan aliran, sifat karakteristik fluida.
Sebaliknya, gaya geser dalam padatan elastis, yang ditahan dalam posisi terpuntir atau tertekuk, dipertahankan; benda padat tidak mengalir dan dapat kembali ke bentuk semula.
Berbagai penyederhanaan, atau model, fluida telah dirancang sejak kuartal terakhir abad ke-18 untuk menganalisis aliran fluida. Model paling sederhana, yang disebut fluida sempurna, atau ideal.
Fluida ideal atau fluida sempurna sendiri merupakan model yang tidak mampu menghantarkan panas atau memberikan gaya hambat pada dinding tabung atau hambatan dalam ke satu bagian yang mengalir di atas bagian lain.
Mekanika Fluida memiliki banyak contoh aplikasi dalam kehidupan, ini sangat dekat dengan keseharian manusia. Apakah Anda pernah menggunakan dongkrak hidrolik atau rem hidrolik? Itu semua termasuk bagian dari implementasi teorema fluida statis.
Selanjutnya mari kita ulas secara detail apa saja sifat sifat dan karakteristik mekanika fluida dilengkapi dengan pembahasan rumus perhitungannya.
Sifat Sifat Fluida
Saat belajar tentang fluida Anda akan mengenal sejumlah sifat dan karakteristik fluida beserta besaran dalam prosesnya. Dari massa jenis, hingga viskositas, semuanya patut dipahami. Detail ulasannya bisa anda lihat dibawah ini:
1. Massa Jenis dan Berat Spesifik : Massa jenis (Densitas) merupakan massa per satuan volume, sedangkan berat spesifik adalah berat per satuan volume.
2. Tekanan: Dalam konsep dasar Fluida, terdapat 2 jenis tekanan yaitu tekanan absolut dan tekanan alat ukur (gauge pressure). Tekanan alat ukur diperoleh dari tekanan absolut dikurangi tekanan atmosfir (1 atm). Alat ukur yang digunakan biasanya adalah manometer (cairan) dan barometer (gas).
3. Temperatur (suhu): Temperatur pada fluida dibedakan menjadi 3 yakni panas spesifik (specific heat), konduktivitas termal, dan koefisien ekspansi termal.
Panas spesifik adalah jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan satu satuan massa sebesar satu derajat. Sedangkan untuk konduktivitas termal menunjukkan kemampuan fluida untuk menghantarkan (mengkonduksikan) panas.
Kemudian yang terahir adalah koefisien ekspansi termal yaitu komponen yang menghubungkan antara temperatur dan densitas pada tekanan konstan.
4. Compressibility: Compressibility pada fluida dibagi menjadi dua yakni compressible fluid dan incompressible fluid. Hal ini karena zat cair bersifat incompressible sedangkan zat dalam bentuk gas bersifat compressible. Kemampuan fluida untuk bisa dikompresi biasanya dinyatakan dalam bulk compressibility modulus.
Istilah compressible fluid dan incompressible fluid juga diklasifikasikan menjadi dua bagian yakni compressible flow dan incompressible flow. Compressible flow adalah aliran dimana densitas fluidanya tidak berubah didalam medan aliran (flow field), misalnya aliran air.
Sedangkan incompressible flow adalah aliran dimana densitas fluidanya berubah didalam medan aliran, misalnya aliran udara.
5. Viskositas merupakan tingkat pengukuran dari ketahanan zat alir (fluid) yang diubah baik dengan tekanan maupun tegangan.Viskositas memiliki sifat dasar yakni selalu dipengaruhi oleh suhu. Jadi, semakin tinggi suhu, semakin kecil viskositasnya
Dalam hal ini, fluida bisa dibedakan menjadi viscous fluid dan inviscid fluid (kadangkala disebut juga nonviscous fluid atau frictionless fluid). Sebetulnya, semua fluida pasti memiliki viskositas betapapun kecilnya. Namun ketika viskositasnya sangat kecil dan bisa diabaikan, maka biasanya diasumsikan sebagai inviscid fluid
Klasifikasi Fluida
Terdapat dua jenis fluida yang tertera dalam disiplin ilmu Fisika. Jenis jenis fluida tersebut antara lain adalah Fluida Statis dan juga Fluida Dinamis. Untuk lebih memahaminya, simak ulasan dibawah ini dengan baik.
a. Fluida Statis (Diam)
Secara definisi Fluida statis adalah fluida yang diam atau fluida yang bergerak tanpa ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida. Fluida yang diam (statis) tidak memiliki tegangan geser, sehingga setiap gaya yang dikembangkan hanya karena tegangan normal yaitu tekanan.
Contoh fluida statis dalam kehidupan sehari hari seperti pada pompa hidrolik, hidrometer, kapal laut, kapal selam dan juga kondisi air yang berada didalam bak kamar mandi yang tidak terkena gaya apapun.
Fluida statis mengacu pada bidang fisika yang mempelajari bagaimana kondisi fluida jika dijaga tetap konstan. Dalam hal ini, fluida tidak mengalami pergerakan, yang artinya telah mencapai kondisi setimbang dan stabil.
Dengan kata lain, saat belajar tentang fluida statis, maka sebagian besar Anda akan berusaha memahami kondisi kesetimbangan tersebut. Ketika berfokus pada fluida yang tidak dapat dimampatkan semisal cairan sebagai lawan dari fluida yang dapat dimampatkan sebagaimana kebanyakan gas, itu kadang-kadang disebut sebagai hidrostatis.
Sesungguhnya, fluida yang diam tidak mengalami tegangan permukaan, dan hanya menerima pengaruh gaya normal dari fluida di sekitarnya, termasuk pula dinding jika itu berada dalam wadah, yang merupakan tekanan.
Ketika fluida statis mencapai kondisi kesetimbangan fluida, ini dikatakan sebagai kondisi hidrostatis. Di sisi lain, jika tidak berada dalam kondisi hidrostatis, atau mengalami pergerakan, maka topik berorientasi pada bidang lain dari mekanika fluida, yakni fluida dinamis.
Selanjutnya, terdapat beberapa rumus dan contoh soal yang perlu Anda pahami saat mempelajari fluida statis. Ini karena semuanya akan menjadi familiar dan sangat membantu memperkuat konsep dasar anda.
Rumus Fluida Statis
- Massa Jenis (Density)
Ini mengacu pada ukuran kerapatan suatu objek. Massa jenis akan semakin bertambah besar seiring dengan meningkatnya kerapatan susunan partikel pada objek tersebut. Jika ingin disederhanakan, berikut ekspresi matematikanya.
Dimana:
ρ (dibaca rho) = massa jenis suatu benda (Kg/m3 atau gr/cm3)
m = massa benda (kg)
V = volume benda (m3 atau cm3) 1 gr/cm3 = 1000 kg/m3
Massa jenis mengacu pada massa untuk setiap satuan volume. Sekarang pikirkan tentang berbagai cairan, semuanya terbagi menjadi kubus kecil sebagaimana telah dianalogikan sebelumnya.
Jika setiap kubus kecil berukuran sama, maka perbedaan kerapatan berarti bahwa kubus kecil dengan kerapatan berbeda akan memiliki jumlah massa yang berbeda pula di dalamnya.
