Wednesday, February 20, 2013
Pengertian Fluida
Pengertian Fluida
Pengertian
Fluida
Fluida diartikan sebagai suatu zat
yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair
seperti air atau zat gas seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu
dan besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida.
Air, minyak pelumas, dan susu merupakan contoh zat cair. Semua zat cair itu
dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari
satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida.
Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan
angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain.
Fluida merupakan salah satu aspek
yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Setiap hari manusia menghirupnya,
meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara
terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal
selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara
yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering
tidak disadari.
Fluida dibagi menjadi dua bagian
yakni fluida statis (fluida diam) dan fluida dinamis (fluida bergerak). Fluida
statis ditinjau ketika fluida yang sedang diam atau berada dalam keadaan setimbang.
Fluida dinamis ditinjau ketika fluida ketika sedang dalam keadaan bergerak).
Fluida statis erat kaitannya dengan
hidraustatika dan tekanan. Hidraustatika merupakan ilmu yang mempelajari
tentang gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang diam. Sedangkan tekanan
didefinisikan sebagai gaya normal per satuan luas permukaan.
2.2. Hukum Pascal
2.2.1. Pengertian Hukum Pascal
Bila ditinjau dari zat cair yang berada dalam suatu wadah, tekanan zat cair pada
dasar wadah tentu saja lebih besar dari tekanan zat cair pada bagian di
atasnya. Semakin ke bawah, semakin besar tekanan zat cair tersebut. Sebaliknya,
semakin mendekati permukaan atas wadah, semakin kecil tekanan zat cair
tersebut. Besarnya tekanan sebanding dengan pgh (p = massa jenis, g = percepatan gravitasi dan h = ketinggian/kedalaman).
Setiap titik pada kedalaman yang
sama memiliki besar tekanan yang sama.
Hal ini berlaku untuk semua zat cair dalam wadah apapun dan tidak
bergantung pada bentuk wadah tersebut. Apabila ditambahkan tekanan luar
misalnya dengan menekan permukaan zat cair tersebut, pertambahan tekanan dalam
zat cair adalah sama di segala arah. Jadi, jika diberikan tekanan luar, setiap
bagian zat cair mendapat jatah tekanan yang sama.
Jika
seseorang memeras ujung kantong plastik berisi air yang memiliki banyak lubang
maka air akan memancar dari setiap lubang dengan sama kuat. Blaise Pascal (1623-1662) menyimpulkannya
dalam hukum Pascal yang
berbunyi, “tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan
sama besar ke segala arah”.
Blaise Pascal (1623-1662) adalah fisikawan
Prancis yang lahir di Clermount pada 19 Juli 1623. Pada usia 18 tahun, ia
menciptakan kalkulator digital
pertama di dunia. Ia menghabiskan waktunya dengan bermain dan melakukan
eksperimen terus-menerus selama pengobatan kanker yang dideritanya. Ia
menemukan teori hukum Pascal dengan eksperimenya bermain-main dengan air.
2.2.2. Persamaan Hukum Pascal
Jika suatu
fluida yang dilengkapi dengan sebuah penghisap yang dapat bergerak maka tekanan
di suatu titik tertentu tidak hanya ditentukan oleh berat fluida di atas
permukaan air tetapi juga oleh gaya yang dikerahkan oleh penghisap. Berikut ini
adalah gambar fluida yang dilengkapi oleh dua penghisap dengan luas penampang
berbeda. Penghisap pertama memiliki luas penampang yang kecil (diameter kecil)
dan penghisap yang kedua memiliki luas penampang yang besar (diameter besar).
Gambar : Fluida yang
Dilengkapi Penghisap dengan Luas Permukaan
Berbeda (Sumber: 4.bp.blogspot.com)
Sesuai dengan hukum Pascal bahwa tekanan yang diberikan
pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah,
maka tekanan yang masuk pada penghisap pertama sama dengan tekanan pada
penghisap kedua. Tekanan
dalam fluida dapat dirumuskan dengan persamaan di bawah ini.
P = F : A sehingga persamaan hukum Pascal bisa ditulis sebagai berikut.
P1 = P2
F1 : A1 = F2 : A2
dengan P
= tekanan (pascal), F = gaya
(newton), dan A = luas
permukaan penampang (m2).
Ada berbagai macam satuan tekanan.
Satuan SI untuk tekanan adalah newton per meter persegi (N/m2) yang
dinamakan pascal (Pa). Satu pascal sama dengan satu newton per meter persegi.
Dalam sistem satuan Amerika sehari-hari, tekanan biasanya diberikan dalam
satuan pound per inci persegi (lb/in2). Satuan tekanan lain yang
biasa digunakan adalah atmosfer (atm) yang mendekati tekanan udara pada
ketinggian laut. Satu atmosfer didefisinikan sebagai 101,325 kilopascal yang
hampir sama dengan 14,70 lb/in2. Selain itu, masih ada beberapa
satuan lain diantaranya cmHg, mmHg, dan milibar (mb).
1 mb = 0.01 bar
1 bar = 105 Pa
1 atm = 76 cm Hg = 1,01 x 105 Pa= 0,01 bar
1 atm = 101,325 kPa = 14,70 lb/in2
Untuk menghormati Torricelli,
fisikawan Italia penemu barometer (alat pengukur tekanan), ditetapkan satuan
dalam torr, dimana 1 torr = 1 mmHg
2.2.3. Penerapan Hukum Pascal
Hidraulika adalah ilmu yang
mempelajari berbagai gerak dan keseimbangan zat cair. Hidraulika merupakan
sebuah ilmu yang mengkaji arus zat cair melalui pipa-pipa dan pembuluh–pembuluh
yang tertutup maupun yang terbuka. Kata hidraulika berasal dari bahasa Yunani
yang berarti air. Dalam teknik, hidraulika berarti pergerakan-pergerakan, pengaturan-pengaturan,
dan pengendalian-pengendalian berbagai gaya dan gerakan dengan bantuan tekanan
suatu zat cair.
Semua instalasi hidraulika pada
sistem fluida statis (tertutup) bekerja dengan prinsip hidraustatis. Dua hukum
terpenting yang berhubungan dengan hidraustatistika adalah
1.
Dalam sebuah ruang tertutup (sebuah
bejana atau reservoir), tekanan yang dikenakan terhadap zat cair akan merambat secara merata ke semua arah.
2.
Besarnya tekanan dalam zat cair (air
atau minyak) adalah sama dengan gaya (F) dibagi oleh besarnya bidang tekan (A).
Dari hukum Pascal diketahui bahwa dengan memberikan gaya yang kecil pada
penghisap dengan luas penampang kecil dapat menghasilkan gaya yang besar pada
penghisap dengan luas penampang yang besar. Prinsi
inilah yang dimanfaatkan pada peralatan teknik yang banyak dimanfaatkan manusia
dalam kehidupan misalnya dongkrak hidraulik, pompa hidraulik, dan rem hidraulik.
ü Prinsip Kerja Dongkrak Hidraulik
Prinsip kerja dongkrak hidraulik adalah dengan memanfaatkan hukum Pascal. Dongkrak hidraulik terdiri
dari dua tabung yang berhubungan yang memiliki diameter yang berbeda ukurannya.
Masing- masig ditutup dan diisi air. Mobil diletakkan di atas tutup tabung yang
berdiameter besar. Jika kita memberikan gaya yang
kecil pada tabung yang berdiameter kecil, tekanan akan disebarkan secara merata
ke segala arah termasuk ke tabung besar tempat
diletakkan mobil. Jika gaya F1
diberikan pada penghisap yang kecil, tekanan dalam cairan akan bertambah dengan
F1/A1. Gaya ke atas yang diberikan oleh cairan pada
penghisap yang lebih besar adalah penambahan tekanan ini kali luas A2.
Jika gaya ini disebut F2, didapatkan
F2 = (F : A1) x A2
Jika A2 jauh lebih besar
dari A1, sebuah gaya yang lebih kecil (F1) dapat
digunakan untuk menghasilkan gaya yang jauh lebih besar (F2) untuk
mengangkat sebuah beban yang ditempatkan di penghisap yang lebih besar.
Berikut ini contoh perhitungan tekanan
pada sebuah dongkrak hidraulik. Misalnya, sebuah dongkrak hidraulik mempunyai
dua buah penghisap dengan luas penampang melintang A1 = 5,0 cm2
dan luas penampang melintang A2 = 200 cm2. Bila diberikan
suatu gaya F1 sebesar 200 newton, pada penghisap dengan luas
penampang A2 akan dihasilkan gaya F2 = (F1 : A1)
x A2 = (200 : 5) x 200 = 8000 newton.
ü Prinsip Kerja Rem Hidraulik
Dasar kerja pengereman adalah
pemanfaatan gaya gesek dan hukum Pascal.
Tenaga gerak kendaraan akan dilawan oleh tenaga gesek ini sehingga kendaraan
dapat berhenti. Rem hidraulik paling banyak digunakan pada mobil-mobil
penumpang dan truk ringan. Rem hidraulik memakai prinsip hukum Pascal dengan tekanan pada piston
kecil akan diteruskan pada piston besar yang menahan gerak cakram. Cairan dalam
piston bisa diganti apa saja. Pada rem hidraulik biasa dipakai minyak rem
karena dengan minyak bisa sekaligus berfungsi melumasi piston sehingga tidak
macet (segera kembali ke posisi semula jika rem dilepaskan). Bila dipakai air,
dikhawatirkan akan terjadi perkaratan.
ü Prinsip Kerja Pompa Hidraulik
Dalam menjalankan suatu sistem
tertentu atau untuk membantu operasional dari sebuah sistem, tidak jarang kita
menggunakan rangkaian hidraulik. Sebagai contoh, untuk mengangkat satu
rangkaian kontainer yang memiliki beban beribu–ribu ton, untuk memermudah itu
digunakanlah sistem hidraulik.
Sistem hidraulik adalah teknologi
yang memanfaatkan zat cair, biasanya oli, untuk melakukan suatu gerakan segaris
atau putaran. Sistem ini bekerja berdasarkan prinsip Pascal, yaitu jika suatu zat cair dikenakan tekanan, tekanan itu
akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya.
Prinsip dalam rangkaian hidraulik adalah menggunakan fluida kerja berupa zat
cair yang dipindahkan dengan pompa hidraulik untuk menjalankan suatu sistem
tertentu.
Pompa hidraulik menggunakan kinetik
energi dari cairan yang dipompakan pada suatu kolom dan energi tersebut
diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk lain (energi
tekan). Pompa ini berfungsi untuk mentransfer energi mekanik menjadi energi
hidraulik. Pompa hidraulik bekerja dengan cara menghisap oli dari tangki
hidraulik dan mendorongnya kedalam sistem hidraulik dalam bentuk aliran (flow). Aliran ini yang dimanfaatkan
dengan cara merubahnya menjadi tekanan. Tekanan dihasilkan dengan cara
menghambat aliran oli dalam sistem hidraulik. Hambatan ini dapat disebabkan
oleh orifice, silinder, motor hidraulik, dan aktuator. Pompa hidraulik yang
biasa digunakan ada dua macam yaitu positive
dan nonpositive displacement pump. Ada dua macam peralatan yang biasanya digunakan dalam merubah energi
hidraulik menjadi energi mekanik yaitu motor hidraulik dan aktuator. Motor
hidraulik mentransfer energi hidraulik menjadi energi mekanik dengan cara memanfaatkan
aliran oli dalam sistem merubahnya menjadi energi putaran yang dimanfaatkan
untuk menggerakan roda, transmisi, pompa dan lain-lain.
0 Response to "Pengertian Fluida"
Post a Comment