Tampilkan postingan dengan label Fisika. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label Fisika. Tampilkan semua postingan

HUKUM I TERMODINAMIKA

18.25 | Label:

BAB 9
HUKUM I TERMODINAMIKA.

KALOR JENIS GAS.
            Suhu suatu gas dapat dinaikkan dalam kondisi yang bermacam-macam. Volumenya dikonstankan, tekanannya dikonstankan atau kedua-duanya  dapat dirubah-rubah menurut kehendak. Pada tiap-tiap kondisi ini panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebesar satu satuan suhu untuk tiap satuan massa adalah berlainan. Dengan kata lain suatu gas mempunyai bermacam-macam kapasitas panas. Tetapi hanya dua macam yang mempunyai arti praktis yaitu :
- Kapasitas panas pada volume konstan.
- Kapasitas panas pada tekanan konstan.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS
Read User's Comments0
Baca selengkapnya »
Diposting oleh Unknown

TEORI KINETIK GAS

18.19 | Label:

BAB 8
TEORI KINETIK GAS

GAS IDEAL.
Untuk menyederhanakan permasalahan teori kinetik gas diambil pengertian tentang gas ideal :
1.      Gas ideal terdiri atas partikel-partikel (atom-atom ataupun molekul-molekul ) dalam jumlah yang besar sekali.
2.      Partikel-partikel tersebut senantiasa bergerak dengan arah random/sebarang.
3.      Partikel-partikel tersebut merata dalam ruang yang kecil.
4.      Jarak antara partikel-partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel-partikel, sehingga ukurtan partikel dapat diabaikan.
5.      Tidak ada gaya antara partikel yang satu dengan yang lain, kecuali bila bertumbukan.
6.      Tumbukan antara partikel ataupun antara partikel dengan dinding terjadi secara lenting  sempurna, partikel dianggap sebagai bola kecil yang keras, dinding dianggap licin dan tegar.
7.      Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

Pada keadaan standart 1 mol gas menempati volume sebesar 22.400 cm3 sedangkan jumlah atom dalam 1 mol sama dengan : 6,02 x 1023 yang disebut bilangan avogadro (No) Jadi pada keadaan standart jumlah atom dalam tiap-tiap cm3 adalah :
 
Banyaknya mol untuk suatu gas tertentu adalah : hasil bagi antara jumlah atom dalam gas itu dengan bilangan Avogadro.
n = jumlah mol gas
N = jumlah atom
No = bilangan avogadro         6,02 x 1023.

SOAL  LATIHAN
1.      Massa satu atom hidrogen 1,66 x 10-24 gram. Berapakah banyaknya atom dalam :       1 gram Hidrogen dan 1 kg hidrogen.
2.      Dalam setiap mol gas terdapat 6,02 x 1023 atom. Berapa banyaknya atom dalam tiap-tiap ml  dan dalam tiap-tiap liter gas pada kondisi standard.
3.      Berapakah panjang rusuk kubus dalam cm yang mengandung satu juta ataom pada keadaan normal ? Massa molekul 32 gram/mol
4.      Tentukan volume yang ditempati oleh 4 gram Oksigen pada keadaan standart. Masa molekul Oksigen 32 gram/mol.
5.      Sebuah tangki volumenya 5,9 x 105 cm3 berisi Oksigen pada keadaan standart. Hitung Masa  Oksigen dalam tangki bila massa molekul Oksigen 32 gram/mol.


DISTRIBUSI KECEPATAN PARTIKEL GAS IDEAL.
Dalam gas ideal yang sesungguhnya atom-atom tidak sama kecepatannya. Sebagian bergerak lebih cepat, sebagian lebih lambat. Tetapi sebagai pendekatan kita anggap semua atom itu kecepatannya sama. Demikian pula arah kecepatannya atom-atom dalam gas tidak sama. Untuk mudahnya kita anggap saja bahwa : sepertiga jumlah atom bergerak sejajar sumbu x, sepertiga jumlah atom bergerak sejajar sumbu y dan sepertiga lagi bergerak sejajar sumbu z.


Kecepatan bergerak tia-tiap atom dapat ditulis dengan bentuk persamaan :
vras =
vras = kecepatan tiap-tiap atom, dalam m/det
k = konstanta Boltzman   k = 1,38 x 10-23 joule/atom oK
T = suhu dalam oK       
m = massa atom, dalam satuan kilogram.
                                   
Hubungan antara jumlah rata-rata partikel yang bergerak dalam suatu ruang ke arah kiri dan kanan dengan kecepatan partikel gas ideal, digambarkan oleh MAXWELL dalam bentuk : DISTRIBUSI MAXWELL.

Oleh karena serta  maka tiap-tiap molekul gas dapat dituliskan kecepatannya dengan rumus :
vras =
M = massa gas per mol dalam satuan kg/mol
R = konstanta gas umum = 8,317 joule/moloK
Dari persamaan di atas dapat dinyatakan bahwa :
Pada suhu yang sama, untuk 2 macam gas kecepatannya dapat dinyatakan :
vras1 : vras2 = :
vras1 = kecepatan molekul gas 1
vras2 = kecepatan molekul gas 2
M1 = massa molekul gas 1
M2 = massa molekul gas 2

Pada gas yang sama, namun suhu berbeda dapat disimpulkan :
vras1 : vras2 = :

LATIHAN SOAL

1.      Hitunglah kecepatan molekul udara pada tekanan 1 atmosfer suhu 0o C dan massa molekul udara = 32 gram/mol.
2.      Tentukan perbandingan antara kecepatan gas hidrogen dengan Oksigen pada suatu suhu tertentu. Massa molekul gas Hidrogen 2 gram/mol dan massa molekul Oksigen = 32 gram/mol.
3.      Berapakah kecepatan molekul gas Methana pada suhu 37o C. Massa molekul gas methana 16 gram/mol.
4.      Carilah kecepatan molekul gas methana pada suhu -120o C bila massa molekulnya 16 gram/mol.
5.      carilah pada suhu berapa kecepatan molekul Oksigen sama dengan kecepatan molekul Hidrogen pada suhu 300o K. Massa molekul Oksigen = 32 gram/mol dan massa molekul hidroen = 2 gram/mol
6.      Pada suhu berapakah maka kecepatan molekul zat asam sama dengan molekul Hidrogen pada suhu 27o C. Massa molekul zat asam 32 gram/mol dan massa molekul Hidrogen = 2 gram/mol.
7.      Massa sebuah molekul Nitrogen adalah empat belas kali massa sebuah molekul Hidrogen. Dengan demikian tentukanlah pada suhu berapakah kecepatan rata-rata molekul Hidrogen sama dengan kecepatan rata-rata molekul Nitrogen pada suhu     294 oK.


HUBUNGAN TEKANAN DENGAN GERAK PARTIKEL.
Bayangkan gas ini dimasukkan ke dalam kubus yang panjang rusuknya L. Kubus ditempatkan sedemikian rupa sehingga rusuknya sejajar dengan sumbu-sumbu koordinat.
Andaikanlah jumlah atom dalam kubus banyaknya N. jadi atom sebanyak  bergerak hilir mudik sejajar sumbu x dengan kecepatan vras. Tiap kali tumbukan atom dengan permukaan ABCD kecepatan itu berubah dari + vras menjadi -vras. Jadi partikel mengalami perubahan momentum m (-vras)  - m(+vras) = - 2m vras
Sebaliknya partikel memberikan momentum sebesar +2m vras kepada dinding.
Selang waktu antara dua buah tumbukan berturut-turut antara atom dengan permukaan ABCD sama dengan waktu yang diperlukan oleh atom untuk bergerak ke dinding yang satu dan kembali, atau menempuh jarak 2 L.
 t = selang waktu antara dua tumbukan.
Karena impuls sama dengan perubahan momentum, maka dapat dinyatakan bahwa :
F . t = 2 m vras
F . = 2 m vras
Maka gaya rata-rata untuk satu atom dapat dinyatakan dengan persamaan :
Jadi untuk gaya rata-rata   atom dapat dinyatakan dengan persamaan :
Tekanan rata-rata  pada permukaan ialah hasil bagi antara gaya dengan luas bidang tekan. Jadi :
Karena L3 = Volume kubus (V)   Nm = massa gas dengan N atom. dan  sama dengan massa jenis gas, maka dapat dinyatakan :
   atau  
P = tekanan gas                       satuan : N/m2
m = massa atom                      satuan : kg
vras = kecepatan atom            satuan : m/det
V = volume gas                       satuan : m3

Persamaan tersebut dapat pula dinyatakan dalam bentuk :
Persamaan ini menunjukkan hubungan antara tekanan dengan energi kinetik atom atau partikel.

LATIHAN SOAL
1.      Carilah kecepatan rata-rata molekul oksigen pada 76 cm Hg dan suhu 00 c bila pada keadaan ini massa jenis oksigen adalah sebesar 0,00143 gram/cm3.
2.      Carilah kecepatan rata-rata molekul oksigen pada suhu 00 c dan tekanan 76 cm Hg bila massa jenis oksigen pada kondisi ini 1,429 kg/m3       .               g = 9,8 m/s2.
3.      Pada keadaan standard kecepatan rata-rata molekul oksigen adalah 1,3 x 103 m/det. Berapakah massa jenis molekul oksigen pada kondisi ini. g = 9,8 m/s2.
4.      Hitung kecepatan rata-rata molekul Hidrogen pada suhu 200 c dan tekanan 70 cm Hg bila massa jenis molekul Hidrogen pada suhu 00 c adalah 0,000089 gram/cm3. g = 9,8 m/det2.
5.      Pada kondisi normal jarak rata-rata antara molekul-molekul Hidrogen yang bertumbukan 1,83 x 10-5 cm. Carilah :
a. Selang waktu antara dua buah tumbukan berturutan.
b. Jumlah tumbukan tiap detik. Massa jenis Hidrogen 0,009 kg/m3.
6.      Bila jarak rata-rata antara tumbukan molekul-molekul karbon dioksida pada kondisi standard 6,29 x 10-4 cm, berapakah selang waktu tumbukan molekul-molekul di atas?  Masa jenis karbondioksida pada keadaan standarad 1,977 kg/m3
TEMPERATUR

PERSAMAAN GAS IDEAL.
Gas di dalam suatu ruang akan mengisi sepenuhnya ruang tersebut, sehingga volume ruang itu sama dengan volume gas. Menuru Boyle : P . V = konstanta, sedang menurut Gay-Lussac
V = K’ ( 2730 + t )
Gabungan dari Boyle dan Gay-lussac diperoleh :
P . V = K’ ( 2730 + t )
Persamaan Keadaan Gas Ideal.
Rumus tersebut dapat ditulis sebagai :
P . V = K’ . T  atau     P . V = N. k .T
T = Suhu mutlak
N = Banyaknya partikel gas
k = Konstanta Boltman = 1,38 x 10-23 joule/0K
Persamaan tersebut di atas sering pula ditulis sebagai berikut :
P . V = n R T   dengan           
P = tekanan mutlak gas ideal                          satuan : N/m2       
V = volume gas                                               satuan : m3
T = suhu mutlak gas                                        satuan : oK
n = jumlah molekul gas                                   satuan : mol
R = kondtanta gas umum, dimana :                satuan : mol
R   = 8,317 joule/mol.0K
      = 8,317 x 107 erg/mol0K
      = 1,987 kalori/mol0 K
      = 0,08205 liter.atm/mol0K

Jumlah mol suatu gas adalah : massa gas itu  dibagi dengan massa molekulnya. ( Mr ) Jadi :
   atau  
Dan karena massa jenis gas () maka kita dapatkan persamaan dalam bentuk sebagai berikut :
   atau      atau  
Jelas kita lihat bahwa rapat gas atau massa jenis gas tergantung dari tekanan, suhu dan massa molekulnya.
Persamaan gas sempurna yang lebih umum, ialah dinyatakan dengan persamaan :
Jadi gas dengan massa tertentu menjalani proses yang bagaimanapun perbandingan antara hasil kali tekanan dan volume dengan suhu mutlaknya adalah konstan. Jika proses berlangsung dari keadaan I ke keadaaan II maka dapat dinyatakan bahwa :
Persamaan ini sering disebut dengan Hukum Boyle-Gay Lussac.


HUBUNGAN ANTARA TEMPERATUR DENGAN GERAK PARTIKEL.
Berdasarkan sifat-sifat gas ideal kita telah mendapatkan persamaan P.V = n.R.T.
Dengan demikian maka energi kinetik tiap-tiap partikel dapat dinyatakan dengan :
P.V = n.R.T
Ek = Energi kinetik partikel.



LATIHAN SOAL

1.      Sebuah tangki yang volumenya 0,056 m3 berisi 02 yang tekanan mutlaknya               16 x 107 dyne/cm2 dan suhunya 270 C.
a. Berapa kilogramkah 02 di dalam tangki tersebut ?
b. Berapakah volume gas tersebut bila mengembang hingga tekanannya menjadi
    106 dyne/cm2 dan suhunya menjadi 500 C.
2.      Berapa erg tenaga kinetik translasi sebuah molekul zat asam pada suhu 270 C. Mssa molekul zat asam adalah 32 gram/mol.
3.      Tentukanlah energi kinetik sebuah atom gas Helium pada suhu 270 C. k = 1,38 x 10-23 joule/atom.0K.
4.      Tentukan energi kinetik dari 1 gram gas Amonia pada suhu 270 C Massa molekul Amonia adalah 17 gram/mol.
5.      20 gram Oksigen pada suhu 270 C di ubah menjadi energi kinetik. Carilah besar energi kinetik tersebut bila massa molekul dari gas Amonia adalah 17,03 gram/mol.
6.      Berapakah energi kinetik dari translasi molekul-molekul dalam 10 gram amoniak pada suhu 200 C. Massa molekul dari Amoniak adalah 17,03 gram/mol.
7.      Hitunglah massa dan energi kinetik translasi dari gas Helium dengan tekanan 105 N/m2 dan temperaturnya 300 C di dalam sebuah balon bervolume 100 m3 . Massa molekul gas Helium adalah 4,003 gram/mol.


sumber : http://cheatninjasaga-umum.blogspot.com/2013/02/materi-fisika-kelas-xi-dari-semester-1.html

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS
Read User's Comments0
Diposting oleh Unknown

Fluida

18.16 | Label:

BAB 7
F L U I D A

Pengertian Fluida.
Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau sering disebut Zat Alir.
Jadi perkataan fluida dapat mencakup zat cair atau gas.
Antara zat cair dan gas dapat dibedakan :
Zat cair adalah Fluida yang non kompresibel (tidak dapat ditekan) artinya tidak berubah volumenya jika mendapat tekanan.
Gas adalah fluida yang kompresibel, artinya dapat ditekan.
Pembahasan dalam bab ini hanya dibatasi sampai fluida yang non kompresibel saja.
Bagian dalam fisika yang mempelajari tekanan-tekanan dan gaya-gaya dalam zat cair disebut : HIDROLIKA atau MEKANIKA FLUIDA yang dapat dibedakan dalam :
Hidrostatika : Mempelajari tentang gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang diam.
Hidrodinamika : Mempelajari gaya-gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang  bergerak.
(Juga disebut mekanika fluida bergerak)
Pembahasan dalam bab ini hanya dibatasi sampai Hidrostatika saja.
Rapat Massa dan Berat Jenis.
Rapat massa benda-benda homogen biasa didefinisikan sebagai : massa persatuan volume yang disimbolkan dengan r.
            Satuan.

r =
 
Besaran
MKS
CGS
m
kg
g
V
m3
cm3
r
kg/m3
g/cm3
            Berat jenis didefinisikan sebagai Berat persatuan Volume.
            Yang biasa disimbolkan dengan : D
            Satuan.

D =
 
 


               atau

D = r . g
 
Besaran
MKS
CGS
W
Newton
Dyne
V
m3
cm3
D
n/m3
dyne/cm3
g
m/det2
cm/det2

Rapat Massa Relatif.
Rapat massa relatif suatu zat adalah perbandingan dari rapat massa zat tersebut terhadap rapat massa dari zat tertentu sebagai zat pembanding.(I,2)

Zat pembanding biasa diambil air, pada suhu 40 C.
Rapat massa relatif biasa disimbolkan dengan : rr.

rr =
 

rr =
 
 

            Juga berlaku :

                       
            Rapat massa relatif tidak mempunyai SATUAN.
Tekanan Hidrostatika.
Adalah : Tekanan yang disebabkan oleh berat zat cair.
Tekanan adalah : Gaya per satuan luas yang bekerja dalam arah tegak lurus suatu permukaan.
Tekanan disimbolkan dengan : P

P =
 
                                              Satuan
Besaran
MKS
CGS
F
N
dyne
A
m2
cm2
P
N/m2
dyne/cm2
Tiap titik di dalam fluida tidak memiliki tekanan yang sama besar, tetapi berbeda-beda sesuai dengan ketinggian titik tersebut dari suatu titik acuan.




    h
 
            PBar
Dasar bejana akan mendapat tekanan sebesar :
P = tekanan udara + tekanan oleh gaya berat zat cair (Tekanan Hidrostatika).
P = BAR +
P = BAR +  = BAR +

P = BAR + r . g . h
 

Jadi Tekanan Hidrostatika (Ph) didefinisikan :

Ph = r . g . h
 
 

Satuan
Keterangan.
MKS
CGS
r  = rapat massa zat cair
kg/m3
g/cm3
g  = percepatan gravitasi
m/det2
cm/det2
h  = tinggi zat cair diukur dari permukaan zat cair sampai ke titik/bidang yang diminta.
m
cm
Ph = Tekanan Hidrostatika
N/m2
Dyne/cm2
            1 atm = 76 cm Hg
            1 atm = 105 N/m2 = 106 dyne/cm2
                        Untuk bidang miring dalam mencari h maka dicari lebih dahulu titik tengahnya (Disebut : titik massa).




Gaya Hidrostatika. (= Fh)
Besarnya gaya hidrostatika (Fh) yang bekerja pada bidang seluas A adalah :
Fh = Ph . A = r . g . h . A

Fh = r . g . h . A
 
 



Fh = gaya hidrostatika dalam SI (MKS) adalah Newton
       dalam CGS adalah Dyne.

Hukum Pascal.
Bunyinya : Tekanan yang bekerja pada fluida di dalam ruang tertutup akan diteruskan oleh fluida tersebut ke segala arah dengan sama besar.
Contoh alat yang berdasarkan hukum Pascal adalah : Pompa Hidrolik.
Perhatikan gambar bejana berhubungan di bawah ini.

     F1                   F2
 


            A1                    A2
Permukaan fluida pada kedua kaki bejana berhubungan sama tinggi.
Bila kaki I yang luas penampangnya A1 mendapat gaya F1 dan kaki II yang luas penampangnya A2 mendapat gaya F2 maka menurut Hukum Pascal harus berlaku :

P1 = P2
 

 

F1 : F2 = A1 : A2
 







Hukum Utama Hidrostatis.
              Bunyinya : Tekanan hidrostatis pada sembarang titik yang terletak pada bidang  mendatar di dalam sejenis zat cair yang dalam keadaan setimbang adalah sama.

(Ph) di A  =  (Ph) di B  =  (Ph) di C
 
 




           
Hukum utama hidrostatika berlaku pula pada pipa U (Bejana berhubungan) yang diisi lebih dari satu macam zat cair yang tidak bercampur.

(Ph)A =  (Ph)B
 
 


           

r1h1 + r2h2 = r3h3
 
 


           
Percobaan pipa U ini biasanya digunakan untuk menentukan massa jenis zat cair.






Paradoks Hidrostatis.

Segala bejana yang  mempunyai luas dasar (A) yang sama dan berisi zat cair dengan ketinggian yang sama pula (h).
Menurut Hukum Utama Hidrostatis : Tekanan hidrostatis pada dasar masing-masing bejana adalah sama yaitu : Ph = r . g . h
Paradoks Hidrostatis : Gaya hidrostatis pada dasar bejana tidak tergantung pada banyaknya zat cair maupun bentuk bejana, melainkan tergantung pada :
  Massa jenis zat cair.
  Tinggi zat cair diatas dasar bejana.
  Luas dasar bejana.

Jadi gaya hidrostatis pada dasar bejana-bejana tersebut sama yaitu :
Fh = r . g . h . A
Hukum Archimedes.
Bunyinya : Bila sebuah benda diletakkan di dalam fluida, maka fluida tersebut akan memberikan gaya ke atas (FA) pada benda tersebut yang besarnya = berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.
Benda di dalam zat cair ada 3 macam keadaan :
Benda tenggelam di dalam zat cair.
Berat zat cair yang dipindahkan = mc . g
                                                    = rc . Vc . g
                           Karena Volume zat cair yang dipindahkan = Volume benda, maka :
                                                    = rc . Vb . g
                           Gaya keatas yang dialami benda tersebut besarnya :

FA = rc . Vb . g
 
 





    FA
 
           
rb
=
Rapat massa benda
FA
=
Gaya ke atas
rc
=
Rapat massa zat cair
Vb
=
Volume benda
W
=
Berat benda
Vc
=
Volume zat cair yang
Ws
=
Berat semu


dipindahkan
(berat benda di dalam zat cair).

                                    Benda tenggelam maka : FA ¢ W
             w                                                  rc . Vb . g ¢ rb . Vb . g

rc ¢rb
 
                                                                             

Selisih antara W dan FA disebut Berat Semu (Ws)

Ws = W - FA
 
           









Benda melayang di dalam zat cair.
Benda melayang di dalam zat cair berarti benda tersebut dalam keadaan setimbang.
                        FA = W
         rc . Vb . g  =  rb . Vb . g

 FA

  w
   
 

rc = rb
 
                       
 

Pada 2 benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku :
                                                (FA)tot = Wtot

rc . g (V1+V2+V3+V4+…..)  =  W1 + W2 + W3 + W4 +…..
 
           





Benda terapung di dalam zat cair.
Misalkan sepotong gabus ditahan pada dasar bejana berisi zat cair, setelah dilepas, gabus tersebut akan naik ke permukaan zat cair (terapung) karena :
                     FA > W
         rc . Vb . g  >  rb . Vb . g

rc $rb
 
 


Selisih antara W dan FA disebut gaya naik (Fn).

Fn =  FA - W
 
 



Benda terapung tentunya dalam keadaan setimbang, sehingga berlaku :
 FA’ = W

rc . Vb2 . g  =  rb . Vb . g
 
 



  V1
   V2
 
           
FA’
=
Gaya ke atas yang dialami oleh bagian benda yang tercelup di dalam zat cair.
Vb1
=
Volume benda yang berada dipermukaan zat cair.
Vb2
=
Volume benda yang tercelup di dalam zat cair.
Vb
=
Vb1 + Vb2

FA’  =  rc . Vb2 . g
 
                         

           
Besaran
r
g
V
FA dan W
MKS
kg/m3
m/det2
m3
Newton
CGS
g/cm3
cm/det2
cm3
Dyne

Kohesi dan Adhesi.
Kohesi : adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel suatu zat yang sejenis.
Misalnya : gaya tarik menarik yang terjadi pada air, besi dan sebagainya.
Makin kuat kohesi ini, makin kuat bendanya (tidak mudah berubah bentuknya).
Berarti kohesi molekul-molekul zat padat dari kohesi molekul-molekul zat cair dari kohesi molekul-molekul zat gas.
Adhesi : adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel dari zat yang berbeda/tak sejenis.

Contoh : Kapur tulis yang melekat pada papan.

 



 Air                  Hg
kohesi molekul-molekul air lebih kecil dari adhesi molekul-molekul air dan kaca.
Kohesi molekul-molekul air raksa lebih besar dari adhesi molekul-molekul air raksa dan kaca.
Pengaruh Kohesi & Adhesi Terhadap Permukaan Fluida.
Air : Permukaannya cekung, pada pipa kapiler permukaannya lebih tinggi, karena adhesinya lebih kuat dari kohesinya sendiri.
Air Raksa : Permukaannya cembung, sedangkan pada pipa kapiler permukaannya lebih rendah, karena kohesi air raksa lebih besar dari adhesi antara air raksa dengan kaca.
 






               Air                              Hg
u = Sudut Kontak.
Sudut Kontak. (u)
Sudut kontak yaitu sudut yang dibatasi oleh 2 bidang batas (a) dinding tabung dan (b) permukaan zat cair.
Dinding tabung : sebagai bidang batas antara zat cair dan tabung.
Permukaan zat cair : Sebagai bidang batas antara zat cair dan uapnya (u = 1800)
Bila zat cair tersebut air dan dindingnya gelas maka :
                                    0 < u < 900
Karena adhesinya lebih besar dari kohesi.
Bila zat cair tersebut air raksa, maka :
                           900 < u < 1800
Karena kohesinya lebih besar dari adhesi.
Tegangan Permukaan.
Sebagai akibat dari adanya kohesi zat cair dan adhesi antara zat cair-udara diluar permukaannya, maka pada permukaan zat cair selalu terjadi tegangan yang disebut tegangan permukaan.
Karena adanya tegangan permukaan inilah nyamuk, jarum, pisau silet dapat terapung di permukaan zat cair meskipun massa jenisnya lebih besar dari zat cair.
            Tegangan permukaan dapat dirumuskan sebagai berikut :

g =
 
                                                                         

           
            F = Gaya yang bekerja.
            L = Panjangnya batas antara benda dengan permukaan zat cair.
            g = Tegangan permukaan.





Satuan :
Besaran
Gaya (F)
L
g
MKS
N
m
N/m
CGS
dyne
cm
Dyne/cm
Untuk benda berbentuk lempeng : panjang batasnya = kelilingnya.
Untuk benda berbentuk bidang kawat : panjang batasnya = 2 x kelilingnya.
Untuk benda berbentuk kawat lurus, juga pada lapisan tipis (Selaput mempunyai 2 permukaan zat cair) panjang batasnya = 2 x Panjang (L).
Miniskus dan Kapilaritas.
Miniskus : Yaitu bentuk permukaan zat cair dalam suatu pipa yaitu cekung atau cembung.
            Makin sempit pipa (Pembuluh) makin jelas kelengkungannya.
Kapilaritas : Yaitu suatu gejala turun atau naiknya zat cair dalam pembuluh yang sempit, jika pembuluh yang kedua ujungnya terbuka ini dimasukkan tegak lurus ke dalam bak yang berisi zat cair.
Sedang pembuluh sempit tersebut tersebut disebut pipa kapiler.
Kenaikan/penurunan permukaan zat cair dalam kapiler dapat dirumuskan sebagai berikut :

y =
 
 



                   y
y
=
Kenaikan/penurunan zat cair dalam kapiler
g
=
Tegangan permukaan zat cair
u
=
Sudut kontak
r
=
Massa jenis zat cair
g
=
Percepatan gravitasi
r
=
Jari-jari kapiler.
Hukum Archimedes Untuk Gas.
Balon Udara.
Sebuah balon udara dapat naik disebabkan adanya gaya ke atas yang dilakukan oleh udara.
Balon udara diisi dengan gas yang lebih ringan dari udara mis : H2, He sehingga terjadi peristiwa seolah-olah terapung.
Balon akan naik jika gaya ke atas FA$Wtot (berat total) sehingga :
Fn = FA - Wtot
FA = rud . g . Vbalon
Wtot = Wbalon + Wgas + Wbeban
Wgas = rgas . g . Vbalon











            Keterangan :
FA
=
Gaya ke atas (N)
Fn
=
Gaya naik (N)
rgas
=
Massa jenis gas pengisi balon (kg/m3)
rud
=
Massa jenis udara = 1,3 kg/m3
W
=
Berat (N)
V
=
Volume (m3)

Soal Latihan.

1.      Hitung rapat massa dan rapat massa relatif dari gasolin bila 51 gram = 75 cm3
2.      Berapa Volume dari 300 gram air raksa jika rapat massa air raksa 13,6 g/cm3
3.      Dua macam cairan A dan B dimasukkan dalam satu bejana dan menghasilkan rapat massa yang baru 1,4 g/cm3. Sedangkan rapat massa cairan A = 0,8 g/cm3. Rapat massa cairan B = 1,8 g/cm3. Hitunglah volume masing-masing cairan dalam 1000 cm3 volume campuran.
4.      Sebongkah emas dan jam tangan = 100 gram. Rapat massa emas = 19,3 g/cm3 dan rapat massa jam tangan = 2,6 g/cm3, sedangkan rapat massa bongkah emas + jam tangan = 6,4 g/cm3. Hitunglah massa emas dalam jam tangan tersebut.
5.      Berapa galon minyak biji kapas seberat 400 dyne dengan rapat massa relatif 0,926 g/cm3. (1 galon air = 8,34 dyne).
6.      1 liter susu = 1032 gram. 4 % dari volume tersebut berupa lemak keju yang rapat massanya 0,865 g/cm3. Berapa rapat massa dari susu yang telah diambil lemaknya tersebut.
7.      Hitung tekanan pada 76 cm di bawah permukaan :
a.       Air dalam sistem MKS dan CGS.
b.      Air raksa dalam sistem MKS dan CGS.
8.      Apabila sebuah kapal selam menyelam sedalam 60 m, berapa besar tekanan yang dialami kapal selam tersebut. (Rapat massa air laut = 1,03 g/cm3).
9.      Seorang pemain sepak bola yang beratnya 75 kgf memakai sepatu yang masing-masing dilengkapi dengan 6 buah paku (Spike). Penampang tiap paku 0,6 cm2. Hitung tekanan di bawah salah satu paku pada tanah.
10.  Sebuah pipa besi dipakai untuk menopang sebuah lantai yang melentur yang beratnya 1500 kgf. Garis tengah dalam pipa itu 10 cm, garis tengah luarnya 12 cm. Hitung tekanan yang dilakukan oleh ujung bawah pipa itu pada tanah.
11.  Sebuah bejana berbentuk kerucut, luas dasar 1 dm2 penuh berisi air. Berapa besar gaya yang bekerja pada dasar kerucut jika volumenya 1 dm3 ?
12.  Balok besi berukuran 20 cm x 10 cm x 5,5 cm terletak pada dasar bejana dengan bagian yang berukuran 10 cm x 5,5 cm sebagai dasar balok besi. Jika tinggi air dalam bejana 1,4 m, hitunglah gaya yang bekerja pada dinding balok yang berbeda. (Gaya Hidrostatis).


13.  Sebuah bejana yang berukuran panjang 40 cm, lebar 30 cm dan tinggi 25 cm berisi minyak sebanyak 19,2 kgf.
      Rapat massa minyak = 0,8 g/cm3   ;   g = 10 m/det2   ;   BAR = 76 cmHg.
a.       Tentukan tekanan total dan gaya total yang dialami dasar bejana.
b.      Tentukan tekanan hidrostatis dan gaya hidrostatis yang dialami oleh dinding bejana.
14.  Sebuah corong, lubang atas berdiameter 11 cm dan lubang bawah berpenampang dengan diameter 1,6 cm. Tinggi corong 2 dm, penuh berisi air. Berapa gaya total yang menekan pada ibu jari yang menutup lubang dimana BAR = 75 cmHg.
15.  Balok berukuran panjang 21 m, lebar 14 m dan tebal 3,25 m terletak dalam air. Dinding berukuran 21 m x 14 m menjadi dasar balok dan dinding bagian atas terletak 5 m di bawah permukaan air. Berapa besar gaya pada dinding samping yang luas ?
16.  Bejana penampung air hujan berbentuk kubus dengan rusuk 1 m. Bejana diberi tutup dan dipasang silinder vertikal penampangnya 120 cm2 dan tingginya di atas tutup adalah 3,5 m. Hitunglah gaya hidrostatis yang dialami oleh dinding-dinding bejana serta pada tutup jika silinder penuh berisi air.
17.  Sebuah silinder berisi minyak tanah (rm = 0,8 g/cm3) dilengkapi dengan sebuah penghisap dengan luas penampangnya = 154 cm2, tinggi minyak 50 cm. Di atas penghisap terdapat beban 5 kgf. BAR = 1 atm. Tentukan gaya total yang bekerja pada dasar dan sisi bejana. (g = 10 m/det2).
18.  Luas penampang penghisap yang kecil dan yang besar dari suatu pompa hidrolik adalah a cm2 dan b cm2. Jika pada penghisap yang kecil bekerja gaya A N, berapakah besar gaya timbul pada penghisap yang besar ?
19.  Pompa hidrolik mempunyai penghisap dengan luas penampang 15 cm2 dan 3 dm2. Jika pada penghisap yang kecil diberi beban 400 N. Berapa besar gaya pada penghisap yang besar agar terjadi keseimbangan ?
20.  Gaya besarnya 5 N pada penghisap yang kecil dari suatu pompa hidrolik dapat mengangkat beban beratnya 600 N yang terdapat pada penghisap yang besar. Jika penghisap yang kecil berpenampang 400 cm2, berapakah luas penampang yang besar ?
21.  Suatu kempa hidrolik dapat mengangkat 1 ton mobil, jika diameter penghisap besar 50 cm, diameter penghisap kecil 10 cm. Tentukan gaya yang harus dikerjakan pada penghisap kecil.
22.  Sebuah kempa hidrolik mempunyai torak yang berdiameter 20 cm dan 2 m untuk mengangkat mobil. Pada torak kecil dilakukan gaya sebesar 100 kgf, sehingga torak besar naik setinggi 1 cm. Tentukan massa mobil dan berapa m turunnya torak kecil tersebut.
23.  Suatu bejana berbentuk pipa U mula-mula diisi dengan air raksa yang massa jenisnya 13,6 g/cm3, kemudian kaki kanan dituangkan 14 cm air lalu di atas air ini dituangkan minyak yang massa jenisnya 0,8 g/cm3, ternyata dalam keadaan setimbang selisih tinggi permukaan air raksa dalam kedua kaki 2 cm. Hitung berapa cm tinggi lajur minyak pada kaki kanan.
24.  Dalam pipa U terdapat Hg (Rapat massa 13,6 g/cm3). Pada kaki kiri dituangkan air setinggi 20 cm kemudian minyak (Rapat massanya 0,9 g/cm3) tingginya 8 cm. Pada kaki kanan ditambahkan alkohol (Rapat massa 0,8 g/cm3) sehingga permukaan minyak dan permukaan alkohol sebidang. Berapa beda tinggi Hg pada kedua kaki pipa ?
25.  Dalam pipa U terdapat Hg (Rapat massanya 13,6 g/cm3). Pada kaki kiri dituangkan air setinggi 30 cm. Berapa tinggi minyak pada kaki di sebelah kanan harus ditambahkan agar permukaan air dan permukaan minyak sebidang ? (Rapat massa minyak 0,9 g/cm3).
26.  Kaki kiri dan kanan sebuah pipa U masing-masing berdiameter 3 cm dan 11/2 cm, mula-mula diisi air raksa (rHg = 13,6 g/cm3). Kemudian kaki kiri diisi alkohol (Rapat massa 0,8 g/cm3), kaki kanan diisi bensin (Rapat massa 0,7 g/cm3) setinggi 2 cm, sehingga tinggi air raksa di kaki kanan naik 1 cm. Hitunglah volume alkohol yang dituangkan.
27.  Ke dalam pipa U yang berdiameter cm, mula-mula diisi air raksa (Rapat massa 13,6 g/cm3). Kemudian kaki kiri diisi dengan gliserin (Rapat massa 1,25 g/cm3). Tentukan volume gliserin yang diperlukan agar air raksa pada kaki kanan naik ½ cm.
28.  Batang besi dalam air berat semunya 372 N. Berapa berat semu besi tersebut dalam cairan yang densitasnya 0,75 g/cm3 jika berat besi 472 N.
29.  Suatu gelas beratnya 25 N di udara, 15 N di air, dan 7 N di dalam asam belerang, hitung rapat massa asam belerang.
30.  Sebuah benda mempunyai berat 100 N di udara dan 60 N di minyak (Rapat massanya 0,8 g/cm3). Hitung massa jenis benda tersebut.
31.  Sepotong besi massanya 450 gram, di dalam air massanya berkurang menjadi 390 gram. Tentukan rapat massa besi.
32.  Sebuah patung berongga mempunyai berat 210 N dan jika ditimbang di dalam air beratnya 190 N. Patung tersebut terbuat dari logam (Rapat massa 21 g/cm3). Tentukan volume rongga patung tersebut. (g = 10 m/det2).
33.  Sebatang emas (Rapat massa 19,3 g/cm3) dicurigai mempunyai rongga. Beratnya di udara 0,3825 N dan di air 0,3622 N. Berapa besar rongga tersebut ?
34.  50 gram gabus (Rapat massa 0,25 g/cm3) diikatkan pada timbal sehingga gabungan benda melayang di dalam air. Berapa berat timbal (Rapat massanya 11,3 g/cm3).
35.  Sebuah kubus dari gabus dibebani dengan sepotong logam sehingga melayang dalam aseton. Jika massa logam 77 gram, rapat massa gabus 0,24 g/cm3, rapat massa logam 8,8 g/cm3, rapat massa aseton 0,8 g/cm3. Tentukan rusuk kubus.
36.  Sebongkah es (Rapat massanya 0,9 g/cm3) terapung pada air laut (Rapat massanya 1,03 g/cm3). Jika es yang timbul di permukaan air laut 7,8 dm3. Hitunglah volume es.
37.  Massa jenis es 917 kg/m3. Berapa bagian es terletak di permukaan air.
38.  Sebatang kayu yang massa jenisnya 0,6 g/cm3 terapung di dalam air. Jika bagian kayu yang ada di atas permukaan air 0,2 m3, tentukan volume kayu seluruhnya.
39.  Sebuah kubus dari kayu (Rapat massanya 0,8 g/cm3), Mula-mula dibenamkan ke dalam bejana kemudian dilepas sehingga naik ke permukaan gliserin (Rapat massa 1,25 g/cm3) dan ternyata 200 cm3 dari kayu tersebut berada di permukaan gliserin. Tentukan :
a.       Gaya ke atas kayu pada saat masih berada seluruhnya dalam gliserin.
b.      Gaya naik.
c.       Gaya ke atas setelah benda setimbang.
d.      Rusuk kubus.
40.  Sebuah kawat berbentuk segitiga sama sisi diletakkan perlahan-lahan di atas permukaan zat cair. Tegangan permukaan zat cair 74 dyne/cm. Gaya oleh tegangan permukaan 1,776 dyne. Tentukan tinggi segitiga tersebut.
41.  Sebuah pisau silet uang berukuran 3 cm x 11/2 cm, diletakkan di atas permukaan zat cair. Tegangan permukaan zat cair 72 dyne/cm. Tentukan berat minimum silet tersebut agar tidak tenggelam.
42.  Untuk mengangkat sebuah jarum yang panjangnya 5 cm dari permukaan zat cair, kecuali berat jarum itu sendiri, masih diperlukan gaya sebesar F Newton. Tegangan permukaan zat cair 63,1 dyne/cm. Tentukan F.
43.  Hitunglah tekanan (turunnya tinggi) pipa kapiler berdiameter 0,4 mm dan diletakkan vertikal yang salah satu ujungnya dicelupkan dalam bak yang berisi air raksa. (Rapat massa 13,6 g/cm3) dengan sudut kontak 1500, tegangan permukaan 450 dyne/cm.
44.  Sebuah pipa kapiler dimasukkan tegak lurus ke dalam air raksa. Tegangan permukaan air raksa 0,5 N/m. Selisih tinggi air raksa didalam dan diluar pipa = ½ cm. Diameter kapiler = cm  ;  Rapat massa Hg = 13,6 g/cm3  ;  g = 10 m/det2. Tentukan besarnya sudut kontak antara air raksa dan dinding pipa.
45.  Sebuah sungai lebarnya 5 meter, dengan kedalaman yang rata diberi pintu air sehingga terjadi perbedaan tinggi air di kanan dan di kiri. Tinggi air di kanan 4 meter dan tinggi air di sebelah kiri 3 meter. Jika g = 10 m/det2 dan rapat massa air sungai 1,05 g/cm3. Tentukan perbedaan gaya hidrostatis yang dialami oleh pintu air tersebut.

Soal Balon Udara.
46.  Sebuah balon udara volumenya 400 m3, mengalami gaya naik 2200 N. Tentukan gaya ke atas dan berat total balon (g = 10 m/det2).
47.  Sebuah balon udara bervolume 20 m3. Berisi H2 (Rapat massa 0,09 g/l) berat perlengkapannya 10 kgf. Tentukan berat beban yang dapat diangkut.
48.  Sebuah balon udara mengalami gaya naik 2450 N. Berat total balon 4050 N. Tentukan gaya ke atas dan diameter balon udara tersebut.

 

=========o0o=========












Kunci Jawaban Fluida


01.  0,68 g/cm3   ;  0.68
02.  22,0588 cm3
03.  400 cm3   dan    600 cm3
04.  68,6182 gram
05.  51,7944 galon
06.  1,039 g/cm3
07.  7.600 N/m2   ;   76.000 dyne/cm2
103.360 N/m2   ;   1.033.600 dyne/cm2
08.  618.000 N/m2
09.  104,17 . 104 N/m2
10.  4,3428 . 106 N/m2
11.  30 N
12.  66 N   ;   260 N   ;   143 N
13.  a.  16.000 dyne/cm2   ;   192 N
      b.   8.000 dyne/cm2   ;   64 N   ;   8000 dyne/cm2   ;   48 N
14.  20,89984 N
15.  4.521.562,5 N
16.  45.000 N   ;   40.000 N   ;   34.580 N
17.  1667 N   ;   23374,2857 N
18.   N
19.  8.000 N
20.  48.000 cm2
21.  400 N
22.  10 ton   ;   1 meter
23.  16,5 cm
24.  27,625 cm   ;   0,375 cm
25.  29,7638 cm   ;   0,2362 cm
26.  51,75 p cm3
27.   cm3
28.  397 N
29.  1,8 g/cm3
30.  2 g/cm3
31.  7,5 g/cm3
32.  1.000 cm3
33.  0,0481 cm3
34.  1,646 N
35.  5 cm
36.  61,80 dm3   atau   61,800 cm3
37.  0,083 bagian
38.  0,5 m3
39.  a.  6,9444 N   ;b.  2,5 N   ;c.  4,4444 N   ;d.  8,22 cm
40.  2 cm
41.  648 dyne
42.  631 dyne
43.  2,8655 cm (turun)
44.  135
45.  183.750 N
46.  5.200 N   ;   3.000 N
47.  maksimum 142 N
48.  6.500 N   ;   9,8491 m


Sumber : http://cheatninjasaga-umum.blogspot.com/2013/02/materi-fisika-kelas-xi-dari-semester-1.html

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS
Read User's Comments0
Diposting oleh Unknown
Langganan: Postingan (Atom)