Make You Smarter - Gejala kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler (pipa sempit). Kapilaritas dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi antara zat cair dengan dinding kapiler. Karena dalam pipa kapiler gaya adhesi antara partikel air dan kaca lebih besar daripada gaya kohesi antara partikel-partikel air, maka air akan naik dalam pipa kapiler. Sebaliknya raksa cenderung turun dalam pipa kapiler, jika gaya kohesinya lebih besar daripada gaya adhesinya.

(a) Jika sudut kontak kurang dari 90°, maka permukaan zat cair dalam pipa kapiler naik (b) jika sudut kontak lebih besar dari 90°, maka permukaan zat cair dalam pipa kapiler turun.

Gejala Kapilaritas

Kenaikan atau penurunan zat cair pada pipa kapiler disebabkan oleh adanya tegangan permukaan (γ) yang bekerja pada keliling persentuhan zat cair dengan pipa.

Mengapa permukaan zat cair bisa naik atau turun dalam permukaan pipa kapiler? Gambar diatas menunjukkan zat cair yang mengalami meniskus cekung. Tegangan permukaan menarik pipa ke arah bawah karena tidak seimbang oleh gaya tegangan permukaan yang lain. Sesuai dengan hukum III Newton tentang aksi reaski, pipa akan melakukan gaya yang sama besar pada zat cair, tetapi dalam arah berlawanan. Gaya inilah yang menyebabkan zat cair naik. Zat cair berhenti naik ketika berat zat cair dalam kolam yang naik sama dengan gaya ke atas yang dikerjakan pada zat cair.

w = F

Jika massa jenis zat cair adalah ρ, tegangan permukaan γ, sudut kontak θ, kenaikan zat cair setinggi h, dan jari-jari pipa kapiler adalah r, maka berat zat cair yang naik dapat ditentukan melalui persamaan berikut.

w = m g
w = ρ V g
w = ρ π r² h g

Komponen gaya vertikal yang menarik zat cair sehingga naik setinggi h adalah:

F =(γ cos θ) ( 2 π r) = F = 2 π r γ cos θ

Jika nilai F kita ganti dengan ρ π r² h g,  maka persamaannya menjadi seperti berikut.

Keterangan:

h : kenaikan/penurunan zat cair dalam pipa (m)
γ : tegangan permukaan N/m
θ : sudut kontak (derajat)
ρ : massa jenis zat cair (hg/m³)
r : jari-jari pipa (m)

Gejala kapilaritas banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor, pengisapan air oleh tanaman (naiknya air dari akar menuju daun-daunan melalui pembuluh kayu pada batang) dan peristiwa pengisapan air oleh kertas isap atau kain. Selain menguntungkan gejala kapilaritas ada juga yang merugikan misalnya ketika hari hujan, air akan merambat naik melalui pori-pori dinding sehingga menjadi lembap. Dinding yang lembab terjadi karena gejala kapilaritas.

Make You Smarter - Hukum archimedes memberikan pemahaman kepada kita tentang tekanan yang terjadi pada benda yang diletakan pada zat cair. Hukum archimedes ditemukan oleh ilmuwan berkebangsaan Yunani pada tahun 187-212 SM yang bernama Archimedes. Archimedes adalah seorang penemudan ahli matematika dari Yunani yang terkenal sebagai penemu hukum hidrostatika atau yang sering disebut Hukum Archimedes.

Archimedes 187-212 SM

Hukum Archimedes

Pada saat kita berjalan atau berlari di dalam air, kita tentunya akan merasakan bahwa langkah kita lebih berat dibandingkan jika kitamelangkah di tempat biasa. Gejala ini disebabkan adanya tekanan dari zat cair. Pengamatan ini memunculkan sebuah hukum yang dikenal Hukum , yaitu :

“Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya”

Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang. Benda yang diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. Jadi, telah jelas bahwa berat benda seakan berkurang bila benda dimasukkan ke dalam air. Hal itu karena adanya gaya ke atas yang ditimbulkan oleh air dan diterima benda. Dengan demikian maka resultan gaya antara gaya berat dengan gaya ke atas merupakan berat benda dalam air. Selanjutnya berat disebut dengan berat semu yaitu berat benda tidak sebenarnya karena benda berada dalam zat cair. Benda dalam air diberi simbol W_S.

Hubungan antara berat benda di udara (W), gaya ke atas (F_a) dan berat semu (W_s) adalah :

W_s = W-F_a

dengan:

W_s = berat benda dalam zat cair (Kg⋅m/s²)
W = berat benda sebenarnya (Kg⋅m/s²)
F_a = gaya apung (N)

dan besarnya gaya apung (F_a) dirumuskan sebagai berikut :

F_a = ρ_cair V_b g

dengan:

ρ_cair = massa jenis zat cair (kg/m³)
V_b = volume benda yang tercelup (m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)

Benda Dalam Hukum Archimedes

Bila benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung.

1. Benda Tenggelam

Benda disebut tenggelam dalam zat cair apabila posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada.

Benda Tenggelam

Pada benda tenggelam terdapat tiga gaya yaitu :

W = gaya berat benda
F_a = gaya archimedes
N = gaya normal bidang

Dalam keadaan seimbang maka W = N + F_a  sehingga :

W > F_a
m . g > ρ_ZC . V_b . g
ρ_b . V_b . g > ρ_ZC . V_b . g

ρ_b > ρ_zc

ρ_b = massa jenis benda
ρ_ZC = massa jenis zat cair

2. Benda Melayang

Benda melayang dalam zat cair apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada.

Benda Melayang

Pada benda melayang terdapat dua gaya yaitu: F_a dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = F_a
ρ_b . V_b . g = ρ_ZC . V_b . g

ρ_b = ρ_zc

3. Benda Terapung

Benda terapung dalam zat cair apabila posisi benda sebagian muncul dipermukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair.

Benda Terapung

Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu :Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = F_a
ρ_b . V_b . g = ρ_ZC . V₂ . g
ρ_b . V_b = ρ_ZC . V₂

karena V_b > V₂ maka : ρ_b < ρ_ZC

Penerapan Hukum Archimedes

Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.

Penerapan Hukum Archimedes Untuk Menentukan Massa Jenis Benda

  (ingat hukum archimedes tentang, V_benda = V air)
   karena  

dengan:

V_air = volume air yang dipindahkan
m = massa benda di udara
m_s = massa semu benda (di air)
ρ_benda = massa jenis benda
ρ_air = massa jenis air

Penerapan Hukum Archimedes Dalam Bidang Teknik

Penerapan Hukum Archimedes dalam bidang teknik adalah sebagai berikut.

a) Kran otomatis pada penampungan air

Jika di rumah kita menggunakan mesin pompa air, maka dapat kita lihat bahwa tangki penampungnya harus diletakkan pada ketinggian tertentu. Tujuannya adalah agar diperoleh tekanan besar untuk mengalirkan air. Dalam tangki tersebut terdapat pelampung yang berfungsi sebagai kran otomatis. Kran ini dibuat mengapung di air sehingga ia akan bergerak naik seiring dengan ketinggian air. Ketika air kosong, pelampung akan membuka kran untuk mengalirkan air. Sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, pelampung akan membuat kran tertutup sehingga secara otomatis kran tertutup.

b) Kapal selam

Pada kapal selam terdapat tangki yang jika di darat ia terisi udara sehingga ia dapat mengapung di permukaan air. Ketika kapal dimasukkan ke dalam air, tangki ini akan terisi air sehingga kapal dapat menyelam.

c) Hidrometer

Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Alat ini berbentuk tabung yang berisi pemberat dan ruang udara sehingga akan terapung tegak dan stabil seketika. Hidrometer bekerja sesuai dengan prinsip Hukum Archimedes.

Contoh Soal : Jika sebuah benda dengan massa jenis 0,6 g/cm3 dimasukkan ke dalam air dan volume benda yang terapung 40 cm3, maka hitunglah volume benda tersebut. Pembahasan : Dik : V' = 40 cm3; ρc = 1 g/cm3, ρb = 0,6 g/cm3. Vb = V' + V" ⇒ Vb = 40 + V" Pada keadaan setimbang berlaku : ρc.V" = ρb.Vb ⇒ 1 (V'') = 0,6 (40 + V'') ⇒ V" = 24 + 0,6 V" ⇒ 0,4 V" = 24 ⇒ V" = 60 cm3 Jadi, Vb = 40 + 60 = 100 cm3. Hitunglah gaya apung yang dialami oleh benda bervolume 400 cm3 yang dimasukkan ke dalam air dan berada dalam posisi melayang. Pembahasan : Dik : Vb = 4 x 10-4 m3 ; ρc = 103 kg/m3. FA = ρc.Vb.g ⇒ FA = 103.(4 x 10-4) (10) ⇒ FA = 4 N. Sebuah benda ditimbang di udara beratnya 5 N. Ketika ditimbang dalam air, beratnya seolah-olah 4 N. Hitunglah massa jenis benda tersebut. Pembahasan : Karena diketahui berat di udara dan di air, maka gunakan konsep tenggelam. ρc.Vb.g = Wu − Wc ⇒ 103. Vb (10) = 5 - 4 ⇒ 104 Vb = 1 ⇒ Vb = 10-4 Kita hitung massa di udara dengan rumus : Wu = mu . g ⇒ 5 = mu (10) ⇒ mu = 0,5 kg. Selanjutnya kita peroleh massa jenis benda sebagai berikut : ρb = mu⁄Vb ⇒ ρb = 0,5⁄10-4 ⇒ ρb = 5 x 103 kg/m3 Sebuah balok bermassa jenis 0,6 g/cm3 terapung di atas minyak dengan massa jenis 0,8 g/cm3. Jika tinggi balok yang terapung adalah 4 cm, maka hitunglah tinggi total balok tersebut. Pembahasan : h = h' + h" = 4 + h" hukum archimedes ρc.V" = ρb.Vb ⇒ ρc.A.h" = ρb.A.h ⇒ ρc.h" = ρb.h ⇒ ρc.h" = ρb.(h' + h") ⇒ 0,8 h" = 0,6 (4 + h") ⇒ 0,8 h" = 2,4 + 0,6 h" ⇒ 0,2 h" = 2,4 ⇒ h" = 1,2 cm. Jadi, h = h' + h" = 4 + 1,2 = 1,6 cm. Sebuah gabus terapung di atas air dengan bagian gabus yang berada dalam air sebesar 40% dari volumenya. Di atas air kemudian dituang minyak dengan massa jenis 0,8 g/cm3 sehingga 30% dari volume benda terendam dalam minyak. Hitunglah massa jenis benda tersebut. Pembahasan : Vm = 30% Vb = 0,3 Vb Va = 40% Vb = 0,4 Vb hukum archimedes Fa + Fm = W ⇒ ρa.Va.g + ρm.Vm.g = ρb.Vb.g ⇒ 1 (0,4 Vb) + 0,8 (0,3 Vb) = ρb.Vb ⇒ 0,4 Vb + 0,24 Vb = ρb.Vb ⇒ (0,4 + 0,24) Vb = ρb.Vb ⇒ ρb = 0,64 g/cm3.

Sumber: http://bahanbelajarsekolah.blogspot.co.id/2015/03/soal-dan-pembahasan-hukum-archimedes.html
Content is Courtesy of bahanbelajarsekolah.blogspot.com

Make You Smarter - Jika kita bicara tentang Hukum Pascal, inti dari pengertian hukum pascal adalah keterkaitan antara tekanan yang disebabkan oleh zat cair dalam ruang tertutup. Bunyi Hukum Pascal adalah : Tekanan yang ditimbulkan zat cair didalam ruang tertutup diteruskan secara merata ke segala arah. 

Contohnya, alat semprot obat nyamuk, ketika kita dorong untuk disemprotkan maka air yang keluar dari lubang penyemprot akan sama besar dan sama kuat. Hal ini menunjukkan bahwa air menekan secara merata ke segala arah.

Pascal`s Law

Pemanfaatan Hukum Pascal yang sangat penting dan berguna sekali adalah dalam hal "memanfaatkan gaya yang kecil menghasilkan gaya yang besar contohnya adalah pompa hidrolik. Pompa ini memiliki 2 buah tabung yang luas penampang tabungnya antar keduanya berbeda. Pada tabung kecil dikerjakan dengan gaya F1. Tekanan yang dihasilkan pada cairan adalah p =F1/ A1

dengan A1 adalah luas penampang dari tabung yang kecil. Tekanan sebesar ini kemudian diteruskan ke permukaan cairan dalam tabung yang besar. Gaya yang bekerja pada permukaan cairan dalam tabung besar adalah 

F2 = p A2   

F2 = F1 A2

                 A1

dengan A2 adalah luas penampang tabung besar.

Melihat rumus diatas, maka gaya F2 pada tabung besar dapat diusahakan sebesar mungkin dengan perbandingan A2/A1. Dengan kata lain, luas penampang A2 harus berkali-kali lipat luas penampang A1.

Contoh Penggunaan Rumus Hukum Pascal diatas adalah sebagai berikut :

Luas penampang kecil (A1) adalah = 10 cm2

Luas penampang besar (A2) adalah = 1 m2

Perbandingan antara A2/A1 adalah 1000 kali

Hal ini berarti, dengan mengerjakan gaya F1 = 10 N pada tabung kecil, maka gaya yang dihasilkan dan peroleh pada tabung besar adalah :

F2 = F1

= 10 N x 1.000

= 10.000 N 

Dengan demikian, gaya 10 N yang kalau kita perkirakan mampu untuk digunakan menekan sebuah paku payu payung pada papan, tetapi mampu menghasilkan gaya sebesar 10.000 N yang kira-kira sama dengan berat mobil sedan.

Contoh soal Hukum Pascal :

Pompa hidrolik mempunya luas penampang kecil 10 cm2. Jika gaya 10 N dapat digunakan untuk mengangkat  mobil dengan berat 10.000 N, berapa luas penampang besar?

Jawabannya adalah :

A2 = F1  A1 = 10.000 N  X 10 cm2

        F2                   10 N

= 10.000 cm2

= 1 m2

Penggunaan Hukum Pascal pada berbagai peralatan antara lain :

1. Jembatan Angkat

Contoh penggunaan jembatan angkat ini bisa kita lihat pada bengkel dan tempat pencucian mobil. Dengan diangkatnya mobil maka akan mempermudah perbaikan maupun pembersihan mobil bagian bawah. Didalam reservoir atau bak penampungan cairan jembatan angkat diisi dengan minyak. Diatasnya permukaan minyak terdapat udara yang dimampatkan atau dipadatkan sehingga mempunyai tekanan yang tinggi. Ketika jembatan angkat ini dipergunakan, maka udara yang mampat ini akan meneruskan tekanan kebagian bawah penghisap yang selanjutnya akan mengangkat mobil yang diletakkan diatasnya. Dengan cara seperti ini maka akan dengan mudah mengangkat beban mobil yang berat menjadi mudah dilakukan.

2. Dongkrak Hidrolik

Tau dongkrak kan? Alat ini merupakan alat wajib yang harus tersedia didalam mobil karena akan sangat membantu kita untuk mengganti ban mobil kita ketika bocor. Ketika dongkrak ditekan atau diungkit, maka penghisap kecil akan menekan cairan yang berada di reservoir. Cairan ini akan meneruskan tekanan ke penghisap besar sehingga akan mendorong benda yang ada diatasnya.

3. Benda lain yang mempergunakan prinsip dasar Hukum Pascal adalah, Kempa Hidrolik yang biasanya digunakan untuk memeras buah untuk diambil airnya,  memadatkan kertas dan lain-lain. Digunakan juga pada Dental Chair atau kursi periksa gigi, pompa ban, elevator atau tangga berjalan untuk menaikkan barang atau orang ke pesawat dan lain-lain.

 

Contoh soal hukum Pascal

1. Luas penampang dongkrak hidrolik masing-masing 0,04 m² dan 0,10 m². Jika gaya masukan adalah 5 Newton, berapa gaya keluaran maksimum ?
Pembahasan :
Diketahui :
A₁ = 0,04 m²
A₂ = 0,10 m²
F₁ = 5 N
Ditanya : F₂ ?
Jawab :F₁/A₁ = F₂/A₂
5/0,04 = F₂/0,10
125 = F₂/0,10

F₂ = (125)(0,10) = 12,5 N
2. Jari-jari penampang kecil dongkrak hidrolik adalah 2 cm dan jari-jari penampang besar adalah 25 cm. Berapa gaya yang diberikan pada penampang kecil untuk mengangkat sebuah mobil bermassa 2000 kg ?
Pembahasan :
Diketahui :
r₁ = 2 cm = 0,02 m
r₂ = 25 cm = 0,25 m
A₁ = (3,14)(0,02)² = 0,001256 m²
A₂ = (3,14)(0,25)² = 0,19625 m²
F₂ = w = m g = (2000)(9,8 m/s²) = 19600 N
Ditanya : F₁ ?
Jawab :
F₁/A₁ = F₂/A₂
F₁/0,001256 = 19600/0,19625
F₁/0,001256 = 99.872,6

F₁ = 125,44 N
3. Tekanan gauge maksimum pada dongkrak hidrolik adalah 10 atm. Berapa massa maksimum (kg) yang dapat diangkat jika diameter keluaran adalah 20 cm ?
Pembahasan :
Diketahui :
1 atm = 1,013 x 10⁵ N/m²
p _ukur = 10 atm = (10)(1,013 x 10⁵ N/m²) = 10,13 x 10⁵ N/m²
F₁ = 10,13 x 10⁵ N/m²
A₁ = 1 m²
A₂ = (3,14)(0,10 m)² = 0,0314 m²
Ditanya : F₂ ?
Jawab :
p = F/A atau F₁/A₁ = F₂/A₂
1013000/1 = F₂/0,0314
1.013.000 = F₂/0,0314

F₂ = 31.808 N

Massa maksimum :
w = m g
31.808 = m (9,8)
m = 3.245,7 kg

 

Make You Smarter - Hidrostatika adalah ilmu yang mempelajari tentang fluida yang tidak mengalir / tidak bergerak / statis. Kajiannya mencakup semua kondisi fluida dalam keadaan kesetimbangan yang stabil.

Massa Jenis dan Tekanan dalam Fuida Statis

a. Massa Jenis

massa jenis suatu bahan yang homogen didefinisikan sebagai massa bahan tersebut persatuan volumenya

keterangan :

m = massa benda ( kg )

V = volume benda ( m³)
 

b. Tekanan

tekanan dinyatakan sebagai gaya yang bekerja per satuan luas







keterangan :

P = tekanan ( N.m^-2)

F = gaya tekan ( N )

A = luas permukaan  ( m³)


c. Tekanan Hidrostatika

Zat cair / fuida dalam keadaan diam ( statis ) menghasilkan tekanan yang sama untuk semua titik-titik yang mempunyai kedalaman yang sama yang disebut tekanan hidrostatika. Tekanan tersebut timbul untuk mengimbangi berat fluida yang ada di atasnya yang dirumuskan sebagai berikut :

keterangan :

Ph = tekanan hidrostatika ( N.m^-2)

g   = percepatan grafitasi ( m.s^-2), besar percepatan grafitasi biasanya 10 m.s^-2 atau 9,8 m.s^-2

h   = kedalaman ( m )

apabila fluida terletak pada tempat yang terbuka atau berhubungan dengan udara luar maka fluida tersebut juga akan mendapatkan tekanan udara / atmosfer ( Po ). Suatu titik di dalam fluida dengan kedalaman tertentu mempunyai tekanan total / mutlak yang dirumuskan :

tekanan atmosfer terkadang ditulis dalam satuan atm sedangkan tekanan hidrostatika dalam N.m^-2 maka harus dijadikan dalam satuan yang sama.

1 atm = 1.10⁵ N.m^-2

 Hukum Pascal

Hukum pascal menyatakan bahwa "tekanan yang diberikan pada suatu cairan pada ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama pada semua titik dalam cairan dan dinding bejana".

Secara matematis ditulis :

Sehingga :

lalu dengan prinsip hukum pascal :

 
 





Hubungan gaya pegas dengan gaya hidrostatik zat cair : 
 

 







Hukum Utama Hidrostatika

"Semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam zat cair sejenis memiliki tekanan yang sama"

secara matematis ditulis :

 dengan prinsip persamaan tekanan di atas juga berlaku untuk :

Pengukur Tekanan Sederhana

Selanjutnya dalam sebuah sistem seperti gambar di bawah ini menunjukkan adanya perbedaan tekanan udara dalam kolom udara dibandingkan tekanan udara di luar.....Tekanan dalam kolom udara sesuai dengan rumus tekanan mutlak. Bila zat cair yang digunakan untuk pengisi adalah air raksa (Hg) maka tekanan atmosfer yang ditambahkan dalam satuan cmHg.

jika sisi kanan / yang berhubungan dengan udara luar lebih tinggi dari sisi kiri / yang berhubungan dengan ruang tertutup maka tekanan udara dalam ruangan tersebut = tekanan udara luar ( Po ) + h. dan sebaliknya bila lebih rendah maka tekanan udara dalam ruang tersebut = tekanan udara luar ( Po ) - h.

Hukum Archimedes

"Sebuah benda yang sebagian atau seluruhnya tercelup di dalam suatu zat cair / fluida ditekan ke atas dengan suatu gaya yang besarnya setara dengan berat zat cair / fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut".

Gaya tersebut disebut Gaya tekan ke atas ( Fa )

Gaya Tekan ke Atas

adanya gaya tekan ke atas menyebabkan adanya berat semu benda di dalam air, berat benda di dalam air ( Wa ) = berat benda di udara  ( Wu ) - Fa.

Adanya gaya tekan ke atas juga menyebabkan suatu benda dapat mengalami 3 kondisi yang berbeda :

Mengapung, melayang dan tenggelam

bila diketahui massa jenis benda dan zat cairnya kondisi benda di dalam air juga dapat ditentukan :

• mengapung :  massa jenis benda < massa jenis zat cair
• melayang    :  massa jenis benda = massa jenis zat cair 
• tenggelam   :  massa jenis benda > massa jenis zat cair  

Contoh :
Suatu logam berbentuk balok diukur beratnya dengan neraca pegas menunjukkan berat = 200 N. Kemudian ketika dimasukkan ke dalam bejana yang berisi minyak dan diukur kembali beratnya menunjukkan berat = 180 N. Jika Massa jenis minyak = 800 kg.m^-3 dan percepatan grafitasinya = 10 m.s^-2. Hitunglah massa jenis logam tersebut..!

Diketahui :
Berat di udara = Wu = 200 N
Berat di cairan = Wa = 180 N
Massa jenis minyak = 800 kg.m^-3

percepatan grafitasi = g = 10 m.s^-2.

mula2 kita cari dahulu massa logam tersebut :






kemudian dicari besar gaya tekan ( Fa ) ke atas saat balok logam dimasukkan ke dalam minyak :

dengan diketahui nilai Fa kita cari volume logam tersebut dengan rumus :

 

dengan diketahui massa dan volume logam maka massa jenis logam tersebut dapat dicari :


 

Benda Terapung di atas air

kemudian bila zat cairnya terdiri dari dua jenis.......

yang perlu diingat volume benda yang tercelup maupun  volume benda total satuannya tidak selalu dalam meter kubik (m³) namun bisa dalam pecahan, desimal ataupun persentase.

^{Balon udara}

Balon udara adalah penerapan prinsip Archimedes di udara. Balon udara harus diisi dengan gas yang massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis udara atmosfer sehingga balon udara dapat terbang karena mendapat gaya ke atas, misalnya diisi udara yang dipanaskan. 

Balon udara dapat terbang karena massa jenis gas pengisi balon lebih ringan dari massa jenis udara.....selisih kedua massa jenis inilah yang digunakan dalam perhitungan massa maksimum penumpang balon udara.

^{Kenaikan/Penurunan zat cair dalam pipa kapiler}

Contoh Soal : Tentukanlah tekanan hidrostatis yang dialami oleh seekor ikan yang sedang berenang pada kedalaman 10 meter dari permukaan sungai. Pembahasan : Ph = ρ.g.h ⇒ Ph = 1000 (10) (10) ⇒ Ph = 100.000 N/m2 ⇒ Ph = 105 N/m2 Jika seorang penyelam berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan laut, tentukanlah tekanan total yang dialami penyelam tersebut. Diketahui tekanan udara luar sebesar 105 N/m2. Pembahasan : P = Po + ρ.g.h ⇒ P = 105 + 1000 (10) (15) ⇒ P = 105 + 150.000 N/m2 ⇒ P = 105 + 1,5 x 105 N/m2 ⇒ P = 2,5 x 105 N/m2 Sebuah pipa U diisi dengan minyak dan Raksa. Jika ketinggian raksa h1 adalah 1,6 cm, maka tentukanlah ketinggian minyak (h2 ). Diketahui massa jenis raksa dan minyak berturut-turut adalah 13,6 g/cm3 dan 0,8 g/cm3. tekanan hidrostatis Pembahasan : P1 = P2 ⇒ ρ1.g.h1 = ρ2.g.h2 ⇒ ρ1.h1 = ρ2.h2 ⇒ 13,6 (1,6) = 0,8 h2 ⇒ h2 = 21,76⁄0,8 ⇒ h2 = 27,2 cm. Ke dalam sebuah pipa U dimasukkan air dan minyak sehingga dicapai keadaan stabil seperti pada gambar di bawah ini. Massa jenis air dan minyak berturut-turut adalah 1000 kg/m3 dan 800 kg/m3. Tentukanlah perbedaan ketinggian air dan minyak (Δh). tekanan hidrostatis Pembahasan : Sesuai dengan hukum utama hidrostatik maka : ρ1.h1 = ρ2.h2 ⇒ 1000 (8) = 800 h2 ⇒ h2 = 8000⁄800 ⇒ h2 = 10 cm. Maka selisih tingginya adalah : Δh = h2 - h1 ⇒ Δh = 10 - 8 ⇒ Δh = 2 cm. Dari gambar di bawah ini, tentukanlah persamaan untuk menentukan massa jenis zat cair ketiga (ρ3). Pembahasan : Berdasarkan hukum utama hidrostatis, maka berlaku : PA = PB ⇒ P1 = P2 + P3 ⇒ ρ1.g.h1 = ρ2.g.h2 + ρ3.g.h3 ⇒ ρ1.h1 = ρ2.h2 + ρ3.h3 ⇒ ρ3.h3 = ρ1.h1 − ρ2.h2 Jadi, untuk menghitung massa jenis zat cair ketiga dapat digunakan persamaan berikut : h3 = ρ1.h1 − ρ2.h2 ρ3

Sumber: http://bahanbelajarsekolah.blogspot.co.id/2015/03/soal-dan-pembahasan-tekanan-hidrostatis.html
Content is Courtesy of bahanbelajarsekolah.blogspot.com

Contoh Soal : Tentukanlah tekanan hidrostatis yang dialami oleh seekor ikan yang sedang berenang pada kedalaman 10 meter dari permukaan sungai. Pembahasan : Ph = ρ.g.h ⇒ Ph = 1000 (10) (10) ⇒ Ph = 100.000 N/m2 ⇒ Ph = 105 N/m2 Jika seorang penyelam berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan laut, tentukanlah tekanan total yang dialami penyelam tersebut. Diketahui tekanan udara luar sebesar 105 N/m2. Pembahasan : P = Po + ρ.g.h ⇒ P = 105 + 1000 (10) (15) ⇒ P = 105 + 150.000 N/m2 ⇒ P = 105 + 1,5 x 105 N/m2 ⇒ P = 2,5 x 105 N/m2 Sebuah pipa U diisi dengan minyak dan Raksa. Jika ketinggian raksa h1 adalah 1,6 cm, maka tentukanlah ketinggian minyak (h2 ). Diketahui massa jenis raksa dan minyak berturut-turut adalah 13,6 g/cm3 dan 0,8 g/cm3. tekanan hidrostatis Pembahasan : P1 = P2 ⇒ ρ1.g.h1 = ρ2.g.h2 ⇒ ρ1.h1 = ρ2.h2 ⇒ 13,6 (1,6) = 0,8 h2 ⇒ h2 = 21,76⁄0,8 ⇒ h2 = 27,2 cm. Ke dalam sebuah pipa U dimasukkan air dan minyak sehingga dicapai keadaan stabil seperti pada gambar di bawah ini. Massa jenis air dan minyak berturut-turut adalah 1000 kg/m3 dan 800 kg/m3. Tentukanlah perbedaan ketinggian air dan minyak (Δh). tekanan hidrostatis Pembahasan : Sesuai dengan hukum utama hidrostatik maka : ρ1.h1 = ρ2.h2 ⇒ 1000 (8) = 800 h2 ⇒ h2 = 8000⁄800 ⇒ h2 = 10 cm. Maka selisih tingginya adalah : Δh = h2 - h1 ⇒ Δh = 10 - 8 ⇒ Δh = 2 cm. Dari gambar di bawah ini, tentukanlah persamaan untuk menentukan massa jenis zat cair ketiga (ρ3). Pembahasan : Berdasarkan hukum utama hidrostatis, maka berlaku : PA = PB ⇒ P1 = P2 + P3 ⇒ ρ1.g.h1 = ρ2.g.h2 + ρ3.g.h3 ⇒ ρ1.h1 = ρ2.h2 + ρ3.h3 ⇒ ρ3.h3 = ρ1.h1 − ρ2.h2 Jadi, untuk menghitung massa jenis zat cair ketiga dapat digunakan persamaan berikut : h3 = ρ1.h1 − ρ2.h2 ρ3

Sumber: http://bahanbelajarsekolah.blogspot.co.id/2015/03/soal-dan-pembahasan-tekanan-hidrostatis.html
Content is Courtesy of bahanbelajarsekolah.blogspot.com

Make You Smarter - Susunan seri ataupun susunan paralel pegas pada dasarnya memiliki tujuan tertentu. Susunan seri bertujuan untuk memperkecil konstanta pegas sehingga pertambahan panjang yang dialami sistem pegas akan lebih besar, sedangkan susunan paralel bertujuan untuk memperbesar konstanta pegas sehingga pertambahan panjang sistem pegas lebih kecil dibandingkan dengan susunan seri. Pada susunan seri pertambahan panjang sistem pegas sama dengan jumlah pertambahan panjang masing-masing pegas sedangkan pada susunan paralel, masing-masing pegas mengalami pertambahan panjang yang sama besar yaitu sama dengan pertambahan panjang sistem pegasnya. Elastisitas – Susunan Seri dan Paralel Pegas
Enam buah pegas identik dengan konstanta elastisitas masing-masing 85 N/m disusun secara paralel. Tentukanlah konstanta pegas pengganti dari rangkaian tersebut.
Pembahasan
Diketahui : k1 = k2 = k3 = 85 N/m.
kp = k1 + k2 + k3
⇒ kp = 85 + 85 + 85
⇒ kp = 255 N/m.
Tiga buah pegas masing-masing memiliki konstanta pegas 100 N/m, 200 N/m, dan 400 N/m. Jika ketiga pegas tersebut dirangkai secara seri, maka tentukanlah konstanta pegas penggantinya.
Pembahasan
Diketahui : k1 = 100 N/m; k2 = 200 N/m; k3 = 400 N/m.
1/ks = 1/k1 + 1/k2 + 1/k3
⇒ 1/ks = 1/100 + 1/200 + 1/400
⇒ 1/ks = (4 + 2 + 1) / 400
⇒ 1/ks = 7/400
⇒ ks = 400/7
⇒ ks = 57,1 N/m.
Berikut ini merupakan ringkasan rumus untuk susunan pegas :

3.Dua buah pegas yang memiliki konstanta pegas 100 N/m dan 400 N/m disusun secara seri kemudian susunan tersebut diberi beban bermassa 500 gram yang digantung di bagian bawahnya. Tentukanlah :
a. Konstanta pegas pengganti
b. Pertambahan panjang sistem pegas
Pembahasan
Konstanta pegas pengganti
Diketahui : k1 = 100 N/m; k2 = 400 N/m.
1/ks = 1/k1 + 1/k2
⇒ 1/ks = 1/100 + 1/400
⇒ 1/ks = (4 + 1) / 400
⇒ 1/ks = 5/400
⇒ ks = 400/5
⇒ ks = 80 N/m.
Pertambahan panjang
Diketahui : m = 500 gr = 0,5 kg, maka F = m.g = 5 N
F = ks ΔL
⇒ ΔL = F/ks
⇒ ΔL = 5/80
⇒ ΔL = 0,062 m
⇒ ΔL = 6,2 cm.
Tentukanlah pertambahan panjang sistem pegas bila dua buah pegas yang memiliki konstanta pegas masing-masing 200 N/m dan 500 N/m disusun secara seri dan diberi beban sebesar 1 kg.
Pembahasan
Diketahui : k1 = 200 N/m; k2 = 500 N/m; F = 1 (10) = 10 N.
1/ks = 1/k1 + 1/k2
⇒ 1/ks = 1/200 + 1/500
⇒ 1/ks = (5 + 2) / 1000
⇒ 1/ks = 7/1000
⇒ ks = 1000/7
⇒ ks = 142,85 N/m.
F = ks ΔL
⇒ ΔL = F/ks
⇒ ΔL = 10/142,85
⇒ ΔL = 0,07 m
⇒ ΔL = 7 cm.
Tiga buah pegas identik disusun secara paralel dan diberi beban sebesar 30 Newton yang digantung pada ujung bagian bawah pegas. Jika beban menyebabkan sistem pegas bertambah panjang 10 cm, maka tentukanlah konstanta masing-masing pegas.
Pembahasan
Diketahui : k1 = k2 = k3 = k ; F = 30 N ; ΔL = 10 cm = 0,1 m.
kp = k1 + k2 + k3
⇒ kp = k + k + k
⇒ kp = 3k
F = kp ΔL
⇒ kp = F/ΔL
⇒ 3k = 30/0,1
⇒ 3k = 300
⇒ k = 100 N/m.
Jadi, konstanta masing-masing pegas 100 N/m.
Sebuah sistem pegas yang terdiri dari 5 buah pegas yang disusun secara seri diberi beban 0,5 kg di bagian ujung bawahnya sehingga mengalami pertambahan panjang sebesar 12,5 cm. Jika kelima pegas tersebut identik sehingga memiliki konstanta yang sama besar, maka tentukanlah konstanta masing-masing pegas.
Pembahasan
Diketahui : k1 = k2 = k3 = k4 = k5 = k ; F = 5 N ; ΔL = 12,5 cm = 0,125 m.
1/ks = 1/k1 + 1/k2 + 1/k3 + 1/k4 + 1/k5
⇒ 1/ks = 1/k + 1/k + 1/k + 1/k + 1/k
⇒ 1/ks = 5/k
⇒ ks = k/5
F = ks ΔL
⇒ ks = F/ΔL
⇒ k/5 = 5/0,125
⇒ k = 25/0,125
⇒ k = 200 N/m.
Jadi, konstanta masing-masing pegas 200 N/m.
Seorang murid ingin membuat sistem pegas yang terdiri dari dua pegas untuk menahan beban sebesar 2 kg. Ia memiliki sebuah pegas dengan konstanta 400 N/m dan satu pegas lagi sedang ia pilih. Jika pertambahan panjang sistem pegas yang diperbolehkan adalah 10 cm, maka tentukanlah konstanta pegas lainnya yang dibutuhkan murid tersebut.
Pembahasan
Diketahui : k1 = 400 N/m; ΔL = 10 cm = 0,1 m; F = 20 N.
F = ks ΔL
⇒ ks = F/ΔL
⇒ ks = 20/0,1
⇒ ks = 200 N/m.
1/ks = 1/k1 + 1/k2
⇒ 1/ks = 1/400 + 1/k2
⇒ 1/200 = 1/400 + 1/k2
⇒ 1/200 – 1/400 = 1/k2
⇒ 1/k2 = (2 – 1)/400
⇒ 1/k2 = 1/400
⇒ k2 = 400 N/m.
Jadi, murid tersebut membutuhkan pegas dengan konstanta 400 N/m.
Tiga buah pegas disusun seri-paralel dan di bagian bawahnya digantungi beban seberat W seperti gambar di bawah ini. Jika ketiga pegas tersebut memiliki konstanta yang sama yaitu 200 N/m dan mengalami pertambahan panjang 2 cm, maka tentukanlah berat beban yang digantungkan.

Pembahasan
Pada gambar jelas terlihat bahwa pegas 1 dan pegas 2 disusun secara paralel kemudian disusun seri dengan pegas 3. Oleh karena itu kita dapat menghitung konstanta pegas pengganti pada susunan paralel terlebih dahulu.
kp = k1 + k2
⇒ kp = 200 + 200
⇒ kp = 400 N/m.
1/ks = 1/kp + 1/k3
⇒ 1/ks = 1/400 + 1/200
⇒ 1/ks = 3/400
⇒ ks = 400/3
⇒ ks = 133,3 N/m
W = F = ks ΔL
⇒ W = 133,3 (0,02)
⇒ W = 2,6 N
Jadi gaya berat beban adalah 6 N.
Empat buah pegas identik disusun secara seri-paralel seperti gambar di bawah ini. Jika konstanta masing-masing pegas adalah 500 N/m dan beban 40 N, tentukanlah pertambahan panjang sistem pegas tersebut.

Pembahasan
Diketahui : k1 = k2 = k3 = k4 = 500 N/m; F = W = 40 N.
kp = k1 + k2 + k3
⇒ kp = 500 + 500 + 500
⇒ kp = 1500 N/m.
1/ks = 1/kp + 1/k4 ⇒ 1/ks = 1/1500 + 1/500
⇒ 1/ks = (1 + 3)/1500
⇒ 1/ks = 4/1500
⇒ ks = 1500/4
⇒ ks = 375 N/m.
F = ks ΔL
⇒ ΔL = F/ks
⇒ ΔL = 40/375
⇒ ΔL = 0,106 m
⇒ ΔL = 10,6 cm.
Dua buah pegas yang memiliki konstanta berbeda diberi beban yang sama berat yaitu 20 N. Jika pegas pertama memiliki konstanta pegas 200 N/m sedangkan pegas kedua memiliki konstanta pegas 300 N/m, maka tentukanlah perbandingan pertambahan panjang pegas pertama dibandin pegas kedua.
Pembahasan
Diketahui : k1 = 200 N/m; k2 = 300 N/m; F = 20 N
ΔL = F/ks
Karena kedua pegas diberi beban yang sama, maka perbandingan pertambahan panjangnya hanya diperngaruhi oleh konstanta pegas.
⇒ ΔL1/ΔL2 = k2/k1
⇒ ΔL1/ΔL2 = 300/200
⇒ ΔL1/ΔL2 = 3/2
Keterangan : Perhatikan rumus ΔL = F/ks, karena pertambahan panjang berbanding terbalik dengan konstanta pegas maka ΔL1/ΔL2 = k2/k1.

Ketika sebuah pegas diberi beban pada salah satu ujungnya dan ujung yang lain dalam keadaan terikat, sehingga ia mengalami gaya tarik sebesar gaya berat beban, maka pegas akan mengalami pertambahan panajng. Pertambahan panjang yang dialami oleh sebuah pegas dalam kondisi seperti itu berbanding lurus dengan besar gaya berat beban yang diberikan pada salah satu ujungnya. Berdasarkan hukum Hooke, jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka perubahan panjang pegas sebanding dengan gaya pegas pemulih. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut : Hukum Hooke F = - k Δx = - k ΔL dengan : F = gaya pegas pemulih k = konstanta pegas Δx = ΔL = pertambahan panjang pegas Tanda negatif untuk menunjukkan bahwa arah gaya pemulih selalu berlawanan dengan arah gerak pegas. susunan pegas Susunan Seri Pegas Ketika dua buah (atau beberapa) pegas disusun secara seri, maka akan berlaku beberapa sifat sebagai berikut : Gaya yang bekerja pada pegas-pegas tersebut adalah sama yaitu sebesar gaya berat beban. F1 = F2 = W = m.g Pertambahan panjang total adalah jumlah pertambahan panjang yang dialami oleh masing-masing pegas. ΔL = ΔL1+ ΔL2. Dari kedua sifat di atas, maka konstanta pegas pengganti pada susunan seri adalah sebagai berikut : Dari F = k ΔL → ΔL = F/k ⇒ ΔL = ΔL1 + ΔL2 ⇒ F/kp = F1/ k1 + F2/k2 Karena F = F1 = F2 = W, maka persamaan di atas menjadi : ⇒ W/kp = W/k1 + W/k2 ⇒ W/kp = (1/ k1 + 1/k2) W ⇒ 1/kp = 1/ k1 + 1/k2. Susunan Paralel Pegas Ketika dua buah pegas disusun secara paralel, maka akan berlaku beberapa sifat sebagai berikut : Gaya yang bekerja pada pegas-pegas tersebut adalah jumlah gaya yang berkerja pada masing-masing pegas. F = W = F1 + F2 Pertambahan panjang total pada susunan paralel adalah sama dengan pertambahan panjang yang dialami oleh masing-masing pegas. ΔL = ΔL1 = ΔL2. Dari kedua sifat di atas, maka konstanta pegas pengganti pada susunan paralel adalah sebagai berikut : Dari F = k ΔL ⇒ F = F1 + F2 ⇒ kp ΔL = k1 ΔL1 + k2 ΔL2 Karena ΔL = ΔL1 = ΔL2 , maka persamaan di atas menjadi : ⇒ kp ΔL = k1 ΔL + k2 ΔL ⇒ kp ΔL = ( k1 + k2) ΔL ⇒ kp = k1 + k2.

Sumber: http://bahanbelajarsekolah.blogspot.co.id/2014/12/susunan-seri-dan-paralel-pegas.html
Content is Courtesy of bahanbelajarsekolah.blogspot.com