Laporan Praktikum Fisika SMA – Fluida Dinamis

Praktikum Fluida Dinamis

A. Tujuan Praktikum

Mengetahui perbedaan laju air keluar dari tiap-tiap lubang tersebut.

B. Kajian Pustaka

Sebelumnya kita harus mengetahui apa itu fluida. Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat cair, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir.

Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan 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 ini dapat kita bagi menjadi dua bagian yakni:

1. Fluida statis
2. Fluida Dinamis

Adapun pengertian dari Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.

Contoh fenomena fluida statis dapat dibagi menjadi statis sederhana dan tidak sederhana. Contoh fluida yang diam secara sederhana adalah air di bak yang tidak dikenai gaya oleh gaya apapun, seperti gaya angin, panas, dan lain-lain yang mengakibatkan air tersebut bergerak. Contoh fluida statis yang tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan seragam pada tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar sungai.

Sifat- Sifat Fluida

Sifat fisis fluida dapat ditentukan dan dipahami lebih jelas saat fluida berada dalam keadaan diam (statis). Sifat-sifat fisis fluida statis ini di antaranya, massa jenis, tegangan permukaan, kapilaritas, dan viskositas.

1.      Massa Jenis

Pernahkah Anda membandingkan berat antara kayu dan besi? Benarkah pernyataan bahwa besi lebih berat daripada kayu? Pernyataan tersebut tentunya kurang tepat, karena segelondong kayu yang besar jauh lebih berat daripada sebuah bola besi. Pernyataan yang tepat untuk perbandingan antara kayu dan besi tersebut, yaitu besi lebih padat daripada kayu. Anda tentu masih ingat, bahwa setiap benda memiliki kerapatan massa yang berbeda-beda serta merupakan sifat alami dari benda tersebut. Dalam Fisika, ukuran kepadatan (densitas) benda homogen disebut massa jenis, yaitu massa per satuan volume. Jadi massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air).

Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3)

Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama.

Secara matematis, massa jenis dituliskan sebagai berikut.

ρ = m/V

  dengan:

    m = massa (kg atau g),

    V = volume (m³ atau cm³), dan

    ρ = massa jenis (kg/m³ atau g/cm³).

Jenis beberapa bahan dan massa jenisnya dapat dilihat pada Tabel berikut.

Tabel Massa Jenis atau Kerapatan Massa (Density)

Bahan	Massa Jenis (g/cm3)	Nama Bahan	Massa Jenis (g/cm3)
Air	1,00	Gliserin	1,26
Aluminium	2,7	Kuningan	8,6
Baja	7,8	Perak	10,5
Benzena	0,9	Platina	21,4
Besi	7,8	Raksa	13,6
Emas	19,3	Tembaga	8,9
Es	0,92	Timah Hitam	11,3
Etil Alkohol	0,81	Udara	0,0012

C. Alat dan Bahan

1. Botol ukuran 1,5 L dengan diameter 9 cm
2. Solder / Paku
3. Penggaris
4. Plester
5. Gunting / Cutter
6. Spidol

D. Langkah Kerja

1. Ukurlah seberapa tinggi botol yang diperlukan dari permukaan air/dari atas. Dalam praktikum ini, dibuat empat lubang dimana masing-masing memiliki jarak 3,6 cm. Sehingga didapat tinggi botol yang digunakan setinggi 18 cm. Karena, botol yang dipakai tingginya lebih dari 18 cm, guntinglah sisanya tersebut.
2. Untuk melubangi botol, kami menggunakan paku yang telah dipanaskan dan diameter lubangnya masing-masing dibuat sama yaitu 0,5 cm.
3. Tulislah daerah interval lubang dengan spidol. Karena ada 4 lubang maka ada 5 daerah interval (patokannya dari atas) yaitu h₁ , h₂ , h₃ , h₄ , h₅ .
4. Tutuplah tiap-tiap lubang dengan menggunakan plester.
5. Masukkan air ke dalam botol tersebut sampai penuh. Lalu, bukalah plester yang menutup lubang misalnya lubang pertama (daerah interval h₁) pada botol tersebut .
6. Hitung waktu yang diperlukan air keluar setinggi interval dari lubang yang dibuka plesternya tersebut.
7. Ulangi langkah 5-6 pada lubang yang lain misalnya lubang kedua, ketiga dan keempat.

E. Hasil Pengamatan

Sketsa Gambar

Tabel Pengamatan dan Perhitungan

Diketahui à      A   = πd²  = 3,14 . 9² =  254,34 = 63.585 cm²

Lubang Botol ke-	Volume Air (A.h)	t Air Keluar	Debit Air (Q = V/t)	Laju Air (v = Q/A)
1. (h = 3,6 cm)	= 63.585 . 3,6 = 228,906 cm3	27 s	= 228,906 /27 = 8,478 cm3/s	=   8,478/63.585 =   0,13
2. (h = 7,2 cm)	= 63.585 . 7,2 = 457,812 cm3	48 s	=    457,812/48 =   9, 537 cm3/s	=   9, 537/63.585 =   0,15
3. (h=10,8 cm)	= 63.585 . 10,8= 686, 718 cm3	58 s	=    686,718/58 =   11,839 cm3/s	=   11,839/63.585 =   0,18
4. (h = 14,4 cm)	= 63.585 . 14,4= 915.624 cm3	61 s	=    915.624/61 =   15,010 cm3/s	=   15,010/63.585 =   0,23

F. Pembahasan

Posisi paling bawah (lubang ke-4 dengan ketinggian 14,4 cm) memiliki tekanan paling besar dibanding posisi diatasnya (Lubang ke-1, 2 dan 3),  hal inilah yang menyebabkan air yang keluar melalui lubang paling bawah memiliki laju air yang besar dibanding lubang lainnnya.

Pembahasan (Perhitungan)

Laju air diperoleh dengan mencari terlebih dahulu debit air dengan rumus :

Q = V/t

Q : Debit air (m³)
V : volume air (cm³)
t : waktu air mencapai volume tersebut (s)     

lalu, subtitusikan nilai Q untuk mendapatkan laju air dengan rumus :

Q    = A.v                                        

v     =  Q                                         

          A                            

A       = Luas penampang (cm²)                      

v        = Laju air (cm/s)                                

G. Kesimpulan

Dari praktikum ini, didapati bahwa lubang keempat atau lubang yang posisinya paling rendah memiliki laju air yang lebih cepat dibandingkan dengan yang lain. Hal ini dikarenakan pada posisi paling rendah, tekanan yang dialaminya lebih besar daripada posisi paling atas. Sehingga, dengan tekanan yang besar membuat aliran fluida mengalir lebih cepat.