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. Menurut Streeter (1996:1) "fluida adalah
zat yang berubah bentuk secara kontinu (terus – menerus) bila terkena tegangan
geser, betapapun kecilnya tegangan geser itu".
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.
Fluida juga memiliki
Berat jenis yang dilambangkan dengan γ (gamma) dan gravitasi jenis, menurut
Munson (2003:15) "berat jenis dari sebuah fluida, dilambangkan dengan γ
(gamma), didefinisikan sebagai berat fluida persatuan volume". Berat jenis
berhubungan dengan kerapatan melalui persamaan :
Gravitas jenis sebuah fluida dilambangkan dengan SG. Menurut Munson
(2003:15)" gravitasi jenis sebuah fluida didefinisikan sebagai
perbandingan kerapatan fluida tersebut dengan kerapatan air pada sebuah
temperatur tertentu".
APLIKASI FLUIDA
PADA BALON UDARA
Usaha Andy Eloson dan colin Prescot
memecahkan rekor penjelajahan udara patut diacungi jempol. Misinya menjelajah
batas atmosfer dengan balon udara bukan hal yang mustahil. Keberhasilan mereka
tentu melengkapi catatan sejarah perjalanan balon udara sejak kakak beradik
Joseph dan Etienne Montgolfier melakukan penerbangan dengan balon di Annonay,
Perancis, 5 Juni 1783.
Dulu balon udara
terbuat dari kertas atau sutra berminyak, kemudian berkembang. Namun yang
paling fenomenal adalah penemuan karet sebagai bahan baku pembuatan balon.
Bahkan, dengan bahan karet saja tak cukup, lantas ditemukan balon dengan
menggunakan lapisan tekstil.
Balon udara mengembang
karena diisi udara panas. Ada pula yang menggunakan gas batu bara atau
hidrogen. Dengan begitu balon akan melayang bebas di udara. Untuk menaikkan
atau menurunkan balon dapat dilakukan dengan menambah atau mengurangi gas yang
mengisi ruang balon.
Tapi, tahukah kamu
bahwa apa yang terjadi hingga balon naik atau turun sesungguhnya mengikuti
hukum Archimedes. Persisnya begini : “gaya
apung yang diterima oleh suatu benda yang melayang di suatu fluida sama dengan
berat fluida yang dipindahkannya.”
Prinsip ini juga
menjelaskan fenomena tentang kapal baja yang bobotnya begitu berat, namun mampu
mengapung di laut. Jika makin banyak orang yang naik ke kapal maka kapal akan
semakin terbenam dalam air. Kapal itu juga memindahkan semakin banyak air
sampai berat air yang dipindahkan sama dengan berat kapal termasuk isinya.
Balon menggunakan
prinsip yang sama. Hanya saja, karena kita menginginkan balon naik ke udara dan
melayang pada ketinggian tertentu, maka ynag dilakukan adalah mengisi balon
sehingga berat udara yang dipindahkan lebih berat dari berat balon. Hingga
kemudian mencapai titik ketinggian yang diinginkan.
Untuk mencapai hal
tersebut, prinsip kimia mengajarkan kita tentang mengisi balon dengan gas yang
massa molekulnya lebih kecil dari massa rata-rata di udara atau dengan gas
panas. Tidak semua gas memenuhi persyaratan itu, apalagi jika ada pertimbangan
harga dan keselamatan. Beberapa di antaranya adalah gas Hidrogen(H2) dan Helium
(He).
Sekarang kita andaikan
sebuah balon udara yang memiliki volume 2.250 meter kubik. Balon tersebut
kira-kira akan memindahkan udara yang massanya sekitar 2.650 kilogram (pada
tekanan 1 atm dan suhu 25 derajat Celsius). Kita bisa menghitungnya dengan
menggunakan persamaan gas ideal pV=nRT dan menggunakan massa molekul relatif
rata-rata udara yang dianggap 80% Nitrogen (N2) dan 20% Oksigen (O2).
Jika balon udara diisi
dengan udara yang suhu dan tekanannya sama (25 derajat Celsius dan 1 atm),
balon tidak akan naik karena kini berat udara yang dipindahkan sama dengan
berat udara dalam balon. Seandainya kita panaskan udara dalam balon sampai
sekitar 100 derajat Celcius, maka massa udara dalam balon dengan volume 2.250
meter kubik itu kini menjadi sekitar 2.100 kilogram alias lebih ringan dari
massa udara yang dipindahkan.
Lantas, bagaimana untuk
suhu atmosfer, massa balon dan muatan , serta suhu gas panas dalam balon yang
berbeda? Tentu kita bisa bermain-main dengan berbagai angka pada tiga besaran
di atas. Namun, yang pasti ada hal lain yang harus diperhatikan, yaitu tekanan
atmosfer yang bergantung pada altitude. Semakin tinggi dari permukaan laut,
semakin rendah tekanan atmosfer, penurunannya secara eksponensial. Hal ini akan
mempengaruhi nilai berat udara yang dipindahkan.
alon 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
0 komentar:
Posting Komentar