Halaman
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN2FLUIDA STATISFISIKA KELAS XI PENYUSUNKusrini,S.Pd,M.PdSMA NEGERI 9 BEKASI
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN3DAFTAR ISIPENYUSUN................................................................................................................................................2DAFTAR ISI...............................................................................................................................................3GLOSARIUM..............................................................................................................................................4PETA KONSEP..........................................................................................................................................5PENDAHULUAN......................................................................................................................................6A. Identitas Modul..............................................................................................................6B. Kompetensi Dasar..........................................................................................................6C. Deskripsi Singkat Materi...............................................................................................6D. Petunjuk Penggunaan Modul.........................................................................................6E. Materi Pembelajaran......................................................................................................7KEGIATAN PEMBELAJARAN 1..........................................................................................................8TEKANAN HIDROSTATIS, HUKUM PASCAL, DAN HUKUM ARCHIMEDES.......................8A.Tujuan Pembelajaran.....................................................................................................8B.Uraian Materi.................................................................................................................8C.Rangkuman..................................................................................................................14D.Penugasan Mandiri......................................................................................................14E.Latihan Soal.................................................................................................................15F.Penilaian Diri...............................................................................................................17KEGIATAN PEMBELAJARAN 2........................................................................................................19KAPILARITAS DAN VISKOSITAS.....................................................................................................19A.Tujuan Pembelajaran...................................................................................................19B.Uraian Materi...............................................................................................................19C.Rangkuman..................................................................................................................24D.Latihan Soal.................................................................................................................24E.Penilaian Diri...............................................................................................................26EVALUASI................................................................................................................................................27DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................................................30
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN4GLOSARIUMTekanan:Gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang tersebutTekanan hidrostatis:Tekanan zat cair yang hanya disebabkan berat zat cair itu sendiriHukum pokok hidrostatika:Semua titik yang terletak pada satu bidang datar didalam satu jenis zat cair memiliki tekanan yang sama besarPrinsip Pascal:Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan kesegala arah sama besarGaya Apung:Gaya yang arahnya keatas yang diberikan oleh fluida kepada bendayang tercelup sebagian atau seluruhnya dalam fluida. Hukum Archimides Gaya apung yang dialami oleh bendaHukum Archimides:Gaya apung yang dialami oleh benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair sama dengan berat fluida yang dipindahkan.Mengapung:Kondisi benda dimana sebagian benda berada di permukaan zat cairMelayang:Kondisi benda dimana seluruh benda berada di dalam fluida tetapi tidak menyentuh dasar fluidaTenggelam:Kondisi benda dimana seluruh benda berada di dalam fluida dan menyentuh dasar fluidaTegangan Permukaan:Kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh selaput yang elastisSudut kontak:Sudut yang dibentuk oleh lengkungan zat cair dalam pipa kapiler terhadap dinding pipa kapilerGaya Adhesi:Gaya tarik menarik antara partikel-partikel tidak sejenisGaya Kohesi:Gaya tarik menarik antara partikel-partikel sejenisKecepatan Terminal:Kecepatan tetap dan terbesar yang dialami oleh benda didalam fluida kentalKapilaritas:Peristiwa naik atau turunnya zat cair didalam pipa kapiler (pipa sempit)Viskositas:Kekentalan suatu fluida
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN5PETA KONSEPFLUIDA STATISTEKANANTEKANAN HIDROSTATISHUKUMHUKUM POKOK HIDROSTATISPASCALARCHIMEDESTEGANGAN PERMUKAANKAPILARITASSUDUT KONTAKVISKOSITAS
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN6PENDAHULUANA. Identitas ModulMata Pelajaran: FISIKAKelas:XIAlokasi Waktu:8 JP(2 kali pembelajaran )Judul Modul:FLUIDASTATISB. Kompetensi Dasar3.3Menerapkan hukum-hukum fluida statik dalam kehidupan sehari-hari4.3Merancang dan melakukan percobaan yangmemanfaatkan sifat-sifat fluida statik, berikut presentasi hasilpercobaandan pemanfaatannyaC. Deskripsi Singkat MateriSemangat belajar.Semoga kita semua selalu sehat dan dalam lindungan Allah SWT. Dalam modul ini kalian akan mempelajari konsep dasar fluida statis, yang didalamnya meliputi konsep tekanan hidrostatis,Hukum Hidrostatika, Hukum archimides, Hukum Pascal, konsep tegangan permukaan pada zat cair, kapilaritas dan viskositas. Setelah mempelajari materi dalam modul ini diharapkan kalian dapat menerapkan konsep yang telah dipelajari dalam menyelesaikan masalah dalam kehidupan sehari hari. Sebagai prasyarat atau bekal dasar agar bisa mempelajari modul ini dengan baik, maka kalian diharapkan sudah mempelajari: konsep hukum Newton , konsep energi kinetic, energi potensial, hukum kekekalan energi, dan konsep perubahan bentuk benda.D. Petunjuk Penggunaan Modul1.Pahami setiap konsep yang disajikan pada uraian materi yang disajikan dan contoh soal pada tiap kegiatan belajar dengan baikdan cermat2.Jawablah dengan benar soal tes formatif yang disediakan pada tiap kegiatan belajar.3.Jika terdapat tugas untuk melakukan kegiatan praktek, maka bacalah terlebih dahulu petunjuknya, dan bila terdapat kesulitan tanyakan pada guru
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN7E.Materi PembelajaranModul ini terbagi menjadi 2kegiatan pembelajarandandi dalamnya terdapat uraian materi, contoh soal, soal latihan dan soal evaluasi.Pertama :Tekanan Hidrostatis, Hukum Pascal dan Hukum ArchimedesKedua : Tegangan Permukaan, Kapilaritas dan Viscositas
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN8KEGIATAN PEMBELAJARAN 1TEKANAN HIDROSTATIS, HUKUM PASCAL, DAN HUKUM ARCHIMEDESA.Tujuan PembelajaranSetelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkanpeserta didik mampu:1.mengaplikasikan Hukum Hidrostatika dalam menyelesaikan permasalahan;2.menerapkan Konsep Tekanan Hidrotatis untuk menyelesaikan suatu permasalahan;3.menerapkan Hukum Pascal untukmenyelesaikan suatu permasalahan; dan4.mengaplikasikan Hukum Archimedes dalam menyelesaikan permasalahan dalam kehidupan sehari-hari.B.Uraian Materi1.Konsep Fluida Pada waktu di sekolah tingkat pertama, telah dikenalkan ada tiga jenis wujud zat, yaitu: zat padat, zat cair dan gas. Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan. Fluida secara umum dibagi menjadi dua macam, yaitu fluida tak bergerak (hidrostatis) dan fluida bergerak (hidrodinamis). Pada modul ini kita akan fokus pada pembahasan fluida yang tidak bergerak (hidrostatis) atau fluida statis.2.TekananTekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang itu. Dan secara matematis dirumuskan sebagai berikut: P = 𝐹𝐴Keterangan:P = tekanan ( Pascal= N/m2)F = Gaya (N)A = Luas permukaan (m2)3.Tekanan HidrostatisMakin tinggi zat cair dalam wadah, maka makin berat zat cair itu, sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair pada dasar wadah. Dengan kata lain pada posisi yang semakin dalam dari permukaan, maka tekanan hidrostatis yang dirasakan semakin besar.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN9Dan tekanan hidrostatis tersebut dirumuskan sebagai berikut:Ph= ρf.g.hKeterangan :Ph= tekanan hidrostatis ( Pa)ρf= massa jenis fluida (kg/m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)4.Hukum HidrostatikaHukum pokok hidrostatika “semua titik yang terletak pada kedalaman yang sama maka tekanan hidrostatikanya sama.”Jadi semua titik yang terletak pada bidang datar didalam satu jenis zat cair memiliki tekanan yang sama, ini dikenal dengan hukum pokok hidrostatika dan tekanan ini disebut dengan tekanan hidrostatis.Phidrostatis di titik A = P hidrostatis di titik BContoh soal1.Seorang penyelam pada kedalaman 3 m, massa jenis air 1000 kg/m3, konstanta gravitasi pada tempat tersebut adalah 10 N/kg. Berapa besar tekanan hidrostatis yang dialami penyelam tersebut ?Pembahasan Diketahuih = 3 mρ = 1000 kgm-3g = 10 ms-2Ditanyakan ?P h ..?Ph= ρf.g.h
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN10= 1000 x 10 x 3= 30.000 Pa= 30 KPa5.Hukum Pascaldan PenerapannyaPrinsip Pascal mengatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segalaarah, Sebagai contoh sederhana aplikasi dari hukum Pascal adalah dongkrak hidrolik.Perhatikan gambar mekanisme hidrolik diatas. Karena cairan tidak dapat ditambahkan ataupun keluar dari sistem tertutup, maka volume cairan yang terdorong di sebelah kiri akan mendorong piston (silinder pejal) di sebelah kanan ke arah atas.Dengan menggunakan prinsip Pascal, berlaku hubungan, secara matematis: P1 = P2𝐹1𝐴1= 𝐹2𝐴2Keterangan P1 = tekanan pada penampang 1(Pa)P2 = tekanan pada penampang 2(Pa)F1= gaya pada penampang 1 (N)F2= gaya pada penampang 2 (N)A1 = luas penampang 1(m2)A2 = luas penampang 2 (m2)Penerapan dalam kehidupan sehari-hari, yang menggunakan prinsip hukum Pascal antara lain dongkrak hidrolik, pompa hidrolik ban sepeda, mesin hidrolik pengangkat mobil, mesin pengepres hidrolik, dan rim piringan hidrolik.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN11Contoh Soal Perhatikan gambar berikut !Sebuah pengungkit hidrolik digunakan untuk mengangkat mobil. Udara bertekanan tinggi digunakan untuk menekanpiston kecil yang memiliki jari-jari 5 cm. Takanan yang diterima diteruskan oleh cairan didalam sistem tertutup ke piston besar yang memiliki jari-jari 15 cm. Berapa besar gaya yang harus diberikan udara bertekan tinggi untuk mengangkat mobil yang memiliki berat sebesar 13.300 N? Pembahasan:Dengan menggunakan rumus hukum Pascaldapat dicari nilai gaya yang diperlukan:Sehingga didapat:= 1.480 N6.Hukum ArchimedesHukum Archimedes berbunyi, "Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas atau gaya apung yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkannya".Gaya apung ini merupakan selisih dari gaya berat benda di udara dengan gaya berat benda di dalam fluidaFA= Wu-WfFA= gaya ke atas = gaya apung (N)Wu= gaya berat benda di udara (N)Wf= gaya berat benda di fluida (N)
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN12Secara matematis FA= ρf. Vbf. gKeterangan :FA= gaya ke atas = gaya apung (N)ρf= massa jenis fluida (kg/m3)Vbf= Volume benda yang tercelup dalam fluida(m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)MengapungJika benda dicelupkan ke dalam fluida, benda muncul sebagian ke permukaan air, karena berat benda lebih kecil dari gaya apung (Fa <W). Ini adalah konsep mengapung. Dari konsep tersebut, dapat dirumuskan hubungan antara massa jenis benda dengan massa jenis fluida:ρb = 𝑉𝑏𝑓𝑉𝑏ρfρb = massa jenis benda ( kgm-3)Vbf= Volume benda yang tercelup (m3)Vb = Volume benda (m3)ρf = massa jenis fluida ( kgm-3)Commented [ns1]:
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN13Melayang Jika benda dicelupkan seluruhnya kedalam fluida (air), maka gaya apung (Fa) sama dengan berat benda W (Fa =W).TenggelamJika benda dicelupkan seluruhnya kedalam fluida (air), maka gaya apung ( F a) lebih kecil dariberat benda W (Fa < W). Sehingga benda bergerak kebawah menuju dasar wadah air. Ini adalah konsep tenggelam.Contoh SoalSebuah benda ketika berada di udara memiliki berat 500 N, sedangkan ketika dicelupkan dalam air seluruhnya memiliki berat 400 N. Jika massa jenis air 1000 kg.m-3, hitunglah massa jenis benda !PembahasanDiketahui :Wu= 500 NWf= 400 Nρf= 1000 kgm-3Ditanyakan ρB = ...?FA= Wu -Wfρf . g. Vb= 500 -4001000 . 10 . Vb= 100Vb= 0,01 m3= 10 cm3
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN14C.Rangkuman1.Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang itu. Secara matematis, P = 𝐹𝐴2.Hukum Hidrostatika mrngatakan semua titik yang terletak pada kedalaman yang sama maka memiliki tekanan hidrostatika yang sama 3.Tekanan HidrostatisTekanan hidrostatis merpakan tekanan yang hanya diakibatkan berat fluida. Makin tinggi zat cair dalam wadah, maka makin berat zat cair itu, sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair pada dasar wadahSecara matematis,P = ρf. g. Vb4.Hukum PascalPrinsip Pascal mengatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segalaarah, P1 = P2, 𝐹1𝐴1= 𝐹2𝐴25.Hukum ArchimedesHukum Archimedes berbunyi, "Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas atau gaya apung yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkannya".Gaya apungGaya apung ini merupakan selisih dari gaya berat benda di udara dengan gaya berat benda di dalam fluidaFA= Wu-Wfρb = 𝑉𝑏𝑓𝑉𝑏ρfD.Penugasan MandiriJudul percobaan : Hukum ArchimedesTujuan percobaan : Menentukan massa jenis benda benda tak beraturanAlat dan bahan:1.3 jenis benda tak beraturan2.Gelas ukur3.Air4.TimbanganLangkah kegiatan1.Ambil 1 buah benda kemudian timbang dan catatlah massanya. (mb)2.Ikat batu dengan tali rafia
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN153.Isi gelas ukur dengan air dan catatlah volume air tersebut (V awal)4.Celupkan batu yang sudah di ikat dengan tali ke dalam air dan catatlah volume air sekarang (V akhir )5.Hitunglah Vb= V akhir –V awal6.Hitung volume benda dengan rumus ρ = 𝑚𝑏𝑉𝑏7.Ulangi langkah 1-6 untuk jenis benda yang berbeda dan masukkan datanya dalam tabelTabel PercobaanNOJENIS BENDAMASSA BENDAVB= V akhir –V awalMASSA JENIS BENDA123E.Latihan SoalJawablah latihan soal berikut ini!1.Sebuah kolam renang mempunyai kedalaman 5 mdan dengan luas permukaan kolam 50 m2. Jika tekanan udara luar 105Pa, percepatan gravitasi 10 ms-2, dan massa jenis air 1.000 kg/m3 Berapakah tekanan total di dasar kolam ?2.Sebuah bejana berhubungan mula-mula berisi air dalam keadaan setimbang. Kemudian, pada salah satu kakinya diisi dengan minyak sehingga air terdesak 2 cmdari keadaan setimbangnya. Jika massa jenis air 1 grcm-3, massa jenis minyak 0,8 grcm-3, Berapakah tinggi minyak di dalam bejana?3.Diameter penampang penghisap memiliki perbandingan 1 : 10. Jika gaya pada penghisap kecil adalah 20 N Berapakah bebanyang dapat diangkut ?4.Sebuah benda terapung di atas permukaan air yang berlapiskan minyak dengan 50 % volume benda berada di dalam air dan 30 % di dalam minyak dan sisanya berada di atas permukaan minyak. Jika massa jenis minyak 0,8 gram/cm3,, berapakah massa jenis benda tersebut ?
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN16Pembahasan Soal Latihan1.Diketahui:h= 5 mA = 50 m2Po= 105Pag = 10 m/s2ρ = 1000 kg/m2Ditanya, Ptotal...?JawabPtotal= Pudara +Ph= 105+ 1000.10.5= 10.104+ 5.104= 15.104= 1,5.105Pa2.Diketahui :hair = 2 cmρair= 1 gr/cm3ρm= 0,8 gr/cm3Ditanyakan, hminyak=..?JawabSesuai Hk hidrostatis bahwa di setiap titik pada garis datar dalam fluida memiliki tekanan hidrostatis sama besar , makaPA= PBρair. g.hair= ρminyak . g.hminyak 2 cm 1 . 2 = . 0,8 h minyakABminyak2 = h minyak . 0,8airhminyak = 2,5 cm3.DiketahuiD1: D2= 1 : 10F1= 20 NF2= ..?JawabLuas penampang penghisap
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN174.Diketahui:ρminyak = 0,8 g/cm3Ditanyaρb= ... ?FA minyak + FAair = W bendaρminyak, ,g, Vbm + ρair, ,g, Vba= ρb, ,g, Vb0,8 .10. 0,3Vb+ 1. 10 . 0,5 Vb= ρb,. 10. Vb0,24 + 5 = ρb,.ρb,. = 0,74 g/cm3F.Penilaian DiriIsilah pertanyaan pada tabel di bawah ini sesuai dengan yang kalian ketahui, berilah penilaian secara jujur, objektif, dan penuh tanggung jawab dengan memberi tanda pada kolom Jawaban.NOKETERANGANYATIDAK1Saya dapat menentukan tekanan yang dialami benda di dalam fluida dengan dengan mengaplikasikan konsep tekanan hidrostatis2Saya dapat menentukan beban yang dapat diangkatpiston dengan mengaplikasikan prinsip pascal 3Saya dapat menentukan massa jenis benda yang mengapung dengan mengaplikasikan Hk Archimedestentang konsep mengapung4Saya dapat menentukan massa jenis benda yang melayang dengan mengaplikasikan Hk Archimedes tentang konsep melayang5Saya dapat menentukan massa jenis benda yang tenggelam dengan mengaplikasikan Hk Archimedes tentang konsep tenggelamCatatan:•Jika ada jawaban “Tidak” maka segera lakukan review pembelajaran.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN18•Jika semua jawaban “Ya” maka Anda dapat melanjutkan kegiatan Pembelajaran berikutnya
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN19KEGIATAN PEMBELAJARAN 2KAPILARITAS DAN VISKOSITASA.Tujuan PembelajaranSetelah kegiatan pembelajaran 2ini diharapkan peserta didik mampu:1.mengaplikasikan konsep tegangan permukaan dalam menyelesaikan permas-alahan dalam kehidupan sehari-hari;2.menerapkan konsepkapilaritas dalam menyelesaikan permasalahan;3.menerapkan konsep viskositas dalam menyelesaikan permasalahan; dan4.merancang dan melakukan percobaan viscositas.B.Uraian Materi1.Tegangan PermukaanPengertian tegangan permukaan zat cair Tegangan permukaan zat cair: adalah kecenderungan zat cair untuk menegang sehingga pernukaannya seperti ditutupi suatu lapisan elastis. Tinjau partikel didalam zat cair (A), maka resultan gaya yang bekerja pada partikel tersebut sama dengan nol, karena partikel ditarik oleh gaya yang sama besar kesegala arah. Dan partikel yang berada tepat dibawah permukaan zat cair (B), maka resultan gaya yang bekerja pada partikel tersebut tidak sama dengan nol, karena ada gaya resultan yang arahnya kebawah, sehingga lapisan atas seakan-akan tertutup oleh lapisan selaput elastis yang ketat. Selaput ini cenderung menyempit sekuat mungkin. Oleh karenanya sejumlah tertentu cairan cenderung mengambil bentuk dengan permukaan sesempit mungkin. Inilah yang disebut tegangan permukaan.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN20Gaya Tegang Permukaan Gaya tegangan permukaan yang dialami oleh kawat yang dicelupkan kedalam air sabun. Kawat yang lurus posisi horisontal (bawah) cenderung bergerak keatas karena pengaruh tarikan gaya permukaan air sabun. Larutan sabun mempunyai dua permukaan, sehingga gaya tegangan permukaan bekerja sepanjang 2L = d, teganganpermukaan(γ) didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaan (F) dan panjang permukaan (d) dimana gaya itu bekerja. Sehingga secara matematis, dapat dirumuskan sebagai berikut:γ= F/d = F/2LKeterangan :F = gaya tegangan permukaan (N)d = panjang permukaan (m)L = panjang kawat (m)γ = tegangan permukaan ( kgs-2)Contoh soal Sebuah kawat panjang 10 cm ditempatkan secara horizontal di permukaanair dan ditarik perlahan dengan gaya 0,02 N untuk menjaga agar kawat tetap seimbang. Tentukan tegangan permukaan air tersebut!PembahasanDiketahui :F = 0,02 NL = 10 cm = 0,1 mDitanyakan, γ ?γ = 𝐹2𝐿= 0,022.0,1= 0,020,2= 0,1 Nm-11.KapilaritasKapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair melalui perantara, seperti kain, dinding, pipa kapiler, dan lain sabagainya. Namun tidak semua zat cair mengalami gejala kapilaritas yang sama. Misalnya pada air dan raksa. Namun tidak semua zat cair mengalami gejala kapilaritas yang sama. Misalnya pada air dan raksa.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN21Pada zat cair berupa air. permukaan zat cair dapat membasahi dinding. Sedangkan padazat cair berupa raksa, tidak dapat membasahi dinding, raksa malah akan turun.Air membasahi dinding karena gaya kohesi antar partikel air lebih kecil dari gaya adhesi antara partikel air dan partikel dinding. Gaya tarik-menarik antar partikel sejenis disebutgaya kohesi. Sedangkan gaya tarik menarik antar partikel berbeda jenis disebutgaya adhesi.2.Sudut KontakJika arah permukaan zat cair dalam wadah diperpanjang dengan garis lurus maka akan kita dapatkan sudut antara perpanjangan permukaan zat cair dangan arah vertikal wadah, sudut ini disebuit dengan sudut kontak.Kenaikan / penurunan fluida dalam pipa kapiler dirumuskanKeterangan h = kenaikan/penurunan zat cair dalam pipa kapiler (m)γ = tegangan permukaan (Nm-1)θ = sudut kontak (0)ρ = massa jenis zat cair (kg.m-3 )g = percepatan gravitasi (ms-2)r= jari jari pipa kapiler (m)Contoh SoalSebuah pipa kapiler dengan jari jari 1 mm dimasukkan ke dalam air secara vertical, Air memiliki massa jenis 1 g/cm2dan tegangan permukaan 1 N/m. Jika sudut kontaknya 60odan percepatan gravitasi , g = 10 m/s2, , maka hitunglah besarnya kenaikan permukaan air pada dinding pipa kapiler tersebut!PembahasanDiketahui :R = 1 mm = 10-3 mρ= 1 g/cm2γ= 1 N/mθ= 60oDitanyakanh= ....?ℎ=2𝛾.𝑐𝑜𝑠𝜌.𝑔.𝑟
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN22Jawab ℎ=2𝛾.𝑐𝑜𝑠𝜌.𝑔.𝑟ℎ=2.1.𝑐𝑜𝑠601.10.0,01=1𝑐𝑚3.ViskositasTingkat kekentalan (Viscositas) suatu fluida dinyatakan oleh koefisien kekentalan fluida tersebut. Jika sebuah bola dijatuhkan ke dalam fluida, maka akan mengalami gaya gesek antara permukaan benda dengan fluida. Gaya gesek ini besarnya sebanding dengan koefisien viscositas fluida. Menurut Stokes, besar gaya tersebut adalah Madudikenal banyak memiliki segudang khasiat yang sangat baik untuk tubuh. Mulai dari untuk perawatan kulit, membantu menyembuhkan luka, hingga sebagai antioksidan. Segudang manfaat yang terkandung di dalam madu menjadikan olahan madu dapat ditemukan di berbagai macam produk, seperti makanan, minuman, produk kecantikan, dan lain sebagainya. Madu yang berkualitas memiliki kekentalan yang tinggi. Semakin kental madu, maka semakin bagus kualitasnya. Kekentalan madu dipengaruhi oleh kadar air yang dikandung oleh madu tersebut. Jika kadar airnya tinggi, maka madu tersebut akan kelihatan lebih encer. Madu yang encer (kadar air tinggi), bisa dikatakan madu tersebut sudah rusak. Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Viskositas (kekentalan) berasal dari kata Viscous. Suatu bahan apabila dipanaskan sebelum menjadicair terlebih dahulu menjadi Viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan –pelan. http://ejournal.unp.ac.id/students/index.php/fis/article/viewFile/758/515F = 6πηrv
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN23Keterangan :F = gaya gesek (N)r = jari jari bola (m)v = kecepatanbola (m/s)Koefisien viskositas didefinisikan sebagai hambatan pada aliran cairan. Koefisien viskositas dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan Poiseuille :Keterangan :η = koefisien viskositas(Ns/m2)r = jari jari bola (m)ρb= massa jenis bola (kg/m3)ρf= massa jenis fluida ( kg/m3)g = percepatan gravitasi )m/s2)v = kecepatan terminal bola (m/s2)Contoh soalSebuah bola dengan jari jari 1 mm dan massa jenisnya 2500 kg/m3jatuh ke dalam air. Jika koefisien viskositas air 10-3Ns/m2 dan g = 10 m/s2, hitunglah kecepatan terminal!Diketahui :r = 1 mm = 1.10-3mρb=2500 kg/m3η = 10-3Ns/m2g = 10 m/s2ρf= 1000 kg/m3Ditanyakan v ?Jawabv= 2𝑟2𝑔9η(ρb–ρf)= 2.10−6109.10−3(2500 –1000)= 3,3 m/sη = 2𝑟2𝑔9𝑣(ρb–ρf)
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN24C.Rangkuman1.Tegangan permukaan zat cair: adalah kecenderungan zat cair untuk menegang sehingga pernukaannya seperti ditutupi suatu lapisan elastis. Gaya tegangan permukaan yang dialami oleh kawat yang dicelupkan kedalam air sabunΓ= F/d = F/2L2.Kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair melalui perantara, seperti kain, dinding, pipa kapiler, dan lain sebagainya. Kenaikan / penurunan fluida dalam pipa kapiler dirumuskanH= 2 γ cos θ ρ g R3.Tingkat kekentalan (Viscositas) suatu fluida dinyatakan oleh koefisien kekentalan fluida tersebutGaya StokesF = 6πηrvKoefisien viscositasη = 2𝑟2𝑔9𝑣(ρb–ρf)D.Latihan SoalJawabalah soal beikut ini agar dapat mengetahui tingkat pemahaman kalian1.Sebatang kawat menyerupai huruf U, Kawat AB bermassa 0,3 gram kemudian dipasang pada kawat tersebut Rangkaian kawat kemudian dicelupkan ke dalam lapisan sabun dan diangkat sehingga terbentuk lapisan sabun pada kawat tersebut. Agar terjadi keseimbangan, maka pada kawat AB digantungkan beban bermassa 0,2 gram. Jika panjang AB 10 cm, dan g = 9,8 m/s2. Hitunglah besar tegangan permukaan !2.Sebuah kawat sepanjang 10 cm berada diatas permukaan zat cair. Jika gaya tegangan permukaan 4. 10-3N, berapakah besar tegangan permukan zar cair tersebut?3.Jari jari pembuluh Xilem pada tanaman 1.10-5m. Jika tegangan permukaan air 72,8.10-3N/m, sudut kontak 0odan g = 10 m/s2, berapakahtinggi kenaikan air pada pembuluh akibat adanya kapilaritas ?4.Sebuah kelereng berdiameter 1 cm dijatuhkan secara bebas dalam oli yang massa jenisnya 0,8 g/cm3. Jika koefisien kekentalan oli 0,03 Pas, massa jenis kelereng 2,6 g/cm3 dan g = 10 m/s2, berapakah kecepatan terbesar yang dicapai kelereng ?
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN25Pembahasan Soal Latihan1.Diketahui :L= 10 cm = 0,1 mg = 9,8 m/s2massa kawat = mk= 0,3.10-3kgmassa beban = mb= 0,2.10-3kgDitanyakan, γ ?F = W kawat + W beban= mk. g + mb . g= 0,3.10-3.9,8 + 0,2.10-3.9.8= 0,5.10-3.9,8= 4, 90 10-3N𝛾=𝐹2𝐿= 4,9010−32.0,1= 2,45 . 10-2N/m2.DiketahuiL = 10 cm = 0,1 mF = 4 . 10-3NDitanyakanγ = ...?γ = 𝐹2𝐿= 4.10−32.10−1= 2.10-2N/m3.DiketahuiR = 10-5mγ = 72,8.10-3N/mθ = 0og = 10 m/s2Ditanyakan, h= ...?Jawabh= 2γ cos ρ g. R= 2. 72,8.10-3. 1. 1000. 10. 10-5= 145,6.10-4= 1,456 . 10-2m4.DiketahuiD = 1 cm = 0,01 cmr = 0,5.10-2mρf = 0,8 gr/cm3= 800 kg/m3ρk= 2,6 gr/cm3= 2600 kg/m3η = 0,03 Pasg = 10 m/s2
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN26DitanyaV = ..?v= 2𝑟2𝑔9η(ρb–ρf)= 2.(0,5.10−2)29.0,03(2600 –800)= 0,5.10−327.10−2.1800= 900.10−327.10−2= 103= 3,33 m/sE.Penilaian DiriIsilah pertanyaan pada tabel di bawah ini sesuai dengan yang kalian ketahui, berilah penilaian secara jujur, objektif, dan penuh tanggung jawab dengan memberi tanda pada kolom Jawaban.NOKETERANGANYATIDAK1Saya dapatmengaplikasikan konsep tegangan permukaanuntuk menyelesaikan permasalahan2Saya dapat mengaplikasikan konsep kapilaritasuntuk menyelesaikan permasalahan3Saya dapat mengaplikasikan konsep viskositasuntuk menyelesaikan masalahJika seluruh jawaban dalam tabel di atas sudah terjawab’ya’, lanjutkan dengan mengerjakan evaluasi beriku!Jika masih ada jawaban ‘tidak’, pelajari kembali materinya dan coba lagi latihan soal terkait dengan materi tersebut,
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN27EVALUASI1.Tekanan udara luar sekitar 1 × 105Pa. Besarnya gaya yang dilakukan udara dalam kamar pada kaca jendela berukuran 40 cm × 80 cm adalah ....A. 1,2 × 104NB. 1,6 × 104NC. 2,4 × 104ND. 3,2 × 104NE. 6,4 × 104N2.Seekor ikan berenang di aquarium, Ikan tersebut berada 50 cm dari permukaan aquarium. Berapakah tekanan hidrostatis yang diterima ikan? (ρair = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)A.1000 PaB.1500 PaC.2000 PaD.4000 PaE.5000 Pa3.Gambar di bawah ini menunjukkan sebuah tabung U yang berisi zat cair dan diberi pengisap (berat dan gesekan diabaikan).Agar pengisap tetap seimbang , maka beban F2 yang harus diberikan adalah ....A. 150 NB. 400 NC, 600 ND. 1200 NE. 2400 N4.Alat pengangkat mobil memiliki luas pengisap masing-masing 0,10 m2dan 2 × 10–4m2. Alat tersebut digunakan untuk mengangkat mobil yang memiliki berat 15 × 103N. Gaya yang harus diberikan pada pengisap yang kecil adalah ....A. 10 NB. 20 NC. 30 ND. 45 NE. 60 N5.Sepotongkaca di udara memiliki berat 25 N. Jika dimasukkan ke dalam air beratnya menjadi 15 N. Bila massa jenis air adalah 10³ kg/m³ dan percepatan gravitasinya 10 m/s² maka massa jenis kaca adalah ....A.1,5. 10³kg/m³B.2,5. 10³kg/m³C.3,5. 10³kg/m³D.4,5. 10³ kg/m³E.5,5. 10³ kg/m³
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN286.Sebuah gabus dimasukkan dalam air ternyata 75 % volume gabus tercelup dalam air, makamassajenis gabus adalah ....A. 1,75 gr/cm³ B. 1,00 gr/cm³ C. 0,75 gr/cm³D. 0,50 gr/ cm³E. 0,25 gr/ cm³7.Balok yang tingginya 20 cm dan memiliki massa jenis 0,75 gram/cm3mengapung di atas zat cair yang memiliki massa jenis 1,5 gram/cm3. Tinggi balok yang berada di permukaan zat cair adalah ....A.5 cmB.10 cmC.12 cmD.15 cmE.20 cm8.PanjangkawatL=10cmdangayatarikminimumyangdiperlukanagarkawatberadadalamkeseimbanganadalah4.10-3N.Teganganpermukaanfluidayangberadadalamkawatadalah...A.2,0.10-2N/mB.2,0.10-3N/mC.2,5.10-2N/mD.4,0.10-2N/mE.4,0.10-3N/m9.Suatu tabung berdiameter 0,4 cm jika dimasukkan ke dalam air secara vertical sudut kontaknya 60o, jika tegangan permukaan 0,5 N/m, maka kenaikan air dalam tabung adalah ... .A.0,5 cmB.1,0 cmC.1,5 cmD.2,0 cmE.2,5 cm10.Sebuah kelereng berdiameter 1 cm dijatuhkan secara bebas dalam oli yang massa jenisnya = 0,8 g/cm3. Jika koefisien kekentalan oli 0,03 Pas, massa jenis kelereng 2,6 g/cm3dan g = 10 m/s2, berapakah kecepatan terbesar yang dicapai kelereng?A.0,16 NB.0,32 NC.0,59 ND.0,86 NE.1,00 N
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN29Kunci Jawaban1.D2.E3.C4.C5.B6.E7.B8.D9.E10.C
Modul Fisika Kelas XI KD 3.3@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN30DAFTAR PUSTAKASufi, Ani R, Sarwanto, 2013,Fisika kelas X, SMU. Surakarta, MediatamaFoster,Bob,1997,Fisika SMU. Jakarta: Penerbit Erlanggahttps://www.ayo-sekolahfisika.com/2016/02/Soal-tegangan-permukaan-dan-penyelesaiannya.htmlhttps://idschool.net/umum/pengertian-kapilaritas/http://ejournal.unp.ac.id/students/index.php/fis/article/viewFile/758/515Sunardi,Lilis Juarni, 2014, Fisika kelas XI, SMA kelas XI, Bandung, YRAMA WIDYA