Pendidikan

Fluida Statis

Apakah Superman bisa mengunakan sedotan untuk menghisap air dengan kedalaman 11 meter? Pertanyaan ini dijawab dengan pendekatan Fisika, khususnya konsep Fluida Statis! 🙂

Beberapa waktu yang lalu ada murid yang ngasih pertanyaan yang menarik. Pertanyaannya gini:

Bisa nggak Superman menggunakan sedotan untuk menghisap air yang kedalamannya 11 meter?

Menonton: Fluida Statis

Gue juga nggak tau sih, kenapa harus Superman. Kalau Superman-nya diganti jadi Gatot Kaca, Son Goku, atau Powerpuff Girls juga boleh kok 🙂 Yang akan kita bahas di sini bukan superhero-nya. Tapi lebih ke konsep Fisika dari sedotan, terutama yang terkait sama Tekanan Fluida.

Sebelum kita jawab pertanyaan itu, kita harus tau dulu nih, apa sih yang bikin kita bisa menyedot air minum pakai sedotan. Jadi konsepnya gini. Kalau sedotannya cuma kita masukkan ke dalam gelas, maka nggak ada air yang keluar kan? Kenapa bisa begitu? Karena perbedaan tekanan antara dasar sedotan dengan ujung atas sedotan nggak cukup besar untuk mengangkat air ke atas. Biar kebayang maksudnya gimana, coba lihat gambar di bawah.

Di gambar, gue kasih label P₁ dan P₂ berturut-turut untuk tekanan di dasar sedotan dan tekanan di ujung atas sedotan. Nah, besar P₁ bisa dicari dengan persamaan ini:

Di mana P₀ itu tekanan udara di atmosfer, 𝜌 massa jenis air, dan h kedalaman air. Bagian 𝜌.g.h-nya itu adalah tekanan hidrostatis. Kalau pengen tau kenapa rumus tekanan hidrostatis itu kayak gitu, tonton video ini deh:

Kalau mau tau lagi kenapa rumusnya jadi P₁ = P₀ + 𝜌.g.h, bisa lanjutin lagi tonton video Fluida Statis di zenius.net, di bagian tekanan mutlak pada zat cair.

Kalau sedotannya didiemin aja, maka tekanan pada P₂ akan sama dengan tekanan atmosfer, yaitu P₀. Dan ini nggak akan cukup untuk mengangkat air ke atas. Sekarang, supaya air bisa tersedot ke atas, berapa besar tekanan di P₂? Kita lihat lagi gambarnya di bawah :

Gambar tersebut adalah kondisi di mana air bisa terangkat ke atas. Dari gambar, kita bisa lihat kalau P₂ bisa dihitung:

ΔP = P₁ P₂ = 𝜌.g.h

Di mana h itu adalah tinggi sedotan (jarak dari dasar sedotan ke bagian atas sedotan). Kalau gitu kita substitusi persamaan (1) ke P₁, sehingga:

$ begin{align} P_0 + rho.g.h_1-P_2 &= rho.g.h_2 nonumber \ P_2 &= P_0 – rho.g.(h_2-h_1) nonumber  \ P_2 &= P_0 – rho.g.Delta h end{align} $

Jadi nilai P₂ sebenernya cuma bergantung sama Δh aja, yaitu jarak antara permukaan air ke ujung atas sedotan. Variabel lainnya biasanya udah fixed. Misalnya kita mau menyedot air di gelas dengan jarak Δh = 10 cm (atau 0,1m), berarti dari persamaan (2) kita bisa langsung hitung nilai P₂ gini:

$ begin{align*} P_2 &= P_0 – rho.g. Delta h \ &= 10^5-(1000)(10)(0,1) \ &= 10 times 10^4 – 0,1 times 10^4 \ &= 9,9 times 10^4 Pa end{align*} $

Nah, jadi kita cuma butuh membuat tekanan di mulut menjadi 9,9 x 10 Pa untuk bisa menyedot air tersebut. Btw, ini sebenernya perhitungan kasar aja yah. Angka-angka yang dimasukin juga pakai pembulatan (seperti angka gravitasi dan tekanan udara*). Tapi, yang penting lo dapet konsepnya lah.

[expand title=”sedikit catatan tentang pembulatan gravitasi dan tekanan udara (klik aja)”]

*) Di perhitungan ini, gue pake nilai tekanan udara P = 10 Pa dan gravitasi g = 10 m/s². Tapi sebenernya tekanan udara dan gravitasi ini beda-beda di setiap tempat, dan angka yang lebih akurat adalah P = 1,01 x 10 Pa dan g = 9,8 m/s². Dan untuk simplifikasi, perhitungan ini juga mengabaikan aturan angka penting.

[/expand]

Ketika kita menggunakan sedotan, diafragma di bawah paru-paru kita turun, sehingga paru-paru mengembang dan membuat tekanan udara di paru-paru turun. Ini juga membuat tekanan udara di mulut turun.

Sekarang kita bisa balik lagi ke pertanyaan awal. Superman bisa nggak ya menyedot air kalau kedalamannya 11 meter?

Superman kan hebat banget. Anggap aja dia bisa bikin tekanan udara di mulutnya keciiil banget, sampai nol. Hal ini bisa terjadi kalau Superman bisa bikin mulutnya menjadi hampa udara (vacuum). Kalau gitu, kita masukin aja nilai P₂ = 0 ke persamaan (2) untuk mencari nilai Δh yang mungkin. Coba yah.

$ begin{align*} P_2 &= P_0 – rho.g. Delta h \ 0 &= 10^5-(1000)(10)(Delta h) \ Delta h &= frac{10^5}{1000.10} \ &= 10m end{align*} $

Jadi kelihatan kan kalau kedalaman maksimum untuk menyedot air itu adalah 10 meter. Artinya, kalau dia mau menyedot air yang kedalamannya 11 meter, dia harus membuat tekanan di mulutnya menjadi kurang dari nol, which is impossible.

Tapi ya… namanya juga Superman. Dia udah berkali-kali melanggar hukum Fisika di komiknya. Jadi, kalau si pengarang komik ini bikin cerita tentang Superman yang bisa menyedot air di kedalaman 11 meter, sah-sah aja. Dan tergantung fantasi lo juga Superman ini bisa atau nggak 🙂

Biar konsep fluida-nya makin OK, lo lanjut tamatin deh video kita di zenius.net. Ini link-nya:

Fluida Dinamis

Fluida Statis

Okay deh gitu aja. Have fun yah!!!

Diposting oleh: nomortogelhariini.net

Kategori: Pendidikan

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.

Check Also
Close
Back to top button

Bạn đang dùng trình chặn quảng cáo!

Bạn đang dùng trình chặn quảng cáo!