Fluida Statis – Zenius Blog


84
84 points
superman-vs-glasswater

Bisakah Superman menggunakan sedotan untuk menyedot air pada kedalaman 11 meter? Pertanyaan ini dijawab dengan pendekatan fisika, khususnya konsep fluida statis! 🙂

Beberapa waktu lalu ada siswa yang memberikan pertanyaan menarik. Pertanyaannya adalah ini:

Bisakah Superman menggunakan sedotan untuk menyedot air sedalam 11 meter?

superman-vs-glasswater

Saya juga tidak tahu, mengapa Anda harus menjadi Superman. Jika Superman diubah menjadi Gatot Kaca, Son Goku, atau Powerpuff Girls, itu juga oke 🙂 Apa yang akan kita bahas di sini bukanlah superhero. Namun lebih kepada konsep Fisika tentang sedotan, terutama yang terkait dengan Tekanan Fluida.

Sebelum kita menjawab pertanyaan itu, kita harus tahu dulu, apa yang membuat kita bisa menyedot air minum menggunakan sedotan. Jadi konsepnya adalah ini. Jika kita memasukkan sedotan ke gelas, maka tidak ada air yang keluar? Bagaimana bisa? Karena perbedaan tekanan antara pangkal sedotan dan ujung atas sedotan tidak cukup besar untuk mengangkat air. Biarkan saya membayangkan apa artinya itu, coba lihat gambar di bawah ini.

tekanan-sedotan

Dalam gambar, saya memberi label P_1 dan P_2 untuk tekanan di bagian bawah sedotan dan tekanan di ujung atas sedotan. Yah, besar P_1 dapat ditemukan dengan persamaan ini

Dimana P_0 bahwa tekanan udara di atmosfer, rho kerapatan air, dan h_1 kedalaman air. Bagian  rho.g.h_1itu adalah tekanan hidrostatik. Jika Anda ingin tahu mengapa rumus tekanan hidrostatik seperti itu, tonton video ini:

Jika Anda ingin tahu lagi mengapa formula ini dilakukan

<img src = "https://www.zenius.net/blog/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-207d0495542ad8594d04343052f63979_l3.png" height = "85" width = "966" class = "ql-img- persamaan-quicklatex-auto-format yang ditampilkan "alt =" (1)  begin {align *} P_1 = P_0 +  rho.g.h_1  end {align *}” title=”Rendered by QuickLaTeX.com”/>

, dapat terus menonton video Static Fluid di zenius.net, pada bagian tekanan absolut dari cairan.

Jika sedotan dihilangkan, maka tekanan menyala P_2 akan sama dengan tekanan atmosfer, mis. P_0. Dan ini tidak akan cukup untuk mengangkat air. Sekarang, agar airnya bisa tersedot, berapa banyak tekanan yang menyala P_2? Mari kita lihat gambar di bawah ini:

pengangkat air dalam jerami

Gambar adalah suatu kondisi di mana air dapat terangkat. Dari gambar, kita bisa melihat apakah P_2 dapat dihitung:

 Delta P = P_1-P_2 =  rho.g.h_2

Dimana h_2 itu adalah ketinggian sedotan (jarak dari dasar sedotan ke puncak sedotan). Kemudian kami mengganti persamaan (1) ke P_1jadi:

<img src = "https://www.zenius.net/blog/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-272c0823fe5373ebe71fe8014e642c97_l3.png" height = "85" width = "960" class = "ql-img- persamaan-quicklatex-auto-format yang ditampilkan "alt =" (2)  begin {align *} P_0 +  rho.g.h_1-P_2 & =  rho.g.h_2  bukan nomor \ P_2 & = P_0 -  rho.g. (h_2-h_1)  nonumber \ P_2 & = P_0 -  rho.g.  Delta h  end {align *}” title=”Rendered by QuickLaTeX.com”/>

Jadi itu nilainya P_2 sebenarnya hanya tergantung pada hal yang sama  Delta h hanya saja, jarak antara permukaan air dengan bagian atas sedotan. Variabel lain biasanya diperbaiki. Misalnya, kita ingin menyedot air dalam gelas dengan jarak  Delta h = 10 cm (atau 0,1 m), artinya dari persamaan (2) kita dapat langsung menghitung nilainya P_2 ini:

<img src = "https://www.zenius.net/blog/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-801d1d5b8551f425da89fd78aa7c9db4_l3.png" height = "85" width = "966" class = "ql-img- persamaan-quicklatex-auto-format yang ditampilkan "alt ="  begin {align *} P_2 & = P_0 -  rho.g.  Delta h \ & = 10 ^ 5- (1000) (10) (0.1) \ & = 10  kali 10 ^ 4 - 0,1  kali 10 ^ 4 \ & = 9,9  kali 10 ^ 4 Pa  End {align *}” title=”Rendered by QuickLaTeX.com”/>

Nah, jadi kita hanya perlu membuat tekanan di mulut jadi 9,9  kali 10 ^ 4 Pa untuk bisa menyedot air. Btw, ini hanya perhitungan kasar. Angka-angka yang dimasukkan juga menggunakan pembulatan (seperti gravitasi dan tekanan udara *). Tapi, yang penting Anda dapatkan konsepnya.

sedikit catatan tentang pembulatan gravitasi dan tekanan udara (cukup klik)

*) Dalam perhitungan ini, saya menggunakan nilai tekanan udara P_0 = 10 ^ 5 Pa dan gravitasi g = 10 m / s ^ 2. Tetapi sebenarnya tekanan udara dan gravitasi ini bervariasi dari satu tempat ke tempat lain, dan jumlahnya lebih akurat P_0 = 1,01  kali 10 ^ 5 Pa dan g = 9,8 m / s ^ 2. Dan untuk penyederhanaan, perhitungan ini juga mengabaikan aturan angka penting.

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

Sekarang kita bisa kembali ke pertanyaan semula. Bisakah Superman tidak menyedot air jika kedalamannya 11 meter?

Superman benar-benar hebat. Anggap saja dia dapat membuat tekanan udara di mulutnya sangat kecil, menjadi nol. Ini bisa terjadi jika Superman dapat membuat mulutnya kosong (kekosongan) Lalu, cukup masukkan nilainya P_2 = 0 ke persamaan (2) untuk menemukan nilai  Delta h yang mungkin. Cobalah.

<img src = "https://www.zenius.net/blog/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d5f8cbd03b9beb51a62bfe00fbbb6dd3_l3.png" height = "85" width = "966" class = "ql-img- persamaan-quicklatex-auto-format yang ditampilkan "alt ="  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 * }” title=”Rendered by QuickLaTeX.com”/>

Jadi terlihat benar jika kedalaman maksimum untuk menyedot air adalah 10 meter. Artinya, jika dia ingin menyedot air sedalam 11 meter, dia harus membuat tekanan di mulutnya kurang dari nol, yang tidak mungkin.

Tapi ya … itu juga disebut Superman. Dia berulang kali melanggar hukum fisika dalam komiknya. Jadi, jika penulis komik membuat cerita tentang Superman yang dapat menyedot air pada kedalaman 11 meter, itu sah. Dan tergantung pada fantasimu, Superman ini tidak bisa atau tidak akan 🙂

Biarkan konsep lancar menjadi lebih baik, maka Anda menyelesaikan video kami di Zenius.net. Ini tautannya:

Cairan Statis dan Cairan Dinamis (KTSP kelas 11)

Cairan Statis (Kurikulum kelas 10 2013)

Oke, seperti itu saja. Bersenang-senanglah, ya !!!

Tertarik belajar dengan Zenius.net? Anda dapat memesan keanggotaan Zenius.net di sini.


What's Your Reaction?

hate hate
0
hate
confused confused
0
confused
fail fail
0
fail
fun fun
0
fun
geeky geeky
0
geeky
love love
0
love
lol lol
0
lol
omg omg
0
omg
win win
0
win
admin

0 Comments

Your email address will not be published. Required fields are marked *