Penerapan Aturan Hidrostatis, Pascal, Archimedes, Dan Kapilaritas Dalam Kehidupan Sehari-Hari
BAB I
PENERAPAN HUKUM HIDROSTATIS
Pemasangan Infus Pada Pasien Rumah Sakit
Sebelum dipasangi infus, tubuh pasien harus diukur terlebih dahulu tekanan darahnya. Setelah diukur gres kemudian dipasangi infus. Posisi infus diatur sedemikian rupa supaya tekanan pemikiran dari cairan infus lebih besar dari tekanan darah. Kalau tekanan cairan infus lebih kecil dari tekanan darah keadaannya akan terbalik yakni darah akan masuk ke dalam kantong infus.
Dalam ilmu fisika ada dikenal dengan tekanan hidrostatis yaitu tekanan yang dialami oleh cairan yang statis atau diam. Tekanan Hidrostatis yakni tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi lantaran adanya berat air akhir dari percepatan gravitasi yang menciptakan cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan (zat cair) terrgantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga memilih tekanan air tersebut. Rumus fisikanya:
P =ρgh
Dimana:
P = Tekanan yang dialami oleh cairan
ρ = massa jenis cairan
h = ketinggian cairan/kedalaman cairan
Jadi makin tinggi daerah kantong infus dengan pergelangan lengan makan tekanan cairan infus makin besar juga, begitu juga sebaliknya.
Oleh lantaran itu pemasangan cairan infus diposisikan lebih tinggi dari pergelangan tangan pasien supaya cairan infusnya mau masuk ke dalam tubuh pasien. Coba anda bayangkan kalau cairan infus di pasang lebih rendah dari tubuh pasien?
Pastinya akan terbalik. Bukan cairan infus yang masuk ke tubuh pasien akan tetapi cairan darah yang akan masuk ke dalam kantong infus. Kejadian ini akan mirip mirip orang donor darah. Di mana kantong darah di letakan di bawah atau lebih rendah dari tubuh si pendonor.
Pengukuran Tekanan Darah
Pengukuran tekanan darah : merujuk kepada tekanan yang dialami darah pada pembuluh arteri darah ketika darah di pompa oleh jantung ke seluruh anggota tubuh manusia. Tekanan darah dibentuk dengan mengambil dua ukuran dan biasanya diukur mirip berikut - 120 /80 mmHg. Nomor atas (120) menawarkan tekanan ke atas pembuluh arteri akhir denyutan jantung, dan disebut tekanan sistole. Nomor bawah (80) menawarkan tekanan ketika jantung beristirahat di antara pemompaan, dan disebut tekanan diastole. Saat yang paling baik untuk mengukur tekanan darah yakni ketika Anda istirahat dan dalam keadaan duduk atau berbaring. Tekanan darah dalam kehidupan seseorang bervariasi secara alami. Bayi dan bawah umur secara normal mempunyai tekanan darah yang jauh lebih rendah daripada dewasa. Tekanan darah juga dipengaruhi oleh acara fisik, dimana akan lebih tinggi pada ketika melaksanakan acara dan lebih rendah ketika beristirahat. Tekanan darah dalam satu hari juga berbeda; paling tinggi di waktu pagi hari dan paling rendah pada ketika tidur malam hari. Bila tekanan darah diketahui lebih tinggi dari biasanya secara berkelanjutan, orang itu dikatakan mengalami duduk masalah darah tinggi. Penderita darah tinggi mesti sekurang-kurangnya mempunyai tiga bacaan tekanan darah yang melebihi 140/90 mmHg ketika istirahat.
BAB II
PENERAPAN HUKUM PASCAL
Hukum pascal yakni aturan yang berbicara perihal tekanan fluida pada ruang tertutup. Jika sebuah kantong plastik yang berisi air dilubangi dengan jarum di beberapa tempat, airnya akan memancar keluar. Pancaran tersebut akan semakin berpengaruh bila kepingan atas plastik ditekan (diperas). Hal ini menawarkan bahwa tekanan tersebut diteruskan ke segala arah dalam air. Terbukti, pancaran air yang terjadi semakin kuat.
Pernyataan di atas pertama kali dikemukakanoleh Blaise Pascal. Setelah melaksanakan percobaan dengan alat penyemprotan (penyemprot Pascal), beliau menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah sama besar. Selanjutnya, pernyataan tersebut dikenalsebagai aturan pascal. Beberapa penerapan aturan Pascal dalam teknologi kehidupan sehari-hari yakni sebagai berikut:
Dongkrak Hidrolik
Prinsip kerja :
Prinsip kerja dongkrak hidrolik yakni dengan memanfaatkan aturan Pascal. Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung yang bekerjasama yang mempunyai diameter yang berbeda ukurannya. Masing-masing ditutup dan diisi air. Dengan menaik turunkan piston, maka tekanan pada tabung pertama akan dipindahkan ke tabung kedua sehingga sanggup mengangkat beban yang berat. Definisi dongkrak hidrolik yakni jenis pesawat dengan prinsip aturan pascal yang berkhasiat untuk memperingan kerja. Dongkrak ini merupakan system ember bekerjasama (2 tabung) yang berbeda luas penampangnya. Dengan menaik turunkan piston, maka tekanan pada tabung pertama akan dipindahkan ke tabung kedua sehingga sanggup mengangkat beban yang berat.
Tensimeter atau Sfigmomanometer
Prinsip kerja:
Cairan yang tekanannya akan diukur harus mempunyai berat jenis yang lebih rendah dibanding cairan manometrik, oleh lantaran itu pada alat pengukur tekanan darah dipilih air raksa sebagai cairan manometrik lantaran air raksa mempunyai berat jenis yang lebih besar dibandingkan dengan berat jenis darah.
Berikut sketsa pengukuran tekanan memakai manometer. Tekanan dalam fluida statis yakni sama pada setiap tingkat horisontal (ketinggian) yang sama sehingga: Untuk lengan tangan kiri manometer .Untuk lengan ajun manometer. Karena disini kita mengukur tekanan tolok (gauge pressure), kita sanggup menghilangkan P Atmosfer .Sehingga dari persamaan tersebut sanggup diambil kesimpulan bahwa tekanan pada A sama dengan tekanan cairan manometrik pada ketinggian h2 dikurangi tekanan cairan yang diukur pada ketinggian h1.
Dalam masalah alat pengukur tekanan darah yang memakai air raksa, berarti tekanan darah sanggup diukur dengan menghitung berat jenis air raksa dikali gravitasi dan ketinggian air raksa kemudian dikurangi berat jenis darah dikalikan gravitasi dan ketinggian darah.
Rem Hidrolik
Prinsip kerja:
Pada rem hidrolik terdapat pipa-pipa hidrolik yang berisi cairan berupaminyak rem. Pada ujung-ujung pipa ini terdapat piston pelopor yaitu pistonpedal dan piston cakram. Pipa dan piston inilah yang memegang peranan pentingdimana konsep dan sterukturnya telah didesain sedemikian rupa sehingga sesuaidengan aturan pascal, dengan tujuan menghasilkan daya cengkram yang besardari penginjakan pedal rem yang tidak terlalu dalam.
Penyesuaian terhadap aturan pascal yang dimaksud yakni dengan mendesain supaya pipa pada pedal rem lebih kecil daripada pipa yang terhubung dengen piston cakram. Saat pedal rem diinjak pedal yang terhubung dengan booster rem akan mendorong piston pedal dalam sehingga minyak rem yang berada pada pipa akan mendapat tekanan. Tekanan yang didapat dari pedal akan diteruskan ke segalaarah di permukaan pipa termasuk ujung-ujung pipa yang terhubung dengan piston cakram. Saat pedal rem diinjak pedal yang terhubung dengan booster rem akan mendorong piston pedal dalam sehingga minyak rem yang berada pada pipa akan mendapat tekanan. Tekanan yang didapat dari pedal akan diteruskan ke segala arah di permukaan pipa termasuk ujung-ujung pipa yang terhubung dengan piston cakram.
Karena luas permukaan piston cakram lebih besar daripada piston pedal maka gaya yang tadinya dipakai untuk menginjak pedal rem akan diteruskan ke piston cakram yang terhubung dengan kanvas rem dengan jauh lebih besar sehingga gaya untuk mencengkram cakram akan lebih besar pula. Cakram yang bersinggungan dengan kanvas rem akan menghasilkan gaya gesek, dan gaya gesek yakni gaya yang bernilai negative maka dari itu cakram yang ikut berputar bersama roda semakin usang perputarannya akan semakin pelan, dan inilah yang disebut dengan proses pengereman. Selain itu lantaran diameter dari cakram yang lebih lebar juga ikut membantu proses pengereman. Hal itulah yang menyebabkan system kerja rem cakram hidrolik lebih efektif daripada rem konvensional (rem tromol).
Pompa Hidrolik
Prinsip kerja:
Pompa hidrolik memakai kinetik energi dari cairan yang dipompakan pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk lain (energi tekan). Pompa ini berfungsi untuk mentransfer energi mekanik menjadi energi hidrolik. Pompa hidrolik bekerja dengan cara menghisap oli dari tangki hidrolik dan mendorongnya kedalam sistem hidrolik dalam bentuk pemikiran (flow). Aliran ini yang dimanfaatkan dengan cara merubahnya menjadi tekanan. Tekanan dihasilkan dengan cara menghambat pemikiran oli dalam sistem hidrolik.
Hambatan ini sanggup disebabkan oleh orifice, silinder, motor hidrolik, dan aktuator. Pompa hidrolik yang biasa dipakai ada dua macam yaitu positive dan nonpositive displacement pump (Aziz, 2009). Ada dua macam peralatan yang biasanya dipakai dalam merubah energi hidrolik menjadi energi mekanik yaitu motor hidrolik dan aktuator. Motor hidrolik mentransfer energi hidrolik menjadi energi mekanik dengan cara memanfaatkan pemikiran oli dalam sistem merubahnya menjadi energi putaran yang dimanfaatkan untuk menggerakan roda, transmisi, pompa dan lain-lain.
Alat Press Hidrolik
Prinsip kerja:
Press hidrolik tergantung pada prinsip Pascal : yang tekanan seluruh sistem tertutup yakni konstan. Salah satu kepingan dari sistem yakni piston bertindak sebagai pompa, dengan kekuatan mekanik sederhana yang bekerja pada luas penampang kecil, kepingan lain yakni piston dengan luas yang lebih besar yang menghasilkan kekuatan mekanis Sejalan besar. Hanya berdiameter kecil pipa (yang lebih gampang menolak tekanan) diharapkan bila pompa dipisahkan dari silinder tekan.
Hukum Pascal: Tekanan pada fluida terbatas ditransmisikan berkurang dan bertindak dengan kekuatan yang sama pada bidang yang sama dan pada 90 derajat ke dinding kontainer.
Sebuah cairan, mirip minyak , dipindahkan ketika piston baik didorong ke dalam. Piston kecil, untuk jarak tertentu gerakan, memindahkan jumlah yang lebih kecil dari volume yang dari piston besar, yang sebanding dengan rasio area kepala piston. Oleh lantaran itu, piston kecil harus dipindahkan jarak besar untuk mendapat piston besar untuk bergerak secara signifikan. Jarak piston besar akan bergerak yakni jarak yang piston kecil akan dipindahkan dibagi dengan rasio bidang kepala piston. Ini yakni bagaimana energi, dalam bentuk kerja dalam hal ini, yakni infinit dan Hukum Konservasi Energi puas. Pekerjaan kali kekuatan jarak, dan lantaran kekuatan meningkat pada piston lebih besar, jarak kekuatan diterapkan atas harus berkurang.
Cairan bertekanan digunakan, bila tidak dihasilkan secara lokal oleh tangan atau pompa mekanis bertenaga, sanggup diperoleh dengan membuka katup yang terhubung ke akumulator hidrolik atau pompa terus berjalan tekanan yang diatur oleh katup buang. Bila diinginkan untuk menghasilkan kekuatan yang lebih dari tekanan yang tersedia akan memungkinkan, atau memakai lebih kecil, lebih tinggi tekanan silinder untuk menghemat ukuran dan berat, sebuah intensifier hidrolik sanggup dipakai untuk meningkatkan tekanan yang bekerja pada silinder tekan.
Ketika tekanan pada silinder tekan dilepaskan (cairan kembali ke reservoir), gaya dibentuk dalam pers dikurangi menjadi nilai yang rendah (yang tergantung pada ukiran segel silinder itu. Piston utama tidak menarik kembali ke aslinya posisi kecuali sebuah prosedur suplemen digunakan.
BAB III
PENERAPAN HUKUM ARCHIMIDES
Archimedes pernah mengeluarkan sebuah pernyataan yang sangat populer bahwa “Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.” Pernyataan ini selanjutnya lebih dikenal sebagai aturan Archimedes. Beliau merupakan salah satu ilmuwan besar pada zamannya. Archimedes dari Syracusa (sekitar 287 SM – 212 SM) mencar ilmu di kota Alexandria, Mesir. Pada waktu itu yang menjadi raja di Sirakusa yakni Hieron II. Archimedes sendiri yakni seorang matematikawan, astronom, filsuf, fisikawan, dan insinyur berbangsa Yunani. Ia dibunuh oleh seorang prajurit Romawi pada penjarahan kota Syracusa, meskipun ada perintah dari jendral Romawi, Marcellus bahwa ia tak boleh dilukai.
Sudah banyak aplikasi teknologi yang memanfaatkan rumusan dari aturan ini diantaranya akan diuraikan sebagai berikut:
Balon Udara
Prinsip kerja:
Gaya apung yang diterima oleh suatu benda yang melayang di suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya. Fa = ?. Vb. g Dengan ? yakni massa jenis udara. Balon memakai prinsip yang sama dengan kapal laut. Hanya saja, lantaran kita menginginkan balon naik ke udara dan melayang pada ketinggian tertentu, maka yang dilakukan yakni 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 perihal 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 bila adapertimbangan harga dan keselamatan. Beberapa di antaranya yakni gas Hidrogen(H2) dan Helium (He).
Kapal Laut
Di awal pembahasan Hukum Archimedes telah sedikit disinggung mengapa kapal maritim sanggup mengapung di air. Badan kapal maritim mempunyai rongga udara. Karena rongga udara ini, volume air maritim yang dipindahkan oleh kapal tersebut cukup besar sehingga sesuai prinsip Archimedes, kapal maritim mendapat gaya apung yang cukup besar untuk menahan bobot kapal sehingga kapal sanggup mengapung di permukaan air. Kapal sangat penting untuk transportasi. Indonesia merupakan salah satu negara kepulauan yang besar. Oleh lantaran itu, kapal maritim memegang peranan penting akan kelancaran transportasi di negara kita.
Kapal Selam
Jika kapal maritim hanya sanggup mengapung di permukaan air, maka kapal selam, selain sanggup mengapung, sanggup juga melayang dan karam di dalam air laut. Karena kemampuannya tersebut, kapal selam sangat cocok dipakai dalam bidang militer dan penelitian. Bentuk tubuh kapal selam dirancang supaya sanggup mengapung, melayang, dan karam dalam air. Selain itu, dirancang untuk sanggup menahan tekanan air di kedalaman laut. Badan kapal selam mempunyai rongga udara yang berfungsi sebagai daerah masuk dan keluarnya air atau udara. Rongga ini terletak di lambung kapal. Rongga tersebut dilengkapi dengan katup pada kepingan atas dan bawahnya. Ketika mengapung, rongga terisi dengan udara sehingga volume air yang dipindahkan sama dengan berat kapal. Sesuai dengan prinsip Archimedes, kapal selam akan mengapung. Ketika rongga katup atas dan katup bawah pada rongga kapal selam dibuka, maka udara dalam rongga keluar atau air masuk mengisi rongga tersebut. Akibatnya, kapal mulai tenggelam. Katup akan ditutup bila kapal selam telah mencapai kedalaman yang diinginkan. Dalam keadaan ini, kapal selam dalam keadaan melayang. Jika katup udara pada rongga dibuka kembali maka volume air dalam rongga akan bertambah sehingga kapal selam akan karam Jika kapal selam akan muncul ke permukaan dari keadaan tenggelam, air dalam rongga dipompa keluar sehingga rongga hanya terisi udara. Dengan demikian, kapal selam akan mengalami gaya apung yang sanggup menyamai berat kapal selam. Akibatnya, kapal selam akan naik ke permukaan dan mengapung.
Prinsip kerja:
Kapal selam di desain mempunyai tanki balast (trim), Tanki balast berfungsi menyimpan udara dan air, letaknya berbeda beda tergantung agen desain yang merancangnya. Ketika kapal selam siap untukmenyelam, katup-katup besaryang dikenal sebagai “kingstons”, yang terletak di dasar tangkibalas, dibuka untukmembiarkannya masuk ke laut.Udara di dalam tangki keluarmelalui katup-katup pada kepingan atas, yang dikenal sebagai “lubang-lubang angin”. Kapal selamitu masuk ke dalam air
Ketika kapal selam siap untuk muncul ke permukaan, lubang-lubang angin ditutup dan tekanan udara didorong masuk ke dalam tangki-tangki. Hal ini meniup air kembali melalui kingstons, dankapal selam itu pun naik.
Galangan Kapal
Prinsip kerja
Hampir sama dengan kapal laut. Pertama-tama galangan kapal diisi dengan air laut, kemudian ditempatkan sempurna dibawah kapal laut, kemudian air nya disedot dan galangan kapal naik ke atas dan muncul ke purmukaan air. Akhirnya air disekeliling kapal hilang dan kapal siap di perbaiki. Setelah kapal diperbaiki galangan kapal diisi kembali oleh air maritim dan mulai tenggelam. Dan kapal siap kembali ke laut.
Jembatan Ponton
Peristiwa mengapung suatu benda lantaran mempunyai rongga udara dimanfaatkan untuk menciptakan jembatan yang terbuat dari drum-drum berongga yang dijajarkan melintang pemikiran sungai. Volume air yang dipindahkan menghasilkan gaya apung yang bisa menahan berat drum itu sendiri dan benda-benda yang melintas di atasnya. Setiap drum penyusun jembatan ini harus tertutup supaya air tidak sanggup masuk ke dalamnya.
Jembatan ponton yakni kumpulan drum-drum kosong yang berjajar sehingga mirip jembatan. Drum-drum itu biasanya terbuatdari besi dan di dalamnya diisi dengan udara sehingga massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis zat cair. Jembatan ponton merupakan jembatan yang dibentuk menurut prinsip benda terapung. Drumdrum tersebut harus tertutup rapat sehingga tidak ada air yang masuk ke dalamnya. Jembatan ponton dipakai untuk keperluan darurat. Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun. Jadi, tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air.
Hidrometer
Hidrometer yakni alat untuk mengukur massa jenis zat cair. Biasanya alat ini dipakai oleh perjuangan setrum accu. Untuk mengetahui bahwa air accu itu sudah tidak bisa dipakai maka harus diukur dengan hidrometer. Cara memakai alat ini yakni dengan mencelupkannya pada zat cair yang akan diukur massa jenisnya. Kemudian, dilihat skala permukaan zat cair dan nilai itulah yang merupakan nilai massa jenis dari zat cair tersebut.
Prinsip kerja
Hidrometer merupakan sebuah alat ukur besaran turunan yang menjadi salah astu aplikasi dari Hukum Archimedes yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat cair. Sebuah benda dalam fluida (zat cair atau gas) mengalami gaya dari semua arah yang dikerjakan oleh fluida di sekitarnya. Hukum Archimedes menyatakan bahwa sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan mendapat gaya ke atas seberat zat cair yang dipindahkan oleh benda itu. Prinsip kerja Hidrometer memakai Hukum Archimedes. Nilai massa jenis suatu zat cair sanggup diketahui dengan membaca skala pada Hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair.
Hidrometer yakni sebuah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis suatu zat cair. Nilai massa jenis suatu zat cai sanggup diketahui dengan membaca skala pada hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair. Hidrometer terbuat dari tabung kaca. Agar tabung beling terapung tegak di dalam zat cair, kepingan bawah tabung dibebani dengan butiran timbale. Diameter kepingan bawah tabung beling dibentuk lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan hydrometer lebih besar. Dengan demikian, dihasilkan gaya ke atas yang lebih besar dan hidrometer sanggup mengapung di dalam zat cair. Tangkai tabung beling didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam massa jenis zat cair) menghasilkan perbahan besar pada kedalaman tangkai yang tercelup di dalam zat cair. Ini berarti perbedaan bacaan pada skala untuk banyak sekali jenis zat cair menjadi lebih jelas.
BAB IV
PENERAPAN HUKUM KAPILARITAS
Kompor Minyak Tanah
Minyak tanah naik bergerak melalui sumbunya yang terbuat dari kain yang berpori-pori kecil. Begitu juga dari kegiatan tadi, ketika air berada pada pipa kapiler ternyata air naik pada kepingan pipa yang terkecil.
Peristiwa ini dinamakan kapilaritas. Yaitu kejadian naiknya zat cair pada pembuluh atau celah kecil atau pori-pori kecil. Air pada pembuluh atau celah kecil akan lebih tinggi dari yang lainnya itu, akhir adhesi (partikel air dan partikel gelas) lebih besar dari kohesinya (partikel air).
Lain lagi dengan raksa. Raksa pada pembuluh atau celah kecil akan lebih rendah dari yang lebih besar lainnya, akhir kohesi antar partikel raksa lebih besar daripada adhesi partikel raksa dan partikel gelas.
Contoh kejadian kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari
a) naiknya minyak tanah pada sumbu kompor sehingga kompor sanggup menyala,
b) naiknya minyak tanah pada sumber lampu tempel sehingga lampu itu menyala,
c) naiknya air pada animo hujan sehingga dinding rumah basah,
d) naiknya air tanah melalui akar dengan pembuluh-pembuluh tumbuhan,
e) air menggenang sanggup diserap dengan kain pel, spons, atau kertas isap, dan
f) cairan tinta yang tumpah sanggup diserap oleh kapur tulis atau kertas isap.
Sumber https://www.isplbwiki.net