Fluida Tidak Dapat Dipegang
Fluida Tidak Dapat Dipegang. Karena berat jenis sama dengan hasil perkalian antara densitas fluida dan percepatan gravitasi (πΎ= pg), perubahan dalam πΎ disebabkan oleh perubahan dalam Ο atau g. Untuk sebagian besar aplikasi rekayasa, variasi dalam g dianggap dapat diabaikan, sehingga perhatian utama kita adalah dengan kemungkinan variasi dalam densitas fluida. Secara umum, fluida dengan densitas konstan disebut fluida tidak dapat dipadatkan. Untuk cairan, variasi densitas biasanya dianggap dapat diabaikan, bahkan dalam jarak vertikal yang besar, sehingga asumsi berat jenis konstan saat berurusan dengan cairan adalah tepat. Untuk kasus ini, Persamaan 2.4 dapat diintegrasikan secara langsung.
Untuk Menghasilkan
Atau
di mana p1 dan p2 adalah tekanan pada ketinggian vertikal z1 dan z2 , seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 2.3. Persamaan 2.5 dapat ditulis dalam bentuk kompak
Atau
di mana β adalah jarak, z2 βz1, yang merupakan kedalaman fluida diukur ke bawah dari lokasi p2. Jenis distribusi tekanan ini umumnya disebut distribusi hidrostatik, dan Persamaan 2.7
menunjukkan bahwa dalam fluida tidak dapat dipadatkan yang diam, tekanan bervariasi secara linear dengan kedalaman. Tekanan harus meningkat dengan kedalaman untuk "menahan" fluida di atasnya.
Juga dapat diperhatikan dari Persamaan 2.6 bahwa perbedaan tekanan antara dua titik dapat ditentukan oleh jarak β karena
Dalam kasus ini, β disebut sebagai kepala tekanan dan diinterpretasikan sebagai tinggi kolom fluida dengan berat jenis πΎ yang diperlukan untuk memberikan perbedaan tekanan p1βp2. Sebagai contoh, perbedaan tekanan sebesar 10 psi dapat ditentukan dalam satuan kepala tekanan sebagai 23.1 kaki air (πΎΓ62.4lb/ft3), atau 518 mm Hg (πΎ=133kN/m3). Seperti yang diilustrasikan oleh gambar di margin, sebuah kolom air setinggi 23.1 kaki dengan luas penampang 1 in2 memiliki berat 10 lb.
Ketika seseorang bekerja dengan cairan, seringkali ada permukaan bebas, seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 2.3, dan sangat nyaman menggunakan permukaan ini sebagai bidang referensi. Tekanan referensi p akan sesuai dengan 0 untuk tekanan yang bertindak pada permukaan bebas (yang seringkali adalah tekanan atmosfer), sehingga jika kita biarkan p2=p0 dalam Persamaan 2.7, maka tekanan p pada kedalaman β di bawah permukaan bebas diberikan oleh persamaan:
Seperti yang ditunjukkan oleh Persamaan 2.7 atau 2.8, tekanan dalam fluida homogen, tidak dapat dipadatkan yang diam bergantung pada kedalaman fluida relatif terhadap suatu bidang referensi, dan tidak dipengaruhi oleh ukuran atau bentuk tangki atau wadah di mana fluida tersebut disimpan. Dengan demikian, pada Gambar 2.4
tekanan adalah sama di semua titik sepanjang garis AB, meskipun wadah memiliki bentuk yang sangat tidak teratur. Nilai sebenarnya dari tekanan sepanjang AB hanya bergantung pada kedalaman, β, tekanan permukaan, p0 , dan berat jenis, πΎ, dari cairan dalam wadah.
Kesetaraan tekanan pada ketinggian yang sama di seluruh sistem penting untuk operasi dongkrak hidrolik (lihat Gambar 2.5a), lift, dan press, serta kontrol hidrolik pada pesawat dan jenis mesin berat lainnya. Ide dasar di balik perangkat dan sistem semacam itu ditunjukkan dalam Gambar 2.5b. Sebuah piston yang terletak di satu ujung sistem tertutup yang diisi dengan cairan, seperti minyak, dapat digunakan untuk mengubah tekanan di seluruh sistem, dan dengan demikian mengirimkan gaya yang diterapkan F ke piston kedua di mana gaya yang dihasilkan adalah F2. Karena tekanan p yang bertindak pada wajah 1 dan 2 dari kedua piston adalah sama (efek perubahan ketinggian biasanya dianggap dapat diabaikan untuk jenis perangkat hidrolik ini), maka F2=(A2/A1)F1. Luas piston A2 dapat dibuat jauh lebih besar daripada A1 dan oleh karena itu keuntungan mekanis yang besar dapat dikembangkan; yaitu, gaya kecil yang diterapkan pada piston yang lebih kecil dapat digunakan untuk mengembangkan gaya yang besar pada piston yang lebih besar. Gaya yang diterapkan bisa diciptakan secara manual melalui jenis perangkat mekanik, seperti dongkrak hidrolik, atau melalui udara terkompresi yang bertindak langsung pada permukaan cairan, seperti yang dilakukan dalam lift hidrolik yang umumnya ditemukan di stasiun layanan.
