HAI teorema stevin adalah hukum yang menyatakan bahwa variasi tekanan antara dua titik a cairan ditentukan oleh produk kerapatan fluida, percepatan gravitasi, dan variasi ketinggian antara titik-titik ini. Melalui teorema Stevin dimungkinkan untuk merumuskan teorema Pascal dan prinsip kapal yang berkomunikasi.
Baca juga: Daya apung - gaya yang muncul ketika benda dimasukkan ke dalam cairan
Ringkasan tentang teorema Stevin
Teorema Stevin adalah hukum dasar dari hidrostatik dan dikembangkan oleh ilmuwan Simon Stevin.
Menurut teorema Stevin, semakin dekat suatu benda dengan permukaan laut, semakin rendah tekanannya.
Aplikasi utama teorema Stevin adalah kapal yang berkomunikasi dan teorema Pascal.
Dalam bejana penghubung, ketinggian cairan adalah sama terlepas dari bentuk bejana, hanya berubah jika cairan yang ditempatkan memiliki kerapatan yang berbeda.
Teorema Pascal menyatakan bahwa tekanan yang dialami pada suatu titik zat cair akan dipindahkan ke titik lainnya, mengingat semua mengalami tekanan dengan variasi tekanan yang sama.
Apa yang dikatakan teorema Stevin?
Juga dikenal sebagai hukum dasar hidrostatis, Teorema Stevin dirumuskan oleh ilmuwan Simon Stevin (1548-1620). Dinyatakan sebagai berikut:
Perbedaan tekanan antara dua titik cairan homogen dalam kesetimbangan adalah konstan, hanya bergantung pada perbedaan level antara titik-titik ini.1|
Ini berkaitan dengan variasi dari tekanan atmosfir dan hidrolik (dalam cairan) pada ketinggian atau kedalaman yang berbeda. Seperti ini, Semakin banyak benda berada di permukaan atau di permukaan laut, semakin sedikit tekanan yang dialaminya.. Namun, seiring bertambahnya perbedaan ini, semakin besar tekanan pada tubuh, seperti yang dapat kita lihat pada gambar berikut:
Rumus Teorema Stevin
\(∆p=d\cdot g\cdot∆h\) atau \(p-p_o=d\cdot g\cdot∆h\)
\(∆p\) → tekanan pengukur atau variasi tekanan, diukur dalam Pascal \([Sekop]\).
P → tekanan absolut atau total, diukur dalam Pascal \([Sekop]\).
\(debu\) → tekanan atmosfer, diukur dalam Pascal \([Sekop]\).
D → densitas atau massa spesifik fluida, diukur dalam\([kg/m^3]\).
G → gravitasi, diukur dalam \([m/dtk^2]\).
\(∆j\) → variasi ketinggian, diukur dalam meter \([M]\).
Konsekuensi dan aplikasi teorema Stevin
teorema Stevin diterapkan dalam berbagai situasi kehidupan sehari-hari, seperti sistem hidrolik rumah dan lokasi yang tepat untuk memasang tangki air. Selain itu, perumusannya memungkinkan pengembangan prinsip komunikasi kapal dan teorema Pascal.
→ Prinsip komunikasi kapal
Prinsip dari kapal yang berkomunikasi menyatakan bahwa dalam suatu wadah tersusun dari cabang-cabang yang saling berhubungan, bila dituang cairannya sama kepadatan pada cabang, itu akan memiliki tingkat yang sama dan akan mengalami tekanan yang sama di salah satu bagian. Selanjutnya, kita bisa melihat seperti apa bentuk kapal yang berkomunikasi:
Jika cairan dengan kepadatan berbeda ditempatkan dalam wadah berbentuk U, ketinggian cairan dan tekanan yang diberikan padanya akan berbeda, seperti yang dapat kita lihat pada gambar berikut:
◦ Rumus prinsip kapal yang berkomunikasi
Prinsip komunikasi kapal dapat dihitung dengan menggunakan rumusnya:
\(\frac{H_1}{H_2} =\frac{d_2}{d_1} \) atau H1∙D1=H2∙D2
\(H_1\) Dia \(H_2\) → ketinggian yang terkait dengan area, diukur dalam meter \([M]\).
\(d_1\) Dia \(d_2\) → kerapatan fluida, diukur dalam\([kg/m^3]\).
Prinsip ini memungkinkan toilet menampung tingkat air yang sama dan memungkinkan untuk mengukur tekanan dan kepadatan cairan di laboratorium.
→ Teorema Pascal
Diformulasikan oleh ilmuwan Blaise Pascal (1623-1662), itu teorema Pascal menyatakan bahwa ketika tekanan diterapkan ke suatu titik dalam cairan dalam kesetimbangan, variasi ini akan merambat ke sisa cairan, menyebabkan semua titik mengalami variasi yang sama tekanan.
Melalui teorema ini, pers hidrolik dikembangkan. Jika kita menerapkan a kekuatan ke bawah pada salah satu piston, akan terjadi peningkatan tekanan yang akan menyebabkan perpindahan fluida ke piston yang lain sehingga terjadi peninggian, seperti yang dapat kita lihat pada gambar berikut:
◦ Rumus teorema Pascal
Teorema Pascal dapat dihitung menggunakan rumusnya:
\(\frac{\vec{F}_1}{A_1} =\frac{\vec{F}_2}{A_2} \) atau \(\frac{A_1}{A_2} =\frac{H_2}{H_1} \)
\(\vec{F}_1\) Dia \(\vec{F}_2\) → gaya yang diterapkan dan diterima, masing-masing, diukur dalam Newton \([N]\).
\(UNTUK 1\) Dia \(A_2\) → area yang terkait dengan penerapan gaya, diukur dalam \([m^2]\).
\(H_1\) Dia \(H_2\) → ketinggian yang terkait dengan area, diukur dalam meter \([M]\).
Satuan pengukuran teorema Stevin
Beberapa satuan pengukuran digunakan dalam teorema Stevin. Selanjutnya, kita akan melihat tabel dengan satuan pengukuran menurut Sistem Satuan Internasional (S.I.), cara lain yang umum muncul dan cara mengonversi satu ke yang lain.
Satuan pengukuran teorema Stevin | |||
kuantitas fisik |
Satuan ukuran menurut S.I. |
Satuan ukuran dalam format lain |
Konversi satuan pengukuran |
Tinggi |
M |
cm |
1 cm = 0,01 m |
Kepadatan atau Massa spesifik |
\(kg/m^3\) |
\(g/mL\) |
Modifikasi dilakukan dengan mengubah satuan ukuran besaran fisika lainnya. |
percepatan gravitasi |
\(\frac{m}{s^2}\) |
\(\frac{km}{h^2}\) |
Modifikasi dilakukan dengan mengubah satuan ukuran besaran fisika lainnya. |
Tekanan |
Sekop |
Suasana (atm) |
\(1\ atm=1.01\cdot10^5 \ Pa\) |
Lihat juga: Gaya berat - gaya tarik yang ada di antara dua benda
Latihan soal teorema Stevin
pertanyaan 1
(Unesp) Perbedaan tekanan maksimum yang dapat dihasilkan paru-paru manusia per inspirasi ada di sekitar \(0,1\cdot10^5\ Pa\) atau \(0,1\atm\). Jadi, meski dengan bantuan snorkel (ventilasi), seorang penyelam tidak dapat melampaui kedalaman maksimal, karena tekanan pada paru-paru meningkat saat dia menyelam lebih dalam, mencegahnya memompa.
Mengingat kerapatan air \(10^3\ kg/m\) dan percepatan gravitasi \(10\ m/dtk^2\), kedalaman maksimum yang diperkirakan, diwakili oleh h, bahwa seseorang dapat menyelam dengan bantuan snorkel adalah sama dengan
A) 1.1 ‧ 102 M
B) 1.0 ‧ 102 M
C) 1.1 ‧ 101 M
D) 1.0 ‧ 101 M
E) 1.0 ‧ 100 M
Resolusi:
Alternatif E
Perbedaan tekanan (Δp) dapat diberikan oleh hukum Stevin:
\(∆p=d\cdot g\cdot ∆h\)
\(0,1\cdot10^5=10^3\cdot10\cdot∆h\)
\(0,1\cdot10^5=10^4\cdot∆h\)
\(∆h=\frac{0,1\cdot10^5}{10^4} \)
\(∆h=0,1\cdot10^{5-4}\)
\(∆h=0,1\cdot10^1\)
\(∆h=1\cdot10^0\ m\)
pertanyaan 2
(Aman) Sebuah tangki berisi \(5.0\ x\ 10^3\) liter air berukuran panjang 2,0 meter dan lebar 1,0 meter. Makhluk \(g=10\ m/s^2\), Tekanan hidrostatik yang diberikan oleh air di dasar tangki adalah:
A) \(2.5\cdot10^4\ Nm^{-2}\)
B) \(2.5\cdot10^1\ Nm^{-2}\)
W) \(5.0\cdot10^3\ Nm^{-2}\)
D) \(5.0\cdot10^4\ Nm^{-2}\)
DAN)\(2.5\cdot10^6\ Nm^{-2}\)
Resolusi:
Alternatif A
Perlu untuk mengubah satuan ukuran volume dari liter menjadi \(m^3\):
\(V=5\cdot10^3\ L=5\ m^3\)
Tinggi akan diberikan oleh:
\(5=1\cdot2\cdot h\)
\(5=2\cdot h\)
\(\frac{5}2=h\)
\(2.5=h\)
Kami akan menghitung tekanan hidrostatik yang diberikan oleh air di bagian bawah tangki menggunakan teorema Stevin:
\(p=d\cdot g\cdot h\)
Mengambil massa jenis air sebagai \(1000\ kg/m^3 \) dan gravitasi sebagai \(10\ m/dtk^2\), kami menemukan:
\(p=1000\cdot10\cdot2.5\)
\(p=2.5\cdot10^4\ Pa=2.5\cdot10^4\ Nm^{-2}\)
Nilai
|1| NUSSENZVEIG, Herch Moyses. Mata kuliah fisika dasar: Fluida, Osilasi dan Gelombang, Panas (vol. 2). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.
Oleh Pamella Raphaella Melo
Guru Fisika
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/teorema-de-stevin.htm
