7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
1/40
MATERI LULIAH FISIKA TEKNIK
GAYA APUNG DAN STABILITAS
BENDA APUNG
OLEH :MUHAMMAD AZHARI NOOR, ST, M.Eng.
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
2/40
GAYA APUNG DAN STABILITASBENDA APUNG
Tujuan Pembelajaran Umum :1. Mahasiswa memahami konsep kesetimbangan
statis untuk menyelesaikan gaya-gaya yangbekerja pada kasus benda yang mengapung,
2. Mahasiswa mampu menganalisis stabilitasbenda yang mengapung dalam kondisi tegakmaupun miring.
Tujuan Pembelajaran husus :
!. Mahasiswa mampu menghitung besar danletak titik berat benda yang mengapung,
". Mahasiswa mampu menghitung besar danletak titik tangkap gaya buoyan#y,
$. Mahasiswa mampu melakukan kontrolstabilitas benda yang mengapung, melalui
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
3/40
GAYA
APUN
G
Sembarang bena !angmenga"#ng $ "erm#%aan a$r,a%an mena"a& "er'a%#an (ma)am ga!a !ang be%er*a "aaara+ +r$-$n&a' an er&$%a', !a$ :
1) Gaya horizontal (H),.
2) Berat sendiri benda (W),
3) Ga a buo anc (FB)
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
4/40
GAYA
APUN
G
/0 Gaya horizontal (H), gaya
menean sebelah sisi iri dan sisi
anan dari benda, yang salingmengha!usan, sehingga tidaada gaya horizontal !ada benda.
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
5/40
GAYA
APUN
G
10 Berat sendiri benda (W), yaitusuatu gaya yang beer"a #ertiale ba$ah dan mem!unyai tititanga! di titi G, titi beratbenda. W% m & g
dimana '
m % massa benda, dalam satuan g
g % !erce!atan gra#itasi bumi, dalam satuanm deti2.
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
6/40
GAYA
APUN
G(0 Gaya buoyancy (FB), yaitu gaya
tean e atas !ada suatu benda yangmenga!ung sama dengan berat air
yang di!indahan (rchimede*s
!rinsi!le). +iti tanga! gayabuoyancy di titi B sama dengan titiberat dari #olume air yangdi!indahan, atau sama dengan titi
berat dari bidang yang tercelu!.
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
7/40
GAYA
APUN
GGa!a 2 $e-a% %e a&a- 'e+ gaya
buoyancy (Fb) sebesar berat air yangdi!indahannya. dinyataan secaramatemati oleh !rinsi! rchimedes
sebagai beriut
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
8/40
Seb#a+ g#n#ng e- &era"#ng $'a#&. B$'a ra"a&ma--a e- an a$r 'a#& ma-$ng3ma-$ng aa'a+ 4/5an /617 %g8m(, bera"a 9 bag$an e- !ang
&era"#ng !ang &er'$+a&8m#n)#' $"erm#%aan0;a
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
9/40
SOAL
GAYA
APUNG
Seb#a+ ba'n ber$-$ +e'$#m ber*ar$3*ar$ /1 m.Ma--a &&a' ba'n, %abe'3%abe' '' aa'a+ M =/4> %g. B$'a ra"a& ma--a ga- +e'$#m an #arama-$ng3ma-$ng aa'a+ 6,/> an /,1? %g8m(,
+$ng ma--a beban ma%-$m#m !ang a"a&$ba
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
10/40
&atu !$ u!ara mempuna$ berat 700 ,se!ang beratna !$
!alam a$r a!ala# 400 * #$tung vlum !an rapat relat$+ batu*
enelesa$an-
F& . W !$ u!ara / W !$ a$r
.700 / 400 . 300
F& . *V . p*g*# . 1000 9,1 V . 910 V
300 . 910 V V . 0,0305 m
W !$ u!ara . *V . p*g*#
700 . p 9,1 0,0305
p . 2*333 kgm . p p a$r . 2*333 1000 . 2*3
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
11/40
&alk seg$ empat !engan ukuran 40 cm 20 cm 20 cm
mengapung !$ a$r !engan s$s$ panangna seaar muka a$r*
pab$la bag$an !ar$ balk ang bera!a !$ atas permukaan a$r
a!ala# 5 cm,#$tung berat balk*enelesa$an -
$ngg$ balk ang teren!am
! . 20 / 5 . 15 cm . 0,15 m
Vlume bag$an balk ang teren!am
V . 0,15 0,2 0,4 . 0*012 m
&erat balk . berat 8at ca$r ang !$p$n!a#kan
. a$r V . 1000 0,012 . 12 kg+
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
12/40
KONDISI BENDA DI DALAM SUATU KOLOM AIR
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
13/40
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
14/40
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
15/40STABILIT
AS
GAYA
APU
NG
( ma)am %e-e$mbangan ar$ bena !gmenga"#ng $ a$r
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
16/40STABILIT
AS
GAYA
APU
NG
/0 T$&$% terleta di atas titi G, benda ini stabildan bila ada !erobahan dari !osisi ini benda aanembali lagi !ada !osisi stabilnya yang semula.10 T$&$% terleta di ba$ah titi G, benda ini dalam
ondisi labil. -erubahan sediit dari !osisi ini aanmenggulingan benda untu mencarieseimbangan yang baru.(0 T$&$% dan titi G berim!it, benda dalam ondisi
netraleseimbangan indierent. -erubahan dari!osisi ini tida aan mem!engaruhi tem!at titi
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
17/40STABILIT
AS
GAYA
APU
NG
KESETIMBANGAN TRANS@ERSALBENDA TERAPUNG
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
18/40
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
19/40
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
20/40
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
21/40
TITIK PENTING STABILITAS KAPAL
Keterangan :
K = lunas (keel)
B = titik apung (buoyancy)G = titik berat (gravity)
M = titik metasentris (metacentris)
d = sarat (draft)
D = dalam kapal (depth)
CL = Centre Line
WL = Water Line
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
22/40
%a&. Titik (erat %)entre o* +raity&T$&$% bera& )en&er gra$&!0 $%ena' engan &$&$% Gar$ -eb#a+ %a"a', mer#"a%an &$&$% &ang%a" ar$ -em#aga!a3ga!a !ang mene%an %e ba
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
23/40
%b&. Titik pung %)entre o* (uoyan#e&T$&$% a"#ng )en&er b#!an)e0 $$%ena' engan&$&$% B ar$ -eb#a+ %a"a', mer#"a%an &$&$% &ang%a"ar$ re-#'&an ga!a3ga!a !ang mene%an &ega% %e
a&a- ar$ bag$an %a"a' !ang &erbenam a'am a$r.
T$&$% &ang%a" B b#%an'a+ mer#"a%an -#a &$&$%!ang &e&a", a%an &e&a"$ a%an ber"$na+3"$na+ 'e+
aan!a "er#ba+an -ara& ar$ %a"a'. Da'am -&ab$'$&a-%a"a', &$&$% B $n$'a+ !ang men!ebab%an %a"a'
mam"# #n% &ega% %emba'$ -e&e'a+ menga'am$
-enge&. Le&a% &$&$% B &erganng ar$ be-arn!a-enge& %a"a' b$'a -enge& ber#ba+ ma%a 'e&a% &$&$%
B a%an ber#ba+ 8 ber"$na+. B$'a %a"a' men!enge&&$&$% B a%an ber"$na+ %e-$-$ !ang rena+.
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
24/40
#&. Titik MetasentrisT$&$% me&a-en&r$- a&a# $%ena' engan &$&$% M ar$-eb#a+ %a"a', mer#"a%an -eb#a+ &$&$% -em# ar$ba&a- $mana &$&$% G &$a% b'e+ me'e
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
25/40
TITIK METASENTRUM
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
26/40
TITIK METASENTRUM
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
27/40
TITIK METASENTRUM
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
28/40
TITIK METASENTRUM
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
29/40
TINGGI METASENTRUM
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
30/40
TINGGI METASENTRUM
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
31/40
TINGGI METASENTRUM
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
32/40
TINGGI METASENTRUM
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
33/40
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
34/40
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
35/40
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
36/40
T/0 3 :
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
37/40
T/0 3 :
DINAMIKA FLUIDA
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
38/40
DINAMIKA FLUIDA
Per-amaanKn&$n#$&a-
2211
keluarmasuk&
VV
::::
V:!eb$t
=
==
==
@/
@1
Deb$& %e'#ar = eb$&ma-#%
Seb#a+ -#nga$ -e'ebar 16 m menga'$r a$r -ea'am 7 m.
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
39/40
Seb#a+ -#nga$ -e'ebar 16 m menga'$r a$r -ea'am 7 m.#ra+ +#*an ra&a3ra&a $ aera+ -#nga$ &er-eb#& !ang'#a-n!a (666 %m1 aa'a+ 7 )m8&a+#n. B$'a 1? 9 ar$ a$r+#*an meng#a" %e a&m-r an -$-an!a ma-#% %e -#nga$
"er%$ra%an %e)e"a&an ra&a3ra&a ar$ a$r -#nga$ &er-eb#&.
;a
7/25/2019 Materi Luliah Fisika Teknik
40/40
Seb#a+ %ran menga'$r%an a$r -e"er&$&er'$+a& "aa gambar. Paa -#a%e&$ngg$an &er&en '#a- "enam"anga'$ran a$r $n$ aa'a+ /,1 )m1-eang%an7? mm $ ba