Tekanan Hidrostatis – Media Masyarakat

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yg diberikan oleh air ke semua arah pada titik ukur manapun balasan adanya gaya gravitasi. Tekanan hidrostatis akan berkembangseiring dgn bertambahnya kedalaman diukur dr permukaan air.

Akibat gaya gravitasi, berat partikel air akan menekan partikel dibawahnya, & begitu juga partikel-partikel air di bawahnya akan saling menekan sampai ke dasar air sehingga tekanan dibawah akan lebih besar dr tekanan diatas. Makara, semakin dlm kita menyelam dr permukaan air, maka akan kian banyak volume air yg ada di atas kita dgn permukaan air sehingga tekanan yg diberikan air pada badan kita (tekanan hidrostatis) akan makin besar.

Lihat pula bahan Wargamasyarakat.org lainnya:

Hukum Kepler

Cermin Cekung/Cembung & Lensa Cekung/Cembung

Daftar Isi

Rumus Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis pada titik kedalaman berapapun tak dipengaruhi oleh berat air, luasan permukaan air, ataupun bentuk ember air. Tekanan hidrostatis menekan ke segala arah. Satuan tekanan yaitu Newton per meter kuadrat (N/m²) atau Pascal (Pa).

Rumus tekanan hidrostatis diformulasikan dengan:

$\rho_ hidro = \rho g h$

dimana:

$\rho$ ialah berat jenis air (untuk air tawar, $\rho = 1000kg/m^3$ );

g yaitu besar percepatan gravitasi (percepatan gravitasi di permukaan bumi sebesar g = 9,8 m/s²;

h yaitu titik kedalaman yg diukur dr permukaan air.

Jadi semakin besar jarak titik ukur dgn permukaan air, maka akan makin besar tekanan hidrostatis pada titik tersebut. Fenomena ini dapat dilihat pada gambar dibawah dimana kian besar ketinggian air, maka akan kian besar pula tekanan hidrostatis di dasar baskom. Akibatnya, air akan muncrat lebih jauh pada baskom sebelah kanan alasannya tekanan yg lebih tinggi dibandingkan bejana di sebelah kiri.

Benda bermassa 5 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 m.s⁻¹.

tekanan hidrostatis ilustrasi

Rumus diatas digunakan untuk mengetahui nilai tekanan hidrostatis pada ember tertutup (misalnya: tekanan pada titik tertentu pada air di dlm botol tertutup, tangki air atau tong air yg tertutup).

Jika kita ingin mengkalkulasikan besar total tekanan pada sebuah titik di bawah permukaan air pada kawasan terbuka mirip pada danau & laut & segala kontainer/wadah terbuka, maka kita perlu menyertakan besar tekanan atmosfer pada perkiraan. Sehingga, total tekanan hidrostatis pada keadaan terbuka yaitu sama dgn tekanan hidrostatis air pada titik tersebut ditambah besar tekanan yg bekerja pada permukaan air yg dirumuskan dengan:

$P_ total = P_ hidro + P_ atm$

$P_ total = \rho g h + P_ atm$

dimana $P_ atm$ yakni tekanan atmosfer (tekanan atmosfer pada permukaan maritim sebesar $P_ atm = 1,01 x 10^5 Pa$ ).

ilustrasi lanjut tekanan hidrostatis

Agar dapat lebih mengerti prinsip tekanan, perhatikan gambar diatas.

Tekanan total yg diterima oleh si pemancing yaitu sebesar tekanan atmosfer (kita senantiasa menerima tekanan atmosfer setiap ketika), sehingga: $P_1 = P_ atm$ .

Tekanan total yg diterima penyelam bertangki kuning yaitu sebesar tekanan atmosfer ditambah tekanan hidrostatis pada kedalaman h2, sehingga: $P_2 = \rho g h_2 + P_ atm$ .

Tekanan total yg diterima penyelam bertangki merah yaitu sebesar tekanan atmosfer ditambah tekanan hidrostatis pada kedalaman h3, sehingga: $P_3 = \rho g h_3 + P_ atm$ .

Karena $h_3 > h_2″ class=”latex” />, maka <img decoding=$ Contoh Soal Tekanan Hidrostatis

Contoh Soal 1

Tekanan atmosfer pada permukaan laut sebesar 1,01 x 10⁵ Pa. Kenapa kita tak mencicipi tekanan atmosfer menekan tubuh kita?

a) Besar tekanan atmosfer dianggap nol alasannya adalah gravitasi

b) Kita telah terbiasa dgn tekanan atmosfer sejak kita lahir

c) Cairan pada badan kita menekan keluar tubuh dgn gaya yg sama besar

d) Gaya gravitasi menghapus rasa akan adanya tekanan

Solusi:

Jawaban yg benar yakni C.

Darah & cairan yg ada dlm tubuh insan memberikan tekanan yg sama besar dgn tekanan atmosfer keluar badan. Karena tekanan yg menekan keluar di dlm tubuh sama dgn tekanan atmosfer yg menekan tubuh, maka kita tak mencicipi adanya tekanan atmosfer yg senantiasa menekan tubuh kita.

Contoh Soal 2

Tekanan hidrostatis pada titik di sebuah kedalaman air bergantung pada:

a) Berat total

b) Luas permukaan

c) Jarak kepada permukaan air

d) Semua jawaban di atas

Solusi:

Jawaban yg benar ialah C.

Sesuai dgn formula tekanan hidrostatis $P_ hidro = \rho g h$ , maka yg menghipnotis besarnya tekanan yakni jarak kepada permukaan air & massa jenis fluida tersebut. (air maritim memiliki massa jenis yg sedikit lebih besar dibanding air tawar)

Contoh Soal 3

Berapa tekanan hidrostatis pada dasar bak renang yg memiliki kedalaman 3 meter?

Solusi:

Dengan menggunkanan rumus $P_ total = \rho g h + P_ atm$ , didapat:

$P_ total = (1000kg/m^3) (9,8 m/s^2) + (1,01 \times 10^5 Pa)$

$P_ total = (2,94 \times 10^4 Pa) + (1,01 \times 10^5 Pa)$

maka: $P_ total = 1,3 \times 10^5 Pa$ .

Contoh Soal 4

contoh soal tekanan hidrostatis

Pada gambar diatas, berapa ketinggian (h) kalau dikenali tekanan pada titik ukur P₂ sebesar 2 x 10⁵ Pa?

Solusi:

Diketahui bahwa $P_2 = \rho g h + P_1$ ,

sehingga, $\rho g h = P_2 - P_1$ atau $h = (P_2 - P_1)/\rho g$ .

Jika dianggap bahwa $P_1 = P_ atm$ , maka:

$h = (P_2 - P atm /\rho g$

$h = (2 \times 10^5 Pa - 1,01 \times 10^5 Pa)/(1000kg/m^3 \times 9,8m/s^2)$

$h = (0,99 \times 10^5 Pa)/(9,8 \times 10^3 kg/m^2s^2$

Ingat bahwa $1 Pa = 1 N/m^2 = 1 kg/ms^2$ , sehingga:

$h = (o,99 \times 10^5 kg/ms^2)/(9,8 \times 10^3 kg/m^2s^2)$

$h = 10,1 m$

Contoh Soal 5

soal tekanan hidrostatis & jawabannya Pada gambar di atas, terdapat dua tekanan yg diberikan pada selang berbentuk U yg berisi air raksa, terhubung langsung dgn udara bebas atau merupakan tekanan atmosfer. Berapa besar tekanan P_a kalau dimengerti beda ketinggian air (H) sebesar 1,2 m?

(massa jenis air raksa = 13.600 kg/m³)

Solusi:

Diketahui bahwa $P_a = \rho g h + P_0$ ,

$P_a = \rho g h + P_ atm$

$P_a = (13.600 kg/m^3)(9,8 m/s^2)(1,2m) + (1,01 \times 10^5 Pa)$

$P_a = (159,936 Pa) + (1,01 \times 10^5 Pa)$

maka, didapat besarnya tekanan pada sisi sebelah kanan ( $P_a$ ) sebesar $2,61 \times 10^5 Pa$ .

Walaupun perbedaan ketinggiannya hanya sedikit, tapi massa jenis cairan yg mesti ditekan sungguh besar (lebih dr 13 kali lipat ) jika dibandingkan dgn air biasa. Oleh sebab itu diperlukan tekanan yg besar sampai 13 kali lipat untuk menekan air raksa dibandingkan air biasa.

Kontributor: Ibadurrahman, S.T.

Mahasiswa S2 Teknik Mesin FT UI

Materi Wargamasyarakat.org lainnya:

Metode Ilmiah

Tata Surya

Listrik Statis