Tekanan Hidrostatis (Tekanan Pada Fluida)

Mungkin kamu pernah melihat orang yang menyelam untuk melihat keindahan bawah laut di televisi atau video. Pada saat menyelam para penyelam akan menggunakan pelindung telinga yang tujuannya agar gendang telinganya tidak pecah. Lho kenapa bisa pecah?

Penyelam menggunakan pelindung telinga

Pada saat menyelam para penyelam akan mengalami tekanan air yang dikenal dengan tekanan hidrostatis, sehingga para penyelam yang menyelam dengan kedalaman tertentu wajib menggunakan pelindung telinga. Apa itu tekanan hidrostatis?

 

Tekanan hidrostatis didefinisikan sebagai tekanan di dalam fluida yang diakibatkan oleh gaya gravitasi. Bagaimana cara menghitung tekanan hidrostatis?

 

Sekarang perhatikan gambar di bawah ini!

Tekanan hidrostatis pada zat cair

Gambar di atas merupakan sebuah tabung kaca dengan luas alas A berisi zat cair dengan ketinggian h dari dasar tabung. Air akan memiliki berat akibat dari massa dan percepatan gravitasi.

 

Seperti yang sudah dijelaskan pada postingan sebelumnya tentang tekanan dalam fisika, bahwa tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada tiap satuan luas. Pada air yang berada dalam tabung kaca, gaya yang bekerja adalah gaya berat atau berat (w) dan luasnya sebesar A. Apabila berat fluida (w) bekerja secara tegak lurus dan merata pada permukaan bidang seluas A, maka tekanan pada permukaan itu dirumuskan dengan:

 

p = w/A . . . . (1)

 

Perlu diketahui bahwa berat merupakan hasil kali antara massa fluida dengan percepatan gravitasi (w = m.g), sehingga persamaan (1) menjadi:

p = mg/A . . .(2)

 

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa massa jenis fluida merupakan perbandingan antara massa fluida dengan volumenya yang dirumuskan dengan persamaan:

ρ = m/V => m = ρ.V . . . (3)

 

Jika persamaan (3) disubtitisukan ke persamaan (2), maka:

p = mg/A

p = ρ.V.g/A

p = ρ.g.V/A . . . . (4)

 

Masih ingatkan kamu dengan volumen tabung? Volume tabung merupakan hasil kali luas alas tabung dengan tinggi tabung yang dirumuskan dengan persamaan:

V = A.h . . . .(5)

 

Jika persamaan (5) disubtitusikan ke persaman (4), maka:

p = ρ.g.V/A

p = ρ.g.A.h /A

p = ρ.g.h

 

Jadi tekanan hidrostatis dapat dirumuskan dengan persamaan:

p = ρ.g.h

 

dengan:

p = tekanan hidrostatis (N/m² atau Pa)

ρ = massa jenis zat cair (kg/m³)

h = kedalaman zat cair (m)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

 

Berdasarkan persamaan di atas maka dapat disimpulkan bahwa tekanan yang dialami oleh fluida yang diam bergantung pada kedalaman fluida dan massa jenis fluida tersebut. Berikut tabel beberapa massa jenis bahan.

Tabel massa jenis beberapa bahan

Berdasarkan pemaparan di atas, maka semakin dalam menyelam dari permukaan laut atau danau, tekanan hidrostatis akan semakin bertambah. Hal inilah yang menyebabkan kenapa para penyelam harus menggunakan pelindung telinga agar gedang telinganya tidak pecah akibat tekanan hidrostatis air laut.

 

Nah untuk memantapkan pemahaman kamu tentang cara menghitung tekanan hidrostatis, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

 

Contoh Soal 1

Tiga buah tabung berukuran sama yang tingginya 30 cm diisi penuh dengan fluida. Tentukanlah tekanan hidrostatis pada dasar tabung, jika g = 10 m/s² jika masing-masing tabung berisi air, raksa, dan benzena.

 

Penyelesaian:

Diketahui:

h = 30 cm = 0,3 m

g = 10 m/s²

 

Ditanyakan: p = ?

 

Jawab:

Masaa jenis air (ρ) = 1,0 g/cm³ = 1000 kg/m², maka tekanan hidrostatisnya yakni:

p = ρ.g.h

p = 1000.10.0,3

p = 3000 Pa

p = 3 kPa

 

Massa jenis raksa (ρ) = 13,6 g/cm³ = 13600 kg/m³, maka tekanan hidrostatisnya yakni:

p = ρ.g.h

p = 13600.10.0,3

p = 40800 Pa

p = 40,8 kPa

 

Massa jenis benzena (ρ) = 0,9 g/cm³ = 900 kg/m³, maka tekanan hidrostatisnya yakni:

p = ρ.g.h

p = 900.10.0,3

p = 2700 Pa

p = 2,7 kPa

 

Contoh Soal 2

Suatu bak penampung air berbentuk kubus dengan tinggi 2 meter. Jika tekanan hidrostatis yang dikerjakan air pada dasar bak penampung 5.000 N/m², maka hitunglah kedalaman air di bak penampung tersebut!

 

Penyelesaian:

p = ρgh

5000 = (1000)(10)h

h = 5000/10000

h = 0,5 m

Jadi, kedalaman air di bak penampung tersebut adalah 0,5 m

 

Contoh Soal 3

Candra memiliki kolam renang di rumahnya, kedalamannya 1,8 m. Jika massa jenis air 1000 kg/m³ dan g = 10 m/s maka tentukan tekanan hidrostatis di dasar kolam.

 

Penyelesaian:

p = ρgh

p = (1000)(10)(1,8)

p = 18000 Pa

p = 18 kPa

Jadi, tekanan hidrostatis di dasar kolam adalah 18 kPa.

 

Demikian artikel tentang tekanan hidrostatis lengkap dengan gambar dan contoh soal serta penyelesaiannya. Mohon maaf jika ada kata atau tulisan yang salah dalam postingan ini.

Share :

Facebook Google+ Twitter

Related Posts :