Tekanan zat cair yang menekan kepada dasar bejana bergantung pada

Tekanan Hidrostatis : Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal – Halo sobat Grameds! pernahkah kalian berenang atau menyelam di laut? Jika pernah kalian pasti mengerti bagaimana sulitnya ketika berenang hingga pada kedalaman tertentu. Tentu tak sama dengan berenang di permukaan, berenang di kedalaman tertentu yang lebih dalam memerlukan tenaga yang lebih besar pula.

Hal ini dapat terjadi karena adanya tekanan hidrostatis di kedalaman yang lebih kuat apabila dibandingkan dengan tekanan hidrostatis di permukaan air. Nah dalam artikel kali ini akan dibahas perihal tekanan hidrostatis serta bagaimana penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Yuk, langsung aja kita simak pembahasannya!

Pengertian Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis dilansir dari Saintif yakni tekanan yang berasal dari zat cair ke seluruh arah pada suatu benda. Tekanan ini dapat terjadi karena adanya gaya gravitasi. Gaya gravitasi menjadi sebab dari berat partikel air menekan partikel yang ada di bawahnya, Hasil dari tekanan tersebut ialah partikel-partikel yang berada di bawah akan saling berlawanan hingga ke dasar air. Hal ini dapat menjadikan tekanan yang berada di bawah memiliki kekuatan yang lebih besar apabila dibandingkan dengan tekanan yang berada di atas.

Secara definisi, tekanan hidrostatis adalah tekanan yang disebabkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan, pada kedalaman tertentu. Secara mudahnya, tiap-tiap jenis zat cair, akan memberikan tekanan tertentu, tergantung dari jarak kedalamannya. Maka dari itulah, ketika berenang atau menyelam di permukaan dangkal akan terasa lebih mudah apabila dibandingkan dengan menyelam di kedalaman tertentu. Karena semakin banyak volume air yang ada di atas maka semakin besar pula tekanan yang diberikan dari air pada tubuh.

Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Tekanan Hidrostatis

Terdapat beberapa hal yang dapat mempengaruhi terjadinya tekanan hidrostatis, yakni:

1. Masa Jenis Zat Cair

Apabila massa jenis dari suatu zat cair semakin besar massa jenis, maka akan semakin besar juga tekanan hidrostatisnya. Misalnya, ada tiga jenis zat cair, yakni air, minyak, dan juga larutan garam yang dimasukkan ke dalam tiga kaleng yang terpisah. Saat kita menunjuk titik dengan kedalaman yang sama pada tiap-tiap cairan, maka efeknya akan berbeda-beda. Tekanan hidrostatis yang dimiliki oleh larutan garam akan lebih besar dibandingkan dengan air biasa. Sementara, tekanan hidrostatis dari air biasa akan lebih besar apabila dibandingkan dengan minyak.

2. Kedalaman Zat Cair (h)

Kedalaman zat cair juga menjadi pengaruh bagi tekanan hidrostatis pada zat cair. Semakin jauh jarak suatu titik dalam zat cair dari permukaannya, maka akan semakin kuat pula tekanan hidrostatisnya. Maksudnya, tekanan hidrostatis akan semakin meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman titik dari suatu zat cair.

Misalnya, pada sebuah kaleng diberi tiga lubang dengan posisi ketinggiannya yang berbeda-beda. Jarak pancaran air pada titik atau lubang yang paling bawah akan lebih jauh apabila dibandingkan dengan titik yang berada si atasnya. Hal tersebut dikarenakan lubang yang terletak di paling bawah akan mengalami tekanan hidrostatis yang paling besar dibandingkan dengan dua titik lain yang berada di atasnya.

3. Percepatan Gravitasi (g)

Percepatan gravitasi juga bisa memberikan pengaruh pada tekanan hidrostatis yang berada di zat cair. Percepatan gravitasi yang dikombinasikan dengan massa jenis zat cair, akan menghasilkan besaran berat zat cair (S).

Fluida yaitu komponen mendasar dalam pengukuran tekanan hidrostatik. Fluida bisa didefinisikan sebagai zat yang memiliki kemampuan unutk mengalir atau berlari. Fluida dapat dibagi menjadi dua yakni cairan atau gas, yang membuatnya berbeda ialah kepadatannya atau massa jenisnya. Kepadatan ini dapat dihitung dengan cara membagi nilai massa benda dengan volume yang ditempati benda itu.

Perbedaan Antara Zat Cair Dan Gas

Penting untuk menekankan bahwa gas pada umumnya cenderung menempati seluruh volume wadah di tempat mereka berada, sedangkan cairan dicetak ke ddalam wadah tetapi tidak menutupi hingga seluruh volumenya.

Disamping itu, gas cenderung lebih mudah untuk dihitung, karena diketahui bahwa tiap-tiap volume dan kepadatannya bervariasi tergantung pada jumlah tekanannya.

Di sisi lain, cairan tak mudah dipahami, karena volume dan densitasnya yang konstan pada titik suhu tertentu.

Sebenarnya ada banyak sekali contoh dari tekanan hidrostatis yang dapat kita temui di kehidupan sehari-hari. Namun, kerap kali kita tidak menyadari bahwa kejadian tersebut merupakan contoh dari  tekanan hidrostatis. Berikut ini beberapa contoh supaya kita lebih memahami perihal materi tekanan zat cair diam ini:

1. Saat kita menyelam di kolam atau laut, maka kita akan merasakan tekanan hidrostatis yang semakin besar jika kita menyelam semakin dalam.
2. Dasar bendungan pada bagian dasar akan semakin tebal guna untuk menahan tekanan zat cair yang semakin ke bawah semakin kuat.

Dalam pemasangan infus, apabila semakin tinggi posisi botol infus, maka akan semakin besar tekanan yang terjadi. Hal ini memudahkan cairan infus untuk lebih mudah masuk ke dalam aliran darah.

Sifat – Sifat Tekanan Hidrostatis

Dibawah ini merupakan sifat tekanan hidrostatis:

• Tekanan hidrostatik akan bergantung pada kedalaman cairan.
• Tekanan zat cair ke segala arah besarnya sama.
• Pada kedalaman yang sama, jumlah tekanannya juga sama.
• Hidrostatis akan sangat memiliki ketergantungan pada gravitasi.
• Tekanan hidrostatik tak akan bergantung pada bentuk tempat.
• Kemudian tekanan hidrostatik juga akan bergantung menyesuaikan pada massa jenis zat cair.

Prinsip Archimedes Dan Tekanan Hidrostatik

Archimedes dari Syracuse adalah seorang ahli fisika, ahli matematika, astronom, serta penemu dari Yunani yang dianggap sebagai salah satu ilmuwan paling besar dan berpengaruh dalam sejarah klasik.

Archimedes sangat terkenal di seluruh dunia karena telah berhasil menciptakan mesin inovatif seperti sekrup Archimedes dan senjata untuk pengepungan. Adapun dunia rujukan fisik, Archimedes memili untuk memfokuskan studinya ke arah hidrostatik.

Prinsip Archimedes, juga telah dikenal sebagai dengan hidrostatik. Hukum hidrostatik menyatakan bahwa “benda yang secara total atau sebagian terendam dalam fluida saat diam, mengalami dorongan vertikal dan ke atas yang sama dengan berat massa volume cairan yang dikeluarkannya.”

Ini memiliki arti bahwa tiap-tipa benda yang direndam keseluruhan atau hanya sebagian dalam cairan statis, akan merasakan tekanan dengan gaya yang sama dengan berat volume dari cairan yang telah dipindahkan oleh wadah yang sama.

Sejauh perihal tekanan hidrostatik, bisa dikatakan bahwa pada kedalaman tertentu, tekanan tersebut akan berjumlah sama dengan hasil kali dari massa jenis fluida dengan percepatan gravitasi.

Tekanan hidrostatis pada titik kedalaman berapa pun tak akan terpengaruh oleh berat air, bentuk bejana air, ataupun luasan permukaan air. Tekanan hidrostatis menekan ke seluruh arah. Satuan tekanan yakni newton per meter kuadrat (N/m2) atau Pascal (Pa). Rumus tekanan hidrostatis diformulasikan dengan:

P = ρ.g.h

Keterangan :

P = tekanan hidrostasis

ρ = masa jenis cairan

g = percepatan gravitasi

h = kedalaman

Jadi, apanila semakin besar jarak dari titik ukur hingga ke permukaan air, maka akan semakin besar pula tekanan hidrostatis yang berada pada titik tersebut. Fenomena ini bisa dilihat melalui gambar di bawah di mana semakin besar ketinggian air, maka akan semakin besar pula tekanan hidrostatis yang berada di dasar wadah. Akibatnya, air akan muncrat lebih jauh pada wadah sebelah kanan dikarenakan tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan wadah di sebelah kiri.

Berdasarkan rumus tekanan hidrotatis itu, dapat terlihat bahwa semakin tinggi kedalaman air (h), maka tekanan yang akan didapat juga makin tinggi. Maka dari itu, saat sedang menyelam, semakin ke bawah, kita semakin merasa ada tekanan yang membuat kepala kita sakit.

Rumus di atas dapat digunakan untuk mengetahui nilai tekanan hidrostatis pada wadah tertutup (misalnya: pada tekanan di titik tertentu pada air di dalam wadah tertutup, tangki air atau tong air yang sedang tertutup).

Apabila kita ingin menghitung jumlah besar total tekanan pada suatu titik di bawah permukaan air pada tempat terbuka seperti pada laut, danau, dan segala container atau wadah terbuka, maka kita perlu untuk menambahkan besar tekanan atmosfer pada perhitungan. Sehingga, total tekanan hidrostatis pada kondisi terbuka adalah sama dengan tekanan hidrostatis air pada titik tersebut ditambahkan dengan besar tekanan yang bekerja pada permukaan air yang dirumuskan dengan:

Di mana nilai P0 adalah tekanan di permukaan air yang memiliki nilai 

CONTOH SOAL

Soal Hidrostatis no .1

Dalam sebuah dasar kolam air, terdeteksi oleh alat pengukur tekanan hidrostatis menunjukkan angka 50.000 pascal. Maka hitunglah kedalaman kolam air tersebut?

Pembahasan :

ditanya h = ….?

ρ = 1000 kg/m3,  g = 10 m/s2

Ph = 50.000 Pa

Ph = ρ.g.h

50.000 = 1000 x 10 x h

h = 5 meter.

Maka, kedalaman dari kolam tersebut ialah 5 meter.

Soal Hidrostatis no 2

Seekor kura-kura sedang berenang di akuarium. Kura-kura tersebut sedang berada pada posisi 50 cm dari permukaan akuarium. Maka berapakah jumlah tekanan hidrostatis yang diterima oleh kura-kura tersebut? Apabila massa jenis air=1000 kg/m3 dan dengan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2)

Pembahasan :

Diketahui : h = 50 cm = 0,5 m

ρ = 1000 kg/m3,  g = 10 m/s2

Ph = ρ.g.h

Ph = 1000 x 10 x 0,5

Ph = 5000 Pa.

Jadi tekanan hidrostatis yang diterima oleh kura-kura adalah 5000 pascal.

Soal Hidrostatis No. 3

Seorang peneliti sedang menyelam dengan kedalaman 3 m, massa jenis air 1.000 kg/m3, konstanta gravitasi di tempat tersebut yaitu 10 N/kg. Maka besar tekanan hidrostatisnya yaitu …. N/m2.

A. 3.000

B. 30.000

C. 40.000

D. 50.000

Jawaban: B

Pembahasan:

Diketahui:

h = 3 m

ρ = 1.000 kg/m3

g = 10 N/kg

Ditanyakan: ph = …?

Jawaban:

ph = ρ . g . h

ph = 1.000 kg/m3 . 10 N/kg . 3 m = 30.000 N/m2

Soal Hidrostatis No. 4

Perhatikan gambar berikut ini!

Apabila percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, maka tentukan tentukanlah tekanan hidrostatis yang dialami oleh ikan!

Pembahasan:

Diketahui:

h=14cm–4cm=10cm=0,1 m

ρ = 1000 kg/m3

g = 10 m/s2

Ditanyakan: ph = …?

Jawaban:

ph = ρ . g . h

ph = 1000 kg/m3 . 10 m/s2 . 0,1 m

ph= 1000 N/m2

Soal Hidrostatis No. 5

Pada sebuah botol apabila diisi dengan menggunakan air hingga dengan ketinggian 50 cm pada dasar botol. Apabila botol dilubangi 10 cm dari dasarnya, maka tentukanlah tekanan hidrostatis pada lubang apabila percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan massa jenis air 1000 kg/m3!

Pembahasan:

Diketahui:

h=50 cm –10cm=40cm=0,4m

ρ = 1000 kg/m3

g = 10 m/s2

Ditanyakan: ph = …?

Jawaban:

ph = ρ . g . h

ph = 1000 kg/m3 . 10 m/s2 . 0,4 m

ph = 4.000 N/m2

Soal Hidrostatis No.6

Sebuah bejana berhubungan diisi dengan air dan minyak. Apabila massa jenis air mempunyai 1 g/cm3 sedangkan massa minyak 0,8 g/cm3. Apabila tinggi permukaan air dari batas minyak 10 cm, maka hitunglah tinggi permukaan minyak tersebut…

1. 12,5 cm
2. 10 cm
3. 8 cm
4. 7,5 cm

Jawaban: A

Pembahasan:

Diketahui:

ρair = 1 g/cm3

ρminyak = 0,8 g/cm3

hair = 10 cm

Ditanyakan: hminyak = …?

Jawaban:

p­air = pminyak

ρair . g . hair = ρminyak . g . hminyak

1 g/cm3 . 10 cm = 0,8 g/cm3 . hminyak

hminyak = 10 cm/0,8 = 12,5 cm

Soal Hidrostatis No.7

Dari dalam dasar kolam air terdeteksi menggunalan alat pengukur tekanan hidrostatis menunjukkan angka 50.000 pascal. Maka berapakah kedalaman dari kolam air tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

ph = 50.000 pascal

ρ = 1000 kg/m3

g = 10 m/s2

Ditanyakan: h = …?

Jawaban:

ph = ρ . g . h

50.000 = 1000 . 10 . h

h = 5 m

Soal Hidrostatis No.8

Pada sebuah bola kecil yang tercelup oleh zat cair yang mempunyai massa jenis 100 kg/m3 dengan tekanan hidrostatis 100 N/m3. Percepatan gravitasi bumi yakni 10 m/s2. Maka di kedalaman berapakah bola tersebut jatuh?

Pembahasan:

Diketahui:

ρ = 100 kg/m3

ph = 100 N/m2

g = 10 m/s2

Ditanyakan: h = …?

Jawaban:

ph = ρ . g . h

100 N/m2 = 100 kg/m3 . 10 m/s2 . h

h = 1 m3/10 m2

h = 0,1 m

Soal Hidrostatis No. 10

Bensin dituangkan ke dalam sebuah drum hingga penuh. Tinggi dari drum yaitu 1 meter dan massa jenis bensin ialah 7,35 x 103 kg/m3. Maka berapa jumlah tekanan hidrostatis pada dasar drum tersebut? (g = 10 m/s2).

Pembahasan:

Diketahui:

ρ = 7,35 x 103 kg/m3

h = 1 m

g = 10 m/s2

Ditanyakan: ph = …?

Jawaban:

ph = ρ . g . h

ph = 7,35 x 103 kg/m3 . 10 m/s2 . 1 m

ph =7,35 x 104 N/m2

Demikianlah rangkuman serta pembahasan perihal hidrostatis serta contoh soal dan pembahasannya pada kali ini, semoga bermanfaat.

Baca juga :

• Custom log
• Akses ke ribuan buku dari penerbit berkualitas
• Kemudahan dalam mengakses dan mengontrol perpustakaan Anda
• Tersedia dalam platform Android dan IOS
• Tersedia fitur admin dashboard untuk melihat laporan analisis
• Laporan statistik lengkap
• Aplikasi aman, praktis, dan efisien