Tekanan Hidrostatika: Pengertian + Rumus + Sifat + Contoh Soal

Jika Anda sedang mencari pengertian tekanan hidrostatistika, rumus tekanan hidrostatiska sekaligus atau contoh soal tekanan hidrostatika & pembahasannya, maka Anda sudah menemukan referensi yang tepat, karena dalam artikel ini akan dijelaskan tentang tekanan hidrostatistika dengan lugas dan jelas, pastikan Anda baca artikel ini sampai selesai agar tidak ada yang terlewat.

Pengertian Tekanan Hidrostatika

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang diberikan oleh air ke semua arah pada titik ukur manapun akibat adanya gaya gravitasi. Tekanan hidrostatis akan meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman diukur dari permukaan air.

Akibat gaya gravitasi, berat partikel air akan menekan partikel dibawahnya, dan begitu pula partikel-partikel air di bawahnya akan saling menekan hingga ke dasar air sehingga tekanan dibawah akan lebih besar dari tekanan diatas.

Jadi, semakin dalam kita menyelam dari permukaan air, maka akan semakin banyak volume air yang ada di atas kita dengan permukaan air sehingga tekanan yang diberikan air pada tubuh kita (tekanan hidrostatis) akan semakin besar.

Rumus Tekanan Hidrostatis

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

Rumus tekanan hidrostatis diformulasikan dengan:

⍴hidro = ⍴gh

dimana:

 adalah berat jenis air (untuk air tawar, = 1000kg/m3;
g adalah besar percepatan gravitasi (percepatan gravitasi di permukaan bumi sebesar g = 9,8 m/s2;
h adalah titik kedalaman yang diukur dari permukaan air.

Jadi semakin besar jarak titik ukur dengan permukaan air, maka akan semakin besar tekanan hidrostatis pada titik tersebut. Fenomena ini dapat dilihat pada gambar dibawah dimana semakin besar ketinggian air, maka akan semakin besar pula tekanan hidrostatis di dasar bejana.

Akibatnya, air akan muncrat lebih jauh pada bejana sebelah kanan karena tekanan yang lebih tinggi dibandingkan bejana di sebelah kiri.

Tekanan Hidrostatiska

Rumus diatas digunakan untuk mengetahui nilai tekanan hidrostatis pada bejana tertutup (contohnya: tekanan pada titik tertentu pada air di dalam botol tertutup, tangki air atau tong air yang tertutup).

Baca juga  Kelebihan dan Kekurangan Pompa Sentrifugal

Jika kita ingin menghitung besar total tekanan pada suatu titik di bawah permukaan air pada tempat terbuka seperti pada danau dan laut dan segala kontainer/wadah terbuka, maka kita perlu menambahkan besar tekanan atmosfer pada perhitungan.

Sehingga, total tekanan hidrostatis pada kondisi terbuka adalah sama dengan tekanan hidrostatis air pada titik tersebut ditambah besar tekanan yang bekerja pada permukaan air yang dirumuskan dengan:

Ptotal = Phidro + Patm

Ptotal = gh + Patm

dimana Patm adalah tekanan atmosfer (tekanan atmosfer pada permukaan laut sebesar Patm = 1,01𝓍105Pa).

Tekanan Hidrostatiska

Agar dapat lebih memahami prinsip tekanan, perhatikan gambar diatas.

  • Tekanan total yang diterima oleh si pemancing adalah sebesar tekanan atmosfer (kita senantiasa menerima tekanan atmosfer setiap saat), sehingga:
    P1 = Patm
  • Tekanan total yang diterima penyelam bertangki kuning adalah sebesar tekanan atmosfer ditambah tekanan hidrostatis pada kedalaman h2, sehingga:
    P2 = ρgh2 + Patm
  • Tekanan total yang diterima penyelam bertangki merah adalah sebesar tekanan atmosfer ditambah tekanan hidrostatis pada kedalaman h3, sehingga:
    P3 = ρgh3 + Patm

Karena h3 > h2, maka P3 > P2

Contoh Soal Tekanan Hidrostatis

Contoh Soal 1

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

a) Besar tekanan atmosfer dianggap nol karena gravitasi
b) Kita telah terbiasa dengan tekanan atmosfer sejak kita lahir
c) Cairan pada tubuh kita menekan keluar tubuh dengan gaya yang sama besar
d) Gaya gravitasi meniadakan rasa akan adanya tekanan

Solusi:

Jawaban yang benar adalah C.

Darah dan cairan yang ada dalam tubuh manusia memberikan tekanan yang sama besar dengan tekanan atmosfer keluar tubuh. Karena tekanan yang menekan keluar di dalam tubuh sama dengan tekanan atmosfer yang menekan tubuh, maka kita tidak merasakan adanya tekanan atmosfer yang senantiasa menekan tubuh kita.

Contoh Soal 2

Tekanan hidrostatis pada titik di suatu kedalaman air bergantung pada:

  1. a) Berat total
  2. b) Luas permukaan
  3. c) Jarak terhadap permukaan air
  4. d) Semua jawaban di atas
Baca juga  Impeller Pompa Sentrifugal (Centrifugal Pump)

Solusi:

Jawaban yang benar adalah C.

Sesuai dengan formula tekanan hidrostatis Phidro = ρgh, maka yang mempengaruhi besarnya tekanan adalah jarak terhadap permukaan air dan massa jenis fluida tersebut. (air laut memiliki massa jenis yang sedikit lebih besar dibanding air tawar)

Contoh Soal 3

Berapa tekanan hidrostatis pada dasar kolam renang yang memiliki kedalaman 3 meter?

Solusi:

Dengan menggunkanan rumus Ptotal = gh + Patm, didapat:

Ptotal = (1000kg/m3)(9,8m/s2) + (1,01 x 105 Pa)

Ptotal = (2,94 x 104 Pa) + (1,01 x 105 Pa)

maka: Ptotal = 1,3 x 105Pa.

Contoh Soal 4

Tekanan Hidrostatiska

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

Solusi:

Diketahui bahwa P2 = ⍴gh + P1,

sehingga, ⍴gh = P2 – P1 atau h = (P2 – P1)/ ⍴g.

Jika dianggap bahwa P1 = Patm, maka:

h = (P2 – Patm/ ⍴g

h = 2 x 105Pa – 1,01 x 105 Pa) / (1000kg/m3 x 9,8m/s2)

h = (0,99 x 105 Pa) / (9,8 x 103kg/m2s2 )

Ingat bahwa 1Pa = 1N/m2 = 1kg/ms2, sehingga:

h = (0,99 x 105kg/ms2) / (9,8 x 103kg/m2s2)

h = 10,1m

Contoh Soal 5

Tekanan Hidrostatiska

Pada gambar di atas, terdapat dua tekanan yang diberikan pada selang berbentuk U yang berisi air raksa, terhubung langsung dengan udara bebas atau merupakan tekanan atmosfer. Berapa besar tekanan Pa jika diketahui beda ketinggian air (H) sebesar 1,2 m?

(massa jenis air raksa = 13.600 kg/m3)

Solusi:

Diketahui bahwa Pa = ⍴gh + P,

Pa = ⍴gh + Patm

Pa = (13.600kg/m3)(9,8m/s2)(1,2m) + (1,01 x 105Pa)

Pa = (159,936Pa) + (1,01 x 105Pa)

maka, didapat besarnya tekanan pada sisi sebelah kanan (Pa) sebesar 2,61 x 105Pa.

Walaupun perbedaan ketinggiannya hanya sedikit, tapi massa jenis cairan yang harus ditekan sangat besar (lebih dari 13 kali lipat ) jika dibandingkan dengan air biasa. Oleh karena itu diperlukan tekanan yang besar hingga 13 kali lipat untuk menekan air raksa dibandingkan air biasa.

Baca juga: Hukum Utama Hidrostatika

Penutup

Demikian yang dapat Teknik Area bagikan, tentang Tekanan Hidrostatika: Pengertian + Rumus + Sifat + Contoh Soal. Sekian dan terima kasih telah mengunjungi www.teknikarea.com, semoga bermanfaat dan sampai jumpa lagi di artikel mesin berikutnya.

Sumber: https://www.studiobelajar.com/tekanan-hidrostatis/

Leave a Comment