Tekanan Hidrostatik

Tekanan Hidrostatik

        Tekanan merupakan gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang tersebut, tidak menjadi masalah bagaimana orientasi permukaan (tegak, menadatar atau miring). Tekanan tidak memiliki arah tertentu hingga tekanan termasuk besaran skalar. Berbeda dengan tekanan, sebuah gaya adalah sebuah vektor, yang berarti memiliki arah tertentu. Sekarang mari kita pahami konsep tekanan yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Mengapa orang membuat paku atau pasak dengan bentuk ujung yang runcing?. Hal ini bertujuan dengan gaya yang relatif kecil, paku atau pasak dapat menenbus atau menencap pada permukaan benda lain. Demikian pula untuk memeotong sesuatu benda denagn mudah, kita memerlukan pisau yang tajam. Dari kedua contoh tersebut dapat simpulkan semakin kecil luas penampang suatu dimana gaya bekerja, maka akan menyebabkan tekanan semakin besar.

Sehingga dapat  dirumus dari tekanan adalah sebagai berikut

P = F/A

Keterangan :

                       P          =  tekanan (N/m)

                       F          =  Gaya yang bekerja (N)

                       A         =  Luas bidang (m)

           

            Nilai tekanan sebesar 1N/m² dapat dinyatakan sebagai paskal (pa) sehingga satuan SI umtuk tekanan dapat dinyatakan dalam N/m² atau dalam pascal.untuk kepentingan praktis satuan tekanan biasa dinyatakan dalam atmosfer (atm), cmHg atau bar.

1atm = 76 cmHg = 1,013 x 10⁵ Pa = 1,013 bar

          Besarnya tekanan yang dihasilkan oleh fluida berbeda dengan tekanan yang dihasilkan oleh zat padat lainnya. Pada fluida tekanan yang dihasilkan menyebar kesegala arah, sementara pada zat padat, tekanan yang dihasilkan hanya ke arah bawah (jika tidak zat padat hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi). Tekanan pada zat cair disebabkan oleh adanya gaya gravitasi yang bekerja pada tiap bagian zat cair; besarnya tekanan  bergantung pada kedalman, semakin dalam letak suatu bagian zat cair, semakin besar tekanan pada bagian itu. Hal ini dapat dibuktikan dengan malakukan percobaan dengan   membuat tiga lobang tegak lurus  pada sebuak kaleng yang kemudian di isi air, Perhatikan lubang mana yang paling jauh pancaran airnya. Tampak jelas pada percobaan tersebut bahwa pada lobang ketiga memiliki lintasan yang paling jauh. Peristiwa tersebut mebuktikan pernyataan di atas, yaitu makin dalam letak suatu tempat di dalam zat air, makin besar tekanan pada tempat itu.

            Tekanan dalam fluida yang diakibatkan oleh adanya gaya gravitasi disebut tekanan hidrostatis. Sifat zat cair yaang mengalir menyebabkan tekanan hidostatis tidak hanya terjadi pada bidang mendatar, melainkan pada setiap bidang. Setiap titik pada wadah mendapat tekanan dari zat cair yang ada dalam wadah itu.semakin tinggi zat cair dalam wadah, makin berat zat cair itu, sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair pada dasar wadah.

Berikut penurunan rumus tekanan hidrostatik :  

 Gambar : balok

Luas penampang pada balok tersebut adalah A = p x l

Sedangkan untuk massa zat cair adalah (massa jenis air = r)

m = r V

= r p l h

F = m g

= p l h g

Sehingga :

P =  r. g . h

            Keterangan :

                           P         =  tekanan (N/m²) atau Pa

                           r          = massa jenis (kg/m³)

                          g          = gaya grafitasi bumi (m/s²)

                          h          = ketinggian zat cair (m)

           

            Gambar dibawah ini menunjukkan suatu fluda yang berda dalan bejana berhubungan, terlihat bahwa tinggi pemukaan fluida pada masing-masing bejana adalah sama, yang menunjukkan bahwa tekanan hanya bergantung pada kedalaman, bukan pada bentuk wadah. Fenomena ini dinyatakan dalam hukum pokok fluida statis, yang berbunyi “semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama.”

Gambar : tekanan pada fluida tidak bergantung pada bentuk wadah

            Perlu kita ketahui, tekanan yang kita bicarakan sebelumnya merupakan tekanan yang belum memperhitungkan tekanan atmosfer. Tekanan di suatu titik di dalam suatu fluida di sebut tekan absolut, yang dapat dirumuskan

P = P₀ + P_h = P_{0 +} r. g . h

            Dengan P₀  adalah tekanan atmosfer atau tekanan uadara luar.

            Contoh Soal :

Suatu tempat di dasar danau memiliki kedalaman 20 m. Jika massa jenis air danau 1 g/cm³, percepatan gravitasi g = 10 m/s², dan tekanan diatas permukaan air sebesar 1 atm. Tentukan :

a.                   Tekanan hidrostatik di tempat tersebut

b.                  Tekanan total di tempat tersebuat

Penyelesaian

Diketahui        :          h    = 20 m

                                    r _air  = 1 g/cm³ = 1000 kg/m³

                                                 g     = 10 m/s²

                                    P₀    = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa

Ditanya           :           a. P_h  = ............?

                                    b  P total = ......?

jawab

a.                   P_h         = r _{air .} g . h

            = (1000 kg/m³) . (10 m/s²). (20 m)

            = 200000 Pa

            = 2 x 10⁵ Pa

b.                  P_tot = P₀ + P_h

=( 1.013 x 10⁵ Pa) +( 2 x 10⁵ Pa)

= 3.1013 x 10⁵ Pa

Sumber :

Supianto.2006. Fisika Kelas XI SMA. Bandung. Phibeta.

Kanginan. Marthen.2006. Fisika Kelas XI SMA. Jakarta. Erlangga.

Kanginan. Marthen.1994. Seribu Pena Fisika SMA. Jakarta. Erlangga.