Hai sobat! RumusHitung update materi nih. Artikel kali ini yang akan di bahas adalah tentang Tekanan Hidrostatis. Sub materinya adalah mengenai rumus tekanan hidrostatis dan cara menghitung dengan rumus tekanan hidrostatis.
Tahukah kalian mengapa air di Bumi diam di permukaan? Bumi memiliki gaya gravitasi yang dapat menarik benda-benda untuk jatuh ke dasar bumi. Jadi, penyebab air diam di permukaan bumi dan bukannya berterbangan layaknya di luar angkasa karena adanya gaya gravitasi bumi.
Namun dari gaya gravitasi pada air memberikan suatu konsekuensi yang disebut tekanan hidrostatis. Penjelasan lebih lengkap, simak materi di bawah ini.
Apa itu Tekanan Hidrostatis?
Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diberikan oleh fluida pada kesetimbangan pada setiap titik waktu karena gaya gravitasi.
Tekanan hidrostatis sebanding dengan kedalaman yang diukur dari permukaan karena berat fluida meningkat ketika gaya ke bawah diterapkan.
Tekanan fluida dapat disebabkan oleh gravitasi, percepatan atau gaya ketika berada dalam wadah tertutup. Perhatikan lapisan air dari bagian atas botol. Ada tekanan yang diberikan oleh lapisan air yang bekerja di sisi botol. Saat air bergerak turun dari bagian atas botol ke bagian bawah, tekanan yang diberikan oleh lapisan atas di bagian bawah bertambah. Fenomena ini dapat berpengaruh pada lebih banyaknya tekanan di bagian bawah wadah.
Rumus Tekanan Hidrostatis
Berikut adalah rumus yang digunakan untuk menghitung tekanan hidrostatis :
P = ρ . g . h
Keterangan :
P = tekanan yang diberikan leh cairan dalam (N/m2 atau Pa)
ρ = massa jenis (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = tinggi fluida (m)
Tekanan Hidrostatis Vs Kedalaman Air
Berikut adalah tabel yang menjelaskan bagaimana nilai kedalaman air berubah dengan tekanan :
| Kedalaman Air | Tekanan | ||
|---|---|---|---|
| ft | m | Pa | bar |
| 1 | 0,30 | 2990 | 0,03 |
| 5 | 1,52 | 14949,99 | 0,15 |
| 10 | 3,05 | 29899,98 | 0,30 |
| 15 | 4,57 | 44849,97 | 0,45 |
Turunan Tekanan Hidrostatis
Misal, kolom air dengan volume total V dan A sebagai luas permukaan dasar.
Berat air adalah :
W = m . g
Kita tahu bahwa massa air hanyalah massa jenis air dengan volume X. Oleh karena itu,
W = ρ . V . g
Volume adalah hasil dari luas permukaan dan tinggi. Karena itu,
V = A . h
W = ρ . A . h . g
Menggunakan rumus tekanan :
P = F / A = (ρ . A . h . g) / A
P = ρ . g . h
Contoh Soal Tekanan Hidrostatis dan Pembahasan
Soal 1 : Berapakah tekanan yang bekerja pada air pada kedalaman 1 m pada suhu 4°C?
Jawab :
Diketahui :
h = 1 m
g = 10 m/s2
ρ (massa jenis air) = 1000 kg/m3
Rumus yang digunakan adalah : P = ρ . g . h
P = (1000)(10)(1)
P = 104 Pa
Soal 2 : Berapa tekanan hidrostatis yang diterima benda yang berada dalam air sedalam 350 cm jika massa jenis airnya 1 kg/m3?
Jawab :
Diketahui :
h = 350 cm = 3,5 m
g = 10 m/s2
ρ = 1 kg/m3
P = ρ . g . h
= 1 . 10 . 3,5
= 35 Pa
Soal 3 : Merkuri adalah cairan dengan massa jenis 13.600 kg/m3. Berapa tekanan hidrostastis yang diberikan pada sebuah benda di bawah 0,76 meter air raksa? (g = 10 m/s2)
Jawab :
Diketahui :
ρ = 13.600 kg/m3
g = 10 m/s2
h = 0,76 m
P = ρ . g . h
= (13600)(10)(0,76)
= 103.360 N/m3
Soal 4 : Sebuah tabung gelas yang berisi minyak setinggi 20 cm, memiliki tekanan hidrostatis 1.600 Pa. Hitung massa jenis minyak!
Jawab :
Diketahui :
h = 20 cm = 0,2 m
P = 1.600 Pa
g = 10 m/s2
Ditanya :
ρ = …..?
P = ρ . g . h
ρ = P / (g . h)
ρ = 1600 / (10 . 0,2) = 800 kg/m3
Soal 5 : Sebuah pipa berbentuk U dengan kedua ujung terbuka diisi zat cair. Kemudian salah satu ujung diisi minyak setinggi 9 cm. Jika massa jenis zat cair dan minyak berturut-turut 0,9 gr/cm3 dan 0,6 gr/cm3, maka tinggi pada zat cair adalah . . .
Jawab :
Jika kalian menemukan soal pipa U, maka gunakan persamaan rumus tekanan hidrostatis :
ρ1 . g . h1 = ρ2 . g . h2
ρ1 . h1 = ρ2 . h2
Diketahui :
ρ1 (zat cair) = 0,9 gr/cm3
ρ2 (minyak) = 0,6 gr/cm3
h2 = 9 cm
Ditanya :
h1 = ….?
ρ1 . h1 = ρ2 . h2
0,9 . h1 = 0,6 . 9
h1 = (0,6 . 9) / 0,9
h1 = 6 cm
Soal 6 : Pada sebuah dasar kolam terdeteksi oleh pengukur tekanan hidrostatis dengan tekanan 50.000 N/m2. Berapakah kedalaman kolam tersebut? (g = 10 m/s2)
Jawab :
Diketahui :
P = 50.000 Pa
ρ (massa jenis air) = 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
Ditanya h = ….?
P = ρ . g . h
50.000 = 1000 . 10 . h
h = 50.000 / 10.000
h = 5 m
Baca juga : Tekanan Osmotik, Rumus dan Contoh Soal
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apa rumus tekanan hidrostatis?
P = ρ . g . h
Apa itu tekanan hidrostatis?
Tekanan yang diberikan oleh fluida pada kesetimbangan pada setiap titik waktu karena gaya gravitasi.
Ketika gaya ke bawah diterapkan, apa yang terjadi pada berat fluida?
Berat fluida akan meningkat.
Apa itu tekanan fluida?
Tekanan pada suatu titik di dalam fluida yang timbul karena berat fluida disebut dengan tekanan fluida.