Soal Dan Pembahasan Tekanan Hidrostatis

Posted on
– Tekanan Hidrostatik. Hukum utama Hidrostatik menyatakan bahwa besarnya tekanan hidrostatik (Ph) pada sebarang titik yang terletak pada kedalaman yang sama di dalam satu jenis zat cair merupakan sama besar. Pembahasan teladan soal ini bertujuan untuk mmebantu murid melihat hubungan antara besaran-besaran dalam rumus tekanan hidrostatis menyerupai melihat dampak kedalaman terhadap tekanan hidrostatis yang dialami, tekanan hidrostatis pipa U, dan perbedaan ketinggian permukaan cairan.

Tekanan hidrostatik merupakan tekanan total yang diberikan zat cair pada kedalaman tertentu. Ketika suatu ember diisi dengan zat cair, maka tekanan pada dasar bejanan yang disebabkan oleh berat zat cair yang membisu di atasnya sanggup dihitung dengan rumus :

Ph = WA = ρc.g.h

Dengan :
Ph = tekanan hidrostatis pada kedalaman h (N/m2)
ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
W = berata zat cair (N)
A = luas bidang tekan (m2)
h = kedalaman zat cair dari permukaannya (m)

g = percepatan gravitasi (m/s2).

Berdasarkan aturan utama hidrostatik yang menyebutkan bahwa tekanan hidrostatik di sebarang titik merupakan sama besar, maka pada pipa berbentuk U yang diisi dengan dua jenis zat cair ialah air dan minyak akan berlaku :
P1 = P2
ρ1.g.h1 = ρ2.g.h2

ρ1.h1 = ρ2.h2

Dengan :
P1 = tekanan hidrostatis akhir air (N/m2)
P1 = tekanan hidrostatis akhir minyak (N/m2
ρ1 = massa jenis air (kg/m3)
ρ2 = massa jenis minyak (kg/m3)

h1  = ketinggian air (m)
h2  = ketinggian minyak (m)
 Hukum utama Hidrostatik menyatakan bahwa besarnya tekanan hidrostatik  SOAL DAN PEMBAHASAN TEKANAN HIDROSTATIS

Selain tekanan hidrostatis, pada kedalaman h dari permukaan juga terdapat tekanan udara luar sesampai lalu tekanan total (mutlak) pada kedalaman h merupakan jumlah dari tekanan hidrostatis dan tekanan udara luar.

P = Po + Ph

Dengan :
P = tekanan pada kedalaman h (N/m2
Po = tekanan atmosfer (N/m2)
Ph = tekanan hidrostatis pada kedalaman h (N/m2)

Contoh Soal :

  1. Tentukanlah tekanan hidrostatis yang dialami oleh seekor ikan yang lagi berenang pada kedalaman 10 meter dari permukaan sungai.
    Pembahasan :
    Ph = ρ.g.h
    ⇒ Ph = 1000 (10) (10)
    ⇒ Ph = 100.000 N/m2
    ⇒ Ph = 105 N/m2
  2. Jika seorang penyelam berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan laut, tentukanlah tekanan total yang dialami penyelam tersebut. Diketahui tekanan udara luar sebesar 105 N/m2.
    Pembahasan :
    P = Po + ρ.g.h
    ⇒ P = 105 + 1000 (10) (15)
    ⇒ P = 105 + 150.000 N/m2
    ⇒ P = 105 + 1,5 x 105 N/m2
    ⇒ P = 2,5 x 105 N/m2
  3. Sebuah pipa U diisi dengan minyak dan Raksa. Jika ketinggian raksa h1 merupakan 1,6 cm, maka tentukanlah ketinggian minyak (h2 ). Diketahui massa jenis raksa dan minyak berturut-turut merupakan 13,6 g/cm3 dan 0,8 g/cm3.
     Hukum utama Hidrostatik menyatakan bahwa besarnya tekanan hidrostatik  SOAL DAN PEMBAHASAN TEKANAN HIDROSTATIS

    Pembahasan :
    P1 = P2
    ⇒ ρ1.g.h1 = ρ2.g.h2

    ⇒ ρ1.h1 = ρ2.h2
    ⇒ 13,6 (1,6) = 0,8 h2
    ⇒ h2 = 21,760,8
    ⇒ h2 = 27,2 cm.
  4. Ke dalam sebuah pipa U dimasukkan air dan minyak sesampai lalu dicapai keadaan stabil menyerupai pada gambar di bawah ini. Massa jenis air dan minyak berturut-turut merupakan 1000 kg/m3 dan 800 kg/m3. Tentukanlah perbedaan ketinggian air dan minyak (Δh).
     Hukum utama Hidrostatik menyatakan bahwa besarnya tekanan hidrostatik  SOAL DAN PEMBAHASAN TEKANAN HIDROSTATIS

    Pembahasan :
    Sesuai dengan aturan utama hidrostatik maka :
    ρ1.h1 = ρ2.h2
    ⇒ 1000 (8) = 800 h2
    ⇒ h2 = 8000800
    ⇒ h2 = 10 cm.

    Maka selisih tingginya merupakan :
    Δh = h2 – h1
    ⇒ Δh = 10 – 8
    ⇒ Δh = 2 cm.

  5. Dari gambar di bawah ini, tentukanlah persamaan untuk memilih massa jenis zat cair ketiga (ρ3).

    Pembahasan :
    Berdasarkan aturan utama hidrostatis, maka berlaku :
    PA = PB
    ⇒ P1 = P2 + P3
    ⇒ ρ1.g.h1 = ρ2.g.h2 + ρ3.g.h3
    ⇒ ρ1.h1 = ρ2.h2 + ρ3.h3

    ⇒ ρ3.h3 = ρ1.h1 − ρ2.h2

    Jadi, untuk menghitung massa jenis zat cair ketiga sanggup dipakai persamaan berikut :

    h3 = ρ1.h1 − ρ2.h2
            ρ3

Baca Juga:   Soal Dan Pembahasan Aturan Kirchhoff