Berdasarkan gambar tersebut besarnya tekanan hidrostatis yang dialami ikan adalah

Ketika kamu berenang kemudian mengangkat orang lain rasanya akan terasa ringan ketika kita mengangkat tubuh seseorang di daratan. Pada saat kita berenang tubuh kita juga akan terasa ke angat ke atas (ke permukaan air). Dengan demikian air memberikan gaya kepada tubuh seseorang atau memberikan tekanan kepada benda yang disebut dengan tekanan hidrostatis.

Tekanan hidrostatis bergantung pada kedalaman atau ketinggian dari permukaan zat cair, massa jenis benda, dan percepatan gravitasi bumi.

Rumus tekanan hidrostatis

P = ρ g h 

Keterangan:

P = Tekanan hidrostatis (Pa atau N/m2)

ρ  = Massa jenis air zat cair (ρ air) = 1000 kg/m3

g = percepatan gravitasi bumi besarnya 9,8 m/s2 atau dibulatkan 10 m/s2

h = ketinggian atau kedalaman benda dari permukaan zat cair (m)

INGAT: menghitung kedalaman (h) DIHITUNG DARI PERMUKAAN ZAT CAIR

Contoh penerapan tekanan hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari

1. Dasar bendungan dibuat lebih tebal daripada dinding yang dekat dengan permukaan air karena tekanan pada dasar bendungan lebih besar dan untuk mencegah bendungan jebol.
2. Pada saat seorang pasien di infus pemasangan botol infus lebih tinggi dari tubuh pasien. Hal ini bertujuan agar air dalam infus mudah masuk ke dalam tubuh pasien.

Biasanya soal yang keluar pada materi tekanan hidrostatis adalah mencari tekanan yang dialami oleh benda.

Benda yang SERING muncul pada contoh kasus tekanan hidrostatis adalah tekanan yang dialami oleh ikan, seorang penyelam, dan kapal selam.

massa jenis air tawar dan massa jenis air laut dianggap sama yakni 1000 kg/m3.

oke langsung saja perhatikan contoh soal berikut ini:

Mencari tekanan hidrostatis yang dialami ikan dan seorang penyelam

soal no. 1. Sebuah ikan tampak pada dasar akuarium. jika tinggi akuarium 1 meter dan tinggi ikan dari permukaan 40 cm. tentukan tekanan hidrostatis yang dialami oleh ikan yang paling bawah! (ρ) = 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2

jawab: diketahui = (ρ) = 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2

INGAT mencari h ketinggian harus dari permukaan zat cair. jika tinggi total 1 m = 100 cm dan tinggi ikan dari dasar akuarium 40 cm maka ketinggian ikan dari permukaan zat cair adalah 100 cm – 40 cm = 60 cm = 0,6 m

h = 0,6 cm.

P = ρ g h

P = 1.000 kg/m3x 10 m/s2 x 0,6 cm

P = 6000 pascal atau bisa ditulis 6000 Pa atau 6000 N/m2

jadi tekanan yang dialami oleh ikan yang paling bawah adalah 6000 Pa.

soal no 2.Perhatikan ikan kecil berikut yang ada di akuarium! Hitunglah tekanan yang dialami oleh ikan kecil! diketahui = (ρ) = 1.000 kg/m3 dan g = 9,8 m/s2

jawab: diketahui = (ρ) = 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2

karena ada keterangan ketinggian ikan dari permukaan air maka langsung saja h = 50 cm = 0,5 m.

masukkan ke rumus P = ρ g h

P = 1.000 kg/m3x 9,8 m/s2 x 0,5 cm

P = 4900 pascal atau bisa ditulis 4900 Pa atau 4900 N/m2

jadi tekanan yang dialami oleh ikan yang paling atas adalah 4900 N/m2

soal no 3. Anggap saja ada ikan yang ada di danau. hitunglah tekanan yang dialami oleh ikan jika kedalaman ikan dari permukaan air 3 m. Jika ρ = 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2.

jawab: diketahui ρ = 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2

karena ada keterangan ketinggian ikan dari permukaan air maka langsung saja:

h = 3 m

masukkan ke rumus P = ρ g h

P = 1.000 kg/m3x 10 m/s2 x 3 cm

P = 30.000 pascal atau bisa ditulis 30.000 Pa atau 30.000 N/m2

jadi tekanan yang dialami oleh ikan yang paling atas adalah 30.000 pascal.

soal no 4. Anggap saja ada ikan yang ada di sungai. Hitunglah tekanan yang dialami oleh ikan jika kedalaman sungai 4 meter dan letak ikan dari dasar sungai 1 meter. (ρ = 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2)

jawab: diketahui ρ = 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2

menghitung h harus dari permukaan maka h = 4 m – 1 m = 3 m

masukkan ke rumus P = ρ g h

P = 1.000 kg/m3x 10 m/s2 x 3 cm

P = 30.000 pascal atau bisa ditulis 30.000 Pa atau 30.000 N/m2

jadi tekanan yang dialami oleh ikan yang paling atas adalah 30.000 N/m2.

soal no 5. Seorang penyelam ingin mengambil video ikan di dasar laut. jika kedalaman laut dari permukaan air 15 meter dan jarak penyelam dari dasar laut 3 meter. hitunglah tekanan yang dialami oleh penyelam! (massa jenis air laut dianggap  1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2)\

jawab: diketahui ρ = 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2

menghitung h harus dari permukaan maka h = 15 m – 3 m = 12 m

masukkan ke rumus P = ρ g h

P = 1.000 kg/m3x 10 m/s2 x 12 cm

P = 120.000 pascal atau bisa ditulis 120.000 Pa atau 120.000 N/m2

jadi tekanan yang dialami oleh penyelam adalah 120.000 N/m2. bisa disingkat menjadi 120K N/m2.

soal no 6. Seseorang sedang menyelam di sungai amazon dengan kedalaman sungai 5 meter. Penyelam bertemu dengan ikan raksasa pada kedalaman 4,5 meter. Hitunglah tekanan yang dialami oleh penyelam! (massa jenis air 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2)

jawab: diketahui ρ = 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2

langsung saja h = 4,5 m

masukkan ke rumus P = ρ g h

P = 1.000 kg/m3x 10 m/s2 x 4,5 cm

P = 45.000 pascal atau bisa ditulis 45.000 Pa atau 45.000 N/m2

tekanan yang dialami oleh penyelam adalah 45.000 N/m2. bisa disingkat menjadi 120K N/m2.

soal no 7. Seorang penyelam di laut sedang dikejar oleh ikan pada kedalaman 11 meter. Hitunglah tekanan hidrostatis yang dialami oleh penyelam dan ikan. (ρ = 1.000 kg/m3 dan g = 10 m/s2)

jawab: karena penyelam dan ikan berada pada kedalaman yang sama maka tekananannya pun sama.

h = 11 meter

masukkan ke rumus P = ρ g h

P = 1.000 kg/m3x 10 m/s2 x 11 cm

P = 110.000 pascal atau bisa ditulis 110.000 Pa atau 110.000 N/m2

tekanan yang dialami oleh penyelam dan adalah 110.000 N/m2. bisa disingkat menjadi 110K N/m2.

SHARE ON Twitter Facebook WhatsApp Pinterest

Tekanan hidrostatis (ph) adalah tekanan dalam zat cair diam yang disebabkan oleh zat cair itu sendiri karena pengaruh kedalaman.

Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang tekanan hidrostatis.

Materi tekanan hidrostatis sendiri merupakan subbab pembahasan dari materi tekanan yang sering dipelajari oleh siswa SMP kelas 8 dan SMA kelas 11.

Sebelumnya, kita telah menuntaskan pembahasan seputar tekanan secara umum. Di dalamnya telah kita singgung sedikit tentang tekanan hidrostatis, kalian bisa membacanya di sini: Tekanan. 

Jadi, materi ini bisa disebut sebagai pengembangan dari materi sebelumnya. Sengaja kakak bahas lebih lanjut karena luasnya pembahasan tentang tekanan hidrostatis.

Baiklah, kita mulai saja materinya...

Pengertian Tekanan Hidrostatis

Apa yang dimaksud dengan tekanan hidrostatis? Dalam ilmu fisika, tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair diam yang disebabkan oleh zat cair itu sendiri karena pengaruh kedalaman.

Sedangkan, ilmu yang mempelajari tentang zat cair dalam keadaan diam disebut hidrostatika (statika fluida).

Tekanan yang dialami oleh suatu titik di dalam zat cair diakibatkan oleh gaya berat zat cair yang berada di atas titik tersebut.

Gaya berat zat cair bekerja pada bidang dasar karena adanya pengaruh gaya gravitasi sehingga menimbulkan tekanan.  

Semakin banyak air yang berada di atas bidang dasar, semakin besar tekanan di bidang dasar. Tekanan akibat pengaruh gaya gravitasi bumi inilah yang disebut tekanan hidrostatis.

Sifat-sifat tekanan hidrostatis adalah sebagai berikut:

• Tekanan hidrostatis makin ke bawah dari permukaan zat cair akan semakin besar.
• Pada kedalaman yang sama, tekanan hidrostatis besarnya sama.
• Tekanan hidrostatis menekan ke segala arah.
  

Tekanan hidrostatis ditentukan oleh kedalaman zat cair yang diukur dari permukaan dan tidak tergantung pada luas penampang wadah zat cair tersebut.Artinya, tekanan hidrostatis tidak tergantung pada wadah atau bentuk penampangnya. Dengan demikian, jika suatu zat cair dituangkan ke dalam bejana berhubungan maka tinggi permukaan zat cair akan sama.

Hukum tekanan hidrostatis menyatakan bahwa tekanan hidrostatis pada sembarang titik yang terletak pada bidang mendatar di dalam zat cair yang sejenis dalam keadaan seimbang adalah sama. 

Berdasarkan seluruh uraian di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa besarnya tekanan hidrostatis bergantung pada:

Semakin besar massa jenis zat cair, maka semakin besar pula tekanan hidrostatisnya. Jadi, jika terdapat 3 jenis zat cair, misalnya larutan garam, air, dan minyak, dimasukkan secara terpisah ke dalam tiga wadah identik.

Ketika kita menunjuk titik dengan kedalaman yang sama pada masing-masing wadah tersebut, maka tekanan hidrostatis pada titik larutan garam akan lebih besar daripada air, dan tekanan hidrostatis air akan lebih besar daripada minyak.

Perbedaan itu disebabkan oleh massa jenis larutan garam lebih besar daripada massa jenis air, dan massa jenis air lebih besar daripada massa jenis minyak.

Semakin jauh suatu titik dalam zat cair dari permukaan, maka semakin besar tekanan hidrostatisnya. Dengan kata lain, tekanan hidrostatis semakin meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman.

Perhatikan gambar berikut ini!

Tekanan hidrostatis juga dipengaruhi oleh percepatan gravitasi. Besaran ini akan menghasilkan besaran berat jenis zat cair (S) ketika dikombinasikan dengan massa jenis zat cair, dengan persamaan:

S = ρ . g

Keterangan:

S = berat jenis zat cair (N/m3)

ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Tekanan hidrostatis tidak dipengaruhi oleh bentuk wadah. Dari uraian di atas, dijelaskan bahwa tekanan hidrostatis hanya bergantung kepada massa jenis, kedalaman, dan percepatan gravitasi.

Perhatikan gambar di bawah ini!

Dalam fisika, tekanan hidrostatis disimbolkan dengan ph, sedangkan satuannya dalam Sistem Satuan Internasional (SI) adalah N/m2 atau Pascal (Pa). 

1 N/m2 = 1 Pa

Tekanan hidrostatis termasuk ke dalam besaran turunan, yakni diturunkan dari besaran pokok panjang, massa, dan waktu. 

Selain itu, tekanan hidrostatis juga termasuk ke dalam besaran skalar sehingga untuk menyatakannya cukup dengan nilai/angka saja, tidak mempunyai arah.

Pada bagian ini, kita akan menurunkan rumus tekanan hidrostatis dari persamaan umum tekanan. 

Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar tabung adalah p, menurut konsep tekanan, besarnya p dapat dihitung dari perbandingan antara gaya berat zat cair (F) dan luas permukaan bejana (A). 

p = F/A....(1)

Gaya berat zat cair merupakan perkalian antara massa zat cair (mh) dengan percepatan gravitasi bumi (g), dituliskan F = mh . g. Sehingga, rumus (1) di atas bisa dituliskan menjadi: 

p = mh . g/A .....(2)

Oleh karena mh = ρ . V (massa jenis kali volume), maka persamaan (2) di atas bisa dituliskan lebih lanjut menjadi:

p = ρ . V . g/A....(3)

Volume zat cair di dalam bejana merupakan hasil perkalian antara luas permukaan bejana (A) dan kedalaman zat cair dalam bejana (h) atau V = A . h, sehingga rumus (3) di atas bisa dituliskan menjadi: 

p = ρ . (Ah) . g/A = ρ . h . g.....(4)

Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan ph, maka rumus tekanan hidrostatis adalah:

ph = ρ . g . h

Keterangan:

• ph = tekanan hidrostatis (Pa)
• ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
• g = percepatan gravitasi (m/s2)
  
• h = kedalaman titik (m) 

Jika tekanan udara luar (tekanan atmosfer) diperhitungkan (p0), maka tekanan hidrostatis pada suatu titik di dalam zat cair pada kedalaman h dari permukaan zat cair dirumuskan: 

ph = p0 + ρ . g . h

Keterangan:

• p0 = tekanan udara luar/atmosfer (Pa) 

Sementara itu, gaya hidrostatis (F) dirumuskan:

F = ρ . g . h . A

Keterangan:

• F = Gaya hidrostatis (N)
• A = Luas alas bidang (m2)
  

Cara Menghitung/Mencari Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis dihitung menggunakan rumus: 

ph = ρ . g . h

Langkah-langkah menghitung tekanan hidrostatis, antara lain sebagai berikut:

1. Tentukan terlebih dahulu nilai massa jenis zat cair (ρ).
2. Tentukan juga nilai dari percepatan gravitasi (g).
3. Ukur berapa kedalaman titik dari permukaan zat cair (h).
4. Perkalikan semua besaran di atas untuk mendapatkan nilai tekanan hidrostatis (ph). 

Contoh tekanan hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut: 

1. Tekanan saat menyelam, semakin dalam menyelam maka tekanan hidrostatis semakin besar.
2. Dasar bendungan semakin ke bawah semakin tebal untuk menahan tekanan hidrostatis yang semakin ke bawah juga semakin besar.
3. Pemasangan infus, semakin tinggi posisi botol infus maka semakin besar tekanannya membuat cairan infus dapat masuk ke aliran darah.
4. Lubang pembuangan bak air diletakkan dekat bagian dasar agar air bisa keluar dengan deras.

Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang tekanan hidrostatis dan jawabannya. Contoh soal ini bisa digunakan oleh SMP kelas 8 dan SMA kelas 11:

1. Penyelam mengalami tekanan hidrostatis terbesar ketika berada di titik?

Jawab:

Penyelam mengalami tekanan hidrostatis terbesar ketika berada di titik terendah sebuah sungai, atau laut, atau kolam.

2. Tekanan hidrostatis ikan pada gambar tersebut adalah...Jika massa jenis air = 1 gr/cm3 dan percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2.

Diketahui:

• ρ = 1 gr/cm3 = 1.000 kg/m3
• g = 10 m/s2 
• h = 100 cm - 15 cm = 85 cm = 0,85 m

Ditanyakan:

Penyelesaian:

ph = ρ . g . h

     = 1.000 . 10 . 0,85 

     = 8.500 Pa

Jadi, tekanan hidrostatis yang dialami ikan adalah 8.500 Pa. 

3. Tekanan hidrostatik suatu zat cair pada kedalaman 50 cm adalah 300 Pa. Besar tekanan hidrostatis zat cair tersebut pada kedalaman 1,5 meter adalah?

Jawab:

Diketahui:

• h1 = 50 cm = 0,5 m
• ph1 = 300 Pa
• h2 = 1,5 m

Ditanyakan:

Soal ini menggunakan zat cair yang sama, jadi:

ρ1 = ρ2 

ph1/g.h1 = ph2/g.h2

ph1/h1 = ph2/h2

ph2 = ph1 . h2/h1 

      = 300 . 1,5/0,5

      = 300 . 3  

      = 900 Pa

Jadi, tekanan hidrostatis pada kedalaman 1,5 meter adalah 900 Pa.

4. Tekanan hidrostatis yang diterima benda yang berada di dalam air sedalam 350 cm jika massa jenis air 1.000 kg/m3 dan besar gravitasi 10  N/kg adalah?

Jawab:

Diketahui:

• h = 350 cm = 3,5 m
  
• ρ = 1.000 kg/m3
• g = 10 N/kg

Ditanyakan:

ph = ρ . g . h

     = 1.000 . 10 . 3,5 

     = 35.000 Pa, atau

     = 35 kPa

Jadi, besar tekanan hidrostatis pada benda tersebut adalah 35 kPa.

5. Tekanan hidrostatis pada dasar bejana dapat diperkecil dengan cara.... 

A. Menambah tinggi zat cairB. Memperbesar massa jenis zat cairC. Memperbesar luas dasar bejana, tetapi volume zat cair tetapD. Memperkecil luas dasar bejana, tetapi volume zat cair tetap

E. Memperbesar luas alas bejana dan volumenya

Jawab:

C. Memperbesar luas dasar bejana, tetapi volume zat cair tetap. 

Alasannya adalah ketika luas dasar bejana diperbesar dan volume zat cair tetap, maka tinggi permukaan air bejana akan turun. Sehingga, kedalaman dasar bejana akan berkurang saat diukur dari permukaan zat cair. Akibatnya, tekanan hidrostatis pada dasar bejana jadi mengecil.

Jawab:

Berkurang. Alasannya adalah tekanan hidrostatis (ph) berbanding lurus dengan besarnya berat jenis (S) zat cair, yang dirumuskan S = ρ . g, di mana (ρ) adalah massa jenis zat cair dan (g) adalah percepatan gravitasi.

7. Tekanan hidrostatis yang dialami ikan sebesar...(g = 10 m/s2)

Jawab:

Diketahui:

• ρ = 1000 kg/m3
• g = 10 m/s2
• h = 50 cm - 40 cm = 10 cm = 0,1 m

Ditanyakan:

Penyelesaian:

ph = ρ . g . h

     = 1.000 . 10 . 0,1      

     = 1.000 Pa

Jadi, tekanan hidrostatis yang dialami ikan adalah 1.000 Pa. 

8. Sebuah bak mandi berbentuk persegi panjang memiliki panjang 2 m, lebar 1 m, dan tinggi 0,5 m. Bak air tersebut berisi 50 liter air ( ρ = 1.000 kg/m3). Jika g = 10 m/s2, tentukan:a. Tekanan hidrostatis pada dasar bak.

b. Besar gaya hidrostatis pada dasar bak tersebut. 

Jawab:

Diketahui:

• p = 2 m
• l = 1 m
• t = 0,5 m
• V = 50 liter = 0,05 m3
• ρ = 1.000 kg/m3 
• g = 10 m/s2

Ditanyakan:

a. ph di dasar bak

b. F di dasar bak

Penyelesaian:

a. ph di dasar bak

A = p . l

    = 2 . 1

    = 2 m2

h = V/A

   = 0,05/2

   = 0,025 m

ph = ρ . g . h

     = 1.000 . 10 . 0,025

     = 250 Pa

Jadi, tekanan hidrostatis di dasar bak adalah 250 Pa.

b. F di dasar bak

F = ρ . g . h . A 

   = ρ . g . h . A

   = 1.000 . 10 . 0,025 . 2

   = 500 N

Jadi, gaya hidrostatis di dasar bak adalah 500 N

Jadi, tekanan hidrostatis (ph) adalah tekanan dalam zat cair diam yang disebabkan oleh zat cair itu sendiri karena pengaruh kedalaman.

Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.

Referensi:

• Pauliza, Osa. 2008. Fisika Kelompok Teknologi dan Kesehatan untuk SMK Kelas XI. Bandung: Grafindo Media Pratama. 
  
• Saripudin, Aip dkk. 2007. Praktis Belajar Fisika untuk Kelas XI SMA/MA Program IPA. Jakarta: Visindo Media Persada.
  

Tekanan Hidrostatis: Pengertian, Rumus, Contoh Soal (Lengkap) 2020-10-01T02:33:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Afdan Fisika