Semakin dalam tekanan zat cair, maka tekanan hidrostatis yang dihasilkan akan semakin

Pernahkah kalian mencoba untuk menyelam dan melihat keindahan bawah laut di salah satu lautan di Indonesia? Ketika semakin dalam kita menyelam, maka kepala akan terasa sakit dan telinga merasakan suatu tekanan dan berat. Hal itu terjadi karena adanya tekanan hidrostatis. Apa itu tekanan hidrostatis?

Jika didefinisikan, maka tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan, pada kedalaman tertentu. Secara sederhana, tekanan yang berhubungan dengan kedalaman zat cair dan juga masa jenis suatu cairan disebut dengan tekanan hidrostatis. Semakin dalam maka akan semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Semakin besar massa jenis suatu zat cair, maka semakin besar pula tekanan yang dihasilkan.

Secara matematis, maka tekanan hidrostatis ini memiliki persamaan sebagai berikut :

P = p.g.h

P = tekanan (N/m2 atau pascal (Pa))

p = massa jenis zat cair (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = tinggi zat cair (m)

Pada praktiknya, perhitungan tekanan hidrostatis ini sangat penting dalam perancangan struktur bangunan yang berkaitan dengan air. Misalnya saja pembangunan bendungan pada Pembangkit Listrik Tenaga Air atau pembuatan kapal selam.

(Baca juga: Apa yang Dimaksud Tekanan Osmosis?)

Tekanan hidsrostatis menekan ke segala arah termasuk ke samping yang biasa disebut tekanan lateral. Hal ini yang menjadi alasan dinding pada bagian bawah bendungan dibuat lebih tebal untuk menahan tekanan lateral yang semakin besar.

Contoh soal:

Terdapat sebuah drum yang berisi air setinggi 1,5 m dan jika diukur dari titik a ke titik b kedalaman air adalah 0,8 m. jika massa jenis air 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka tekanan hidrostatis pada titik c dan b adalah…..

Pembahasan :

Diketahui :

p = 1.000 kg/m3

g = 10 m/s2

maka berapakah P?

Jawab :

Pada titik c (h = 1,5 m)

P = p.g.h = 1.000 x 10 x 1,5

P = 15.000 N/m2

Pada titik b (h = 0,8 m)

P = p.g.h = 1.000 x 10 x 0,8

P = 8.000 N/m2

Jadi dari hasil contoh soal diatas menunjukan bahwa semakin dalam suatu benda pada zat cair, maka semakin tinggi tekanan yang diterima.

Elo sudah paham tentang rumus tekanan hidrostatis? Di artikel ini gue mau ngajak elo ngebahas cara menghitung & rumus tekanan hidrostatis. Materi ini sering muncul di ujian Fisika Kelas 11 dan UTBK. Simak baik-baik, ya!

Siapa yang suka berenang? Berenang termasuk kegiatan yang seru dan menyenangkan. Bahkan, merupakan salah satu cabang olahraga akuatik. Udah senang main air, eh menyehatkan juga ya, serta ada cara menghitung tekanan hidrostatisnya juga, Sobat Zenius.

Saat elo melakukan kegiatan akuatik seperti menyelam atau berenang, maka elo bisa merasakan perbedaan antara berenang di dekat permukaan atau menyelam ke perairan dalam. 

Semakin dalam elo menyelam, akan merasa tubuh elo lebih berat dan sulit untuk melaju. Itulah mengapa penyelam membutuhkan fins atau kaki katak supaya pergerakan mereka bisa lebih cepat.

Kenapa sih hal itu bisa terjadi? Apakah di dalam air juga bisa mengalami tekanan? Yap bisa, makin dalam suatu titik dari permukaan zat cair maka tekanan hidrostatisnya lebih besar.  

Sehingga semakin dalam menyelam, maka penyelam juga akan terkena tekanan hidrostatis yang lebih besar. Begitupun dengan berbagai benda di dalam air. Elo juga bisa menghitungnya dengan rumus tekanan hidrostatis lho.

Penasaran apa itu tekanan hidrostatis dan perhitungannya? Simak penjelasan di bawah ini ya!

Apa Itu Tekanan Hidrostatis?

Kira-kira dari gambaran di atas, elo udah bisa menebak belum apa sih tekanan hidrostatis itu? Tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang ditimbulkan oleh zat cair diam pada suatu kedalaman tertentu ke semua arah. Tadi kan udah dikasih contoh tentang menyelam di kedalaman tertentu, misalnya di laut.

Tekanan hidrostatisnya diakibatkan oleh air laut terhadap penyelam. Ada tekanan air dari atas penyelam, dari samping, bahkan dari bawah. Nah, tekanan tersebut dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Elo bisa lihat contoh dan rumus tekanan hidrostatis dalam ilustrasi berikut ini.

Besarnya tekanan hidrostatis juga tergantung pada ketinggian zat cair, massa jenis zat cair, dan percepatan gravitasi bumi. Gravitasi inilah yang menyebabkan partikel-partikel zat cair menekan partikel lain di bawahnya hingga ke dasar zat cair tersebut.

Makanya, semakin dalam menyelam di air, penyelam akan lebih sulit berenang. Karena, tekanan dari atas semakin besar juga. Tapi, perlu diingat bahwa kedalaman penyelam atau suatu benda berada, tidak berpengaruh terhadap massa jenis zat cair, berat benda, luas permukaan zat cair, maupun bentuk wadahnya. 

Pokoknya semua itu tetap deh, gak akan berpengaruh terhadap tekanan hidrostatis.

Sifat dan Faktor yang Mempengaruhi Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis juga memiliki sifat-sifat tertentu lho. Supaya elo lebih mudah dalam memahami apa itu tekanan hidrostatis, elo bisa pahami sifat-sifat berikut ini:

• Semakin dalam letak suatu titik atau benda dari permukaan zat cair, maka tekanan hidrostatisnya akan semakin besar.
• Tekanan hidrostatis ke segala arah memiliki ukuran yang sama besar.
• Tekanan hidrostatis tergantung pada kedalaman, massa jenis zat cair, dan percepatan gravitasi.
• Tekanan hidrostatis tidak bergantung pada bentuk wadahnya.

Nah, sekarang udah makin paham ya pengertian dan sifat dari tekanan hidrostatis.

Rumus Tekanan Hidrostatis

Lalu, bagaimana nih cara menghitung tekanan hidrostatis itu? Apakah sulit? Tekanan hidrostatis memiliki rumus yang disempurnakan yaitu:

Ph = ρ.g.h

Keterangan:

Ph : tekanan hidrostatis (N/m3) atau (Pa)

ρ : massa jenis zat (kg/m3)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

h : tinggi (m)

Contoh Soal Tekanan Hidrostatis dan Pembahasannya

Supaya lebih paham tentang tekanan hidrostatis, langsung aja deh kita masuk ke contoh soal dan pembahasan berikut ini, yuk!

Contoh Soal

Seorang penyelam berada di kedalaman 10 m di bawah permukaan air. Jika massa jenis air adalah 1.000 kg/m3, dengan gravitasinya 10 m/s2. Maka, tekanan hidrostatis yang dialami ikan sebesar….

Pembahasan

Diketahui: h = 10 m; ρ : 1.000 kg/m3; g : 10 m/2.

Ditanya: Ph

Jawab:

Ph = ρ.g.h = 1.000 kg/m3 . 10 m/s . 10 m = 10^5 Pa.

Jadi, tekanan hidrostatis yang dialami ikan adalah 10^5 Pa.

Penerapan Tekanan Hidrostatis dalam Kehidupan Sehari-hari

Dalam kehidupan sehari-hari penerapan rumus tekanan hidrostatis sering ditemui. Meskipun, terkadang elo mungkin gak menyangka bahwa aktivitas tersebut menggunakan konsep hidrostatis.

Pada dasarnya tekanan hidrostatis membantu elo untuk mempelajari dan mengamati sifat-sifat cairan ketika mereka hadir dalam keadaan setimbang.

Ini adalah tekanan yang diberikan oleh molekul-molekul cairan karena gaya gravitasi yang ada di dalamnya atau antara molekul dan dinding wadah.

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

Mengukur Volume Bangun Ruang

Menghitung volume suatu objek yang memiliki geometri sempurna lebih mudah karena ada rumusnya.

Tapi, gimana kalo elo disuruh untuk menghitung volume benda yang memiliki geometri abstrak atau serampangan.

Untuk mengukur volume benda seperti itu, salah satu metode terbaik adalah menggunakan gaya hidrostatik.

Caranya adalah merendam objek ke dalam wadah berisi cairan dan mengukur jumlah air yang dipindahkan (tumpah) setelah dimasukkan objek.

Banyaknya air yang dipindahkan karena benda yang dicelupkan ke dalam wadah sama dengan volume yang dimiliki benda tersebut.

Untuk Pengobatan

Tekanan hidrostatis yang merupakan bagian dari fisika ini ternyata memiliki kegunaan untuk membantu mengukur tekanan darah dan menentukan karakteristik cairan tubuh lainnya.

Menggunakan rumus tekanan hidrostatis untuk mengukur besarnya tekanan zat cair (fluida), ternyata memiliki manfaat di dunia pengobatan. Salah satunya yaitu untuk mengukur tekanan darah dan menentukan karakteristik cairan tubuh.

Dalam hal ini, rumus hidrostatis digunakan untuk menentukan tekanan yang disebabkan oleh kedalaman dan kecepatan fluida (zat cair) pada tubuh.

Tekanan yang diberikan oleh darah pada dinding pembuluh darah juga merupakan contoh khas gaya hidrostatik dalam kehidupan sehari-hari yang ada di dalam tubuh kita sendiri.

Gaya atau tekanan hidrostatik kapiler arteri biasanya mengukur 35 mm air raksa. Gaya statis fluida juga bertanggung jawab untuk mendorong cairan keluar dari kapiler untuk tujuan filtrasi.

Untuk Mengukur Tekanan Atmosfer

Tekanan atmosfer mengacu pada gaya yang diberikan oleh udara pada suatu permukaan. Hal ini sebagian besar diperkirakan dengan gaya hidrostatik yang disebabkan karena berat udara.

Variasi gaya hidrostatik atau tekanan atmosfer menyebabkan aliran udara, sebagian besar dari tekanan tinggi ke tekanan rendah, yang disebut angin. Hal ini juga bertanggung jawab pada terjadinya fenomena siklon dan tornado.

Untuk Membuat Kapal Selam

Kapal selam adalah kapal yang mampu mengapung di permukaan air serta bergerak di bawah air.

Gaya apung membantu memungkinkan operasi mengambang kapal selam, sedangkan gaya hidrostatik menangani operasi bawah airnya.

Para engineer pembuat kapal selam harus memiliki pengetahuan yang baik tentang tekanan hidrostatik sebelum membuat kapal.

Manfaat Mempelajari Tekanan Hidrostatis

Setelah mempelajari rumus tekanan hidrostatis dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Elo bisa tau kalau mempelajari rumus yang satu ini sangat bermanfaat bahkan dari aktivitas terkecil di dalam tubuh kita.

Adanya tekanan hidrostatis juga mempermudah para dokter untuk mengukur tekanan pada kapiler darah, membantu para mekanik pembuat kapal selam dan membantu mempermudah mengukur volume bangun ruang tidak beraturan.

Hingga akhirnya tercipta alat yang digunakan untuk menunjukkan besarnya tekanan hidrostatis disebut hidrometer. Alat yang biasanya terbuat dari kaca ini digunakan untuk mengukur massa jenis cairan dan larutan dengan batang silinder dan bola lampu.

Hidrometer telah dibuat sesuai dengan prinsip Archimedes. Hidrometer tenggelam dalam cairan ke ketinggian sehingga dapat menggantikan berat sama dengan berat hidrometer.

Volume cairan atau larutan adalah yang dipindahkan sama dengan volume bagian terendam hidrometer.

Itu dia penjelasan mengenai tekanan hidrostatis. Mulai sekarang, elo bisa menghitung sendiri nih kira-kira berapa tekanan yang elo terima saat berenang atau menyelam. Seru banget kan? Semoga penjelasan di atas bisa dengan mudah elo pahami ya, Sobat Zenius.

Kalau mau tau lebih banyak materi fisika, elo bisa nih langsung klik banner di bawah ini. Masukkan topik pelajaran yang elo cari di kolom pencarian, ya. See youu…Sobat Zenius!

Baca Juga Artikel Fisika Lainnya

Usaha dan Energi

Energi Potensial dalam Fisika

Hukum Gravitasi Newton

Originally Published: April 13, 2021
Updated By: Arieni Mayesha