Dalam mempelajari ilmu fisika, pasti kita akan menemukan materi tekanan hidrostatis. Tekanan ini merupakan tekanan yang ada pada zat cair dan diam. Kata ini berasal dari 2 kata yakni hidro yang artinya air dan statik yang berarti diam. Tekanan ini juga terjadi di dalam air, hal itu terjadi dikarenakan terdapat berat air yang akan membuat zat cair itu akan mengeluarkan tekanan.
Banyak pengaplikasian dari tekanan hidrostatis ini. Salah satunya yaitu pada saat menyelam. Pernahkah Anda menyelam di pantai maupun kolam renang ? Apa yang Anda rasakan saat menyelam dibawah air ? Pasti pada saat Anda menyelam, Anda pernah merasakan telinga Anda merasa sakit.
Dan jika Anda menyelam semakin dalam dibawah air, maka akan terasa semakin sakit telinga Anda saat menyelam. Hal tersebut disebabkan karena Anda semakin mendekati dasar, Semakin Anda mendekati dasar, maka semakin besar pula tekanan hidrostatis.
Dibawah ini akan menjelaskan lebih lanjut apa yang dimaksud dengan tekanan hidrostatis beserta rumus tekanan hidrostatis.
Rumus Tekanan Hidrostatis
Tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang dapat diberikan oleh zat cair atau contohnya seperti air ke segala arah di titik ukur manapun dikarenakan terdapat gaya gravitasi. Tekanan ini akan terus meningkat sampai dengan bertambahnya kedalaman yang diukur mulai dari permukaan air.
Akibat dari gaya gravitasi tersebut, maka berat dari partikel air tersebut akan menekan partikel yang berada dibawah nya, dan begitu juga dengan partikel-partikel air yang berada dibawahnya akan saling menekan sampai kepada dasar air yang akan membuat tekanan yang berada dibawahnya akan semakin besar dari tekanan yang berada diatasnya.
Baca juga : Rumus Cepat Rambat Gelombang
Dan maka sebab itu, semakin dalam saat kita menyelam dari permukaan air, maka semakin banyak volume air yang berada diatas kita pada permukaan air, sehingga tekanan yang diaberikan kepada air ke tubuh kita akan semakin besar pula.
Tekanan hidrostatis di titik kedalaman berapa pun itu tak akan dipengaruhi oleh luasan permukaan air, berat air, maupun bentuk dari bejana air tersebut. Tekanan ini akan menekan ke semua arah. Satuan dari tekanan yaitu Newton per meter kuadrat (N/m2) atau Pascal (Pa).
Rumus dari tekanan hidrostatis yaitu :
Ρhidro = ρgh
Keterangan dari rumus diatas yaitu :
- ρ merupakan massa jenis dari zat cair. dan massa dari air tawar yaitu, ρ = 1000 kg/m3
- g merupakan besar dari percepatan gravitasi. Dan percepatan dari gravitasi yang ada di permukaan bumi yaitu senilai g = 9,8 m/s2
- h merupakan titik dari kedalaman yang sudah diukur dari permukaan air
Oleh karena itu, semakin besar jarak dari titik ukur dan permukaan air, maka akan semakin besar pula tekanan hidrostatis di titik itu. Kejadian ini bisa kita lihat di gambar dibawah ini, yang mana semakin besar suatu ketinggian air, maka semakin besar juga tekanan hidrostatis yang berada di dasar bejananya.
Karenanya, air tersebut akan keluar lebih jauh di bejana sebalahnya dikarenakan tekanan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan bejana yang berada disebelah kiri.
Rumus tersebut dapat digunakan untuk mencari nilai tekanan hidrostatis yang ada di bejana tertutup. Apabila kita ingin mencari besar dari total tekanan di satu titik yang berada di bawah permukaan air yang berada di tempat yang terbuka contohnya seperti di laut maupun danau, maka seluruh wadah atau kntainer yang terbuka, maka kita membutuhkan menambahkan besar dari tekanan atmosfer ke dalam perhitungan.
Baca juga : Rumus Massa Jenis
Dengan begitu, maka total dari tekanan hidrostatis di kondisi yang terbuka yaitu sama dengan pada tekanan hidrostatis air yang berada di titik itu serta dapat ditambahkan besar tekanan yang akan bekerja di permukaan air. Dan berikut rumusnya :
Ptotal = Phidro + Patm
Ptotal = pgh + Patm
Yang mana Patm merupakan tekanan dari atmosfer. Dan tekanan atmosfer yang berada di permukaan laut yaitu senilai Patm = 1, 01×105 Pa
Dan untuk lebih memahami dari prinsi tekanan, maka Anda dapat melihat pada gambar diatas ini. Dan berikut penjelasannya.
- Tekanan total yang dapat diterima oleh pemancing tersebut yaitu sebesar tekanan atmosfer-nya (kita akan selalu menerima tekanan atmosfer ini setiap saat, maka : P1 = Patm.
- Tekanan total yang dapat diterima oleh penyelam yang memiliki tangki kuning yaitu sebesar tekanan atmosfer yang ditambah dengan tekanan hidrostatis di kedalaman h2, maka : P2 = pgh2 + Patm.
- Tekanan total yang dapat diterima oleh penyelam yang memiliki tangki berwarna merah yaitu sebesar tekanan atmosfer yang ditambah dengan tekanan hidrostatis di kedalaman h3 , maka : P3 = pgh3 +Patm.
Hal itu dikarenakan h3 > h2, maka P3 > P2.
Contoh Soal dan Pembahasannya
Dibawah ini merupakan contoh soal dari tekanan hidrostatis dan disertai dengan pembahasannya :
1. Sebuah kolam renang memiliki kedalaman sekitar 3 m, Hitunglah berapa tekanan hidrostatisnya !
Pembahasan :
Diketahui :
Kedalaman kolam = 3 m
Ditanya : Berapa Tekanan hidrostatis ?
Untuk menyelesaikan soal diatas digunakan rumus Ptotal = pgh + Patm.
Maka didapatlah :
Ptotal = (1000k g/m3) (9,8m/s2) + (1, 01 x 105 Pa)
Ptotal = (2, 94 x 104 Pa) + (1, 01 x 105 Pa)
Dan hasilnya adalah Ptotal = 1,3 x 105 Pa
2. Perhatikan gambar dibawah ini
Berdasarkan gambar diatas, ada dua tekanan yang diberikan kepada selang yang memiliki bentuk U dan berisikan air raksa, dan terhubung langsung pada udara bebas atau dapat dikatakan dengan tekanan atmosfer. Tentukanlah berapa besar dari tekanan Pa apabila beda ketinggian airnya atau h yaitu senilai 1,2 m !
Pembahasan :
Perlu diketahui terlebih dahulu yaitu berat jenis dari air raksa yaitu sebesar 13.600 kg/m3.
Dik :
h = 1,2 m
p = 13.600 kg/m3
Ditanya :
Berapa besar Pa ?
Pa = pgh + P0 , maka :
Pa = pgh + Patm
Pa = (13.600k g/m3) (9,8 m/s2) (1, 2m) + (1, 01 x 105 Pa)
Pa = (159, 936 Pa) + (1, 01 x 105 Pa)
Maka, hasil dari besar tekanan sisi di sebelah kanan yaitu Pa = 1,61 x 105 Pa.
Meskipun perbedaan dari ketinggiannya cuma sedikit, namun jenis zat cair yang harus ditekankan sangatlah besar (lebih dari 13 kali lipat) apabila dibandingkan dari air biasa. Maka sebab itu, dibutuhkan tekanan yang juga besar sampai dengan 13 kali lipat untuk dapat menekan air raksa jika dibandingkan dengan air biasa.
Demikianlah penjelasan mengenai artikel rumus tekanan hidrostatis dan contoh serta pembahasannya. Semoga artikel ini dapat bermanfaat untuk Anda.
Editor: Muchammad Zakaria
Download berbagai jenis aplikasi terbaru, mulai dari aplikasi windows, android, driver dan sistem operasi secara gratis hanya di Nesabamedia.com:
Hanya seseorang yang suka menulis dan tertarik di bidang Teknologi. Dan orang yang selalu percaya akan kata-kata ‘Usaha tidak akan mengkhianati Hasil’.