BAHAN AJAR TEKANAN HIDROSTATIS

TEKANAN HIDROSTATIS

A.    Tujuan Pembelajaran

Agar siswa mengetahui apa itu Tekanan Hidrostatis.

            B.     Teori Singkat

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fluida tak bergerak. Tekanan hidrostatis yang dialami oleh suatu titik di dalam fluida diakibatkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas titik tersebut. Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar tabung adalah p, menurut konsep tekanan, besarnya p dapat dihitung dari perbandingan antara gaya berat fluida (F) dan luas permukaan bejana (A).

Gaya berat fluida merupakan perkalian antara massa fluida dengan percepatan gravitasi Bumi, ditulis : 

Oleh karena m = ρ.V persamaan tekanan oleh fluida dituliskan sebagai p = Volume fluida di dalam bejana merupakan hasil perkalian antara luas permukaan bejana (A) dan tinggi fluida dalam bejana (h). Oleh karena itu, persamaan tekanan di dasar bejana akibat fluida setinggi h dapat dituliskan menjadi :  P =  = ρ.g.h

Gambar1.1  Tekanan Hidrostatis

Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan p_h, persamaannya dituliskan sebagai berikut :

                       

                            Ph =  ρ. g . h

Keterangan      :          P = Tekanan

                                    h = Ketinggian fluida

ρ = Massa jenis (kg/m³)

                                    g = Percepatan gravitasi (m/s²)

h = Ketinggian (m)

Semakin tinggi dari permukaan Bumi, tekanan udara akan semakin berkurang. Sebaliknya, semakin dalam Anda menyelam dari permukaan laut atau danau, tekanan hidrostatis akan semakin bertambah. Mengapa demikian? Hal tersebut disebabkan oleh gaya berat yang dihasilkan oleh udara dan zat cair. Anda telah mengetahui bahwa lapisan udara akan semakin tipis seiring bertambahnya ketinggian dari permukaan Bumi sehingga tekanan udara akan berkurang jika ketinggian bertambah. Adapun untuk zat cair, massanya akan semakin besar seiring dengan bertambahnya kedalaman. Oleh karena itu, tekanan hidrostatis akan bertambah jika kedalaman bertambah.

C.    Contoh Soal      

       1. Jika massa jenis air 100 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, tentukan             tekanan hidrostatis yang dialami ikan? 

                   Diketahui        : h = 14 cm – 4 cm = 10 cm = 0,1 meter
                                             ρ = 1000 kg/m3

                                             g = 10 m/s2

                   Ditanya           : P . . . . .?

                   Jawab              :

                                             P =  ρ . g . h

                                             P = 1000 kg/m3 . 10 m/s2. 0,1 meter
                                             P = 1000 N/m2 (Pa)

       D. Kesimpulan

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air.

Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fluida tak bergerak. Tekanan hidrostatis yang dialami oleh suatu titik di dalam fluida diakibatkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas titik tersebut.

                      E. Referensi

1.      http://finda-novelia.blogspot.com/2012/05/makalah-fluida-statis.html.

2.      http://nellahutasoit.wordpress.com/2011/11/25/fluida/#more-208.

3.    Handayani,Sri.,dan Damari,Ari.2009.Fisika Untuk SMA dan MA Kelas XI.Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.

HUKUM ARCHIMEDES

A.    Tujuan

Untuk membuktikan peristiwa tenggelam, melayang dan mengapungnya suatu benda dan mengetahui massa jenis dari berbagai macam benda.

B.     Teori Singkat

Hukum Archimedes mengatakan bahwa “Jika suatu benda dicelupkan ke dalam sesuatu zat cair, maka benda itu akan mendapat tekanan keatas yang sama besarnya dengan beratnya zat cair yang terdesak oleh benda tersebut”.

Benda Tenggelam

Benda disebut tenggelam dalam zat cair apabila posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada.

Benda Tenggelam

Pada benda tenggelam terdapat tiga gaya yaitu :

W=gaya berat benda
F_a = gaya archimedes
N = gaya normal bidang

Dalam keadaan seimbang maka W = N + F_a  sehingga :

W > F_a
m . g > ρ_ZC . V_b . g
ρ_b . V_b . g > ρ_ZC . V_b . g

ρ_b > ρ_zc

ρ_b = massa jenis benda
ρ_ZC = massa jenis zat cair

Benda Melayang

Benda melayang dalam zat cair apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada.

Benda Melayang

Pada benda melayang terdapat dua gaya yaitu: F_a dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = F_a
ρ_b . V_b . g = ρ_ZC . V_b . g

ρ_b = ρ_zc 

Benda Terapung

Benda terapung dalam zat cair apabila posisi benda sebagian muncul dipermukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair.

Benda Terapung

Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang. Benda yang diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. Jadi, telah jelas bahwa berat benda seakan berkurang bila benda dimasukkan ke dalam air. Hal itu karena adanya gaya ke atas yang ditimbulkan oleh air dan diterima benda. Dengan demikian maka resultan gaya antara gaya berat dengan gaya ke atas merupakan berat benda dalam air. Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu :Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = F_a
ρ_b . V_b . g = ρ_ZC . V₂ . g
ρ_b . V_b = ρ_ZC . V₂

karena V_b > V₂ maka : ρ_b < ρ_ZC