Defenisi Tekanan Hidrostatik beserta Contoh Soal

Konsep tekanan sangat penting dalam mempelajari sifat fluida. Tekanan didefinisikan sebagai gaya tiap satuan luas. Apabila gaya F bekerja secara tegak lurus dan merata pada permukaan bidang seluas A, maka tekanan pada permukaan itu dirumuskan:

P = F/A

(1)

dengan:

P = tekanan (N/m ²)

F = gaya (N)

A = luas (m²)

Satuan tekanan yang lain adalah pascal (Pa), atmosfer (atm), cm raksa (cmHg), dan milibar (mb).

1 N/m² = 1 Pa

1 atm = 76 cmHg = 1,01x 10⁵ Pa

Penerapan konsep tekanan dalam kehidupan sehari- hari misalnya pada pisau dan paku. Ujung paku dibuat runcing dan pisau dibuat tajam untuk mendapatkan tekanan yang lebih besar, sehingga lebih mudah menancap pada benda lain.

Tekanan yang berlaku pada zat cair adalah tekanan hidrostatik, yang dipengaruhi kedalamannya. Hal ini dapat dirasakan oleh perenang atau penyelam yang merasakan adanya tekanan seluruh badan, karena fluida memberikan tekanan ke segala arah.

Besarnya tekanan hidrostatik di sembarang titik di dalam fluida dapat ditentukan sebagai berikut. Misalnya, sebuah kotak berada pada kedalaman h di bawah permukaan zat cair yang massa jenisnya ρ , seperti yang terlihat pada gambar berikut.

Tekanan pada kedalaman h dalam zat cair.

Tekanan yang dilakukan zat cair pada alas kotak disebabkan oleh berat zat cair di atasnya. Dengan demikian, besarnya tekanan adalah:

karena m = ρ . V dan V = A. h, maka:

P = ρ . g .h

(2)

dengan:

P = tekanan hidrostatik (N/m ²)

ρ = massa jenis zat cair (kg/m²)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

h = kedalaman (m)

Apabila tekanan udara luar (tekanan barometer) diperhitungkan, maka dari persamaan (1) dihasilkan:

P = P₀ + ρ gh

(3)

dengan:

P₀ = tekanan udara luar (N/m²)

Berdasarkan persamaan (1) dapat dinyatakan bahwa tekanan di dalam zat cair disebabkan oleh gaya gravitasi, yang besarnya tergantung pada kedalamannya.

Contoh Soal

Seekor ikan berada pada kedalaman 5 m dari permukaan air sebuah danau. Jika

massa jenis air 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², tentukan:

a. tekanan hidrostatik yang dialami ikan,

b. tekanan total yang dialami ikan!

Penyelesaian:

Diketahui:

h =5 m

ρ_air = 1.000 kg/m³

P₀ = 1 atm = 1 x 10⁵ N/m²

Ditanya:

P_h = ... ?

P_T = ... ?

Jawab:

a. P_h = ρ .g.h = 1.000 x 10 x 5 = 5 x 10⁴ N/m²

b. P_T = P₀ + ρ .g.h = (1 x 10⁵ ) + (5 x 10⁴ ) = 1,5x 10⁵ N/m²