Hai Sobat, pernahkah kalian berenang atau menyelam ke laut? Jika pernah kalian pasti tahu bagaimana sulitnya berenang pada kedalaman tertentu. Tentu tidak sama dengan berenang di permukaan, berenang di kedalaman tertentu butuh tenaga yang lebih besar. Hal ini terjadi karena adanya tekanan hidrostatisyang lebih besar daripada di permukaan air. Nah kali ini kita akan bahas mengenai tekanan Hidrostatis dan apa saja penerapannya dalam kehidupan sehari-hari?Yuk, langsung aja kita simak pembahasannya!
Pengertian Tekanan Hidrostatis
Tekanan hidrostatis dilansir dari Saintif adalah tekanan dari zat cair ke semua arah pada suatu benda. Tekanan ini terjadi karena adanya gaya gravitasi. Gaya gravitasi menyebabkan berat partikel air menekan partikel yang ada di bawahnya, Alhasil, partikel-partikel yang ada di bawah akan saling makan hingga dasar air. Hal ini membuat tekanan di bawah lebih besar daripada tekanan yang ada di atas. Secara definisi,tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan, pada kedalaman tertentu.Kasarnya, setiap jenis zat cair, akan memberikan tekanan tertentu, tergantung dari kedalamannya. Sebab itulah, saat berenang atau menyelam di permukaan dangkal lebih mudah daripada menyelam di kedalaman tertentu. Karena semakin banyak volume air yang ada di atas maka semakin besar pula tekanan yang air berikan pada tubuh.
Faktor-faktor yang mempengaruhi Tekanan Hidrostatis
Terdapat beberapa hal yang mempengaruhi terjadinya tekanan hidrostatis, yaitu:
1. Masa Jenis Zat Cair
Jika massa jenis suatu zat cair makin besar massa jenis, maka akan semakin besar pula tekanan hidrostatisnya. Misalnya, ada tiga jenis zat cair, yaitu air, minyak, dan larutan garam yang dimasukkan ke tiga wadah yang terpisah. Saat kita menunjuk titik dengan kedalaman yang sama pada masing-masing cairan, maka efeknya akan berbeda.Tekanan hidrostatispada titik larutan garam akan lebih besar daripada air biasa. Sementara, tekanan hidrostatis air akan lebih besar dibanding minyak.
2. Kedalaman Zat Cair [h]
Kedalaman zat cair juga mempengaruhi tekanan hidrostatis pada zat cair. Semakin jauh suatu titik dalam zat cair dari permukaannya, maka akan semakin besar tekanan hidrostatisnya. Maksudnya, tekanan hidrostatis akan semakin meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman titik zat cair.
Misalnya, pada sebuah wadah diberi tiga lubang yang posisi ketinggiannya berbeda. Jarak pancaran air pada titik atau lubang yang paling bawah akan lebih jauh daripada titik yang berada si atasnya. Hal tersebut dikarenakan lubang yang paling bawah mengalami tekanan hidrostatis yang paling besar dibanding dua titik lain yang ada di atasnya.
3. Percepatan Gravitasi [g]
Percepatan gravitasi juga dapat mempengaruhi tekanan hidrostatis pada zat cair. Percepatan gravitasi yang dikombinasikan dengan massa jenis zat cair, maka akan menghasilkan besaran berat zat cair [S].
Penerapan Tekanan Hidrostatis dalam Kehidupan Sehari-hari
Sebenarnya ada banyak sekali contoh daritekanan hidrostatisyang biasa kita temui di kehidupan sehari-hari. Namun, kerap kali kita tidak menyadari bahwa kejadian tersebut merupakan contoh dari tekanan hidrostatis. Berikut ini beberapa contohnya agar kita makin memahami mengenai materi tekanan zat cair diam ini:
1. Ketika kita menyelam di laut atau kolam, maka kita akan merasakan tekanan hidrostatis yang semakin besar jika kita menyelam semakin dalam.
2. Dasar bendungan pada bagian bawah akan semakin tebal guna menahan tekanan zat cair yang semakin ke bawah semakin besar.
Dalam pemasangan infus, semakin tinggi posisi botol infus, maka akan semakin besar tekanan yang terjadi. Hal ini membuat cairan infus dapat lebih mudah masuk ke aliran darah.
Rumus Tekanan Hidrostatis
Tekanan hidrostatis pada titik kedalaman berapa pun tidak dipengaruhi oleh berat air, luasan permukaan air, ataupun bentuk bejana air. Tekanan hidrostatis menekan ke segala arah. Satuan tekanan adalah newtonper meter kuadrat [N/m2] atau Pascal [Pa]. Rumus tekanan hidrostatis diformulasikan dengan:
Jadi semakin besar jarak titik ukur dengan permukaan air, maka akan semakin besar tekanan hidrostatis pada titik tersebut. Fenomena ini dapat dilihat pada gambar di bawah di mana semakin besar ketinggian air, maka akan semakin besar pula tekanan hidrostatis di dasar bejana. Akibatnya, air akan muncrat lebih jauh pada bejana sebelah kanan karena tekanan yang lebih tinggi dibandingkan bejana di sebelah kiri.
Rumus di atas digunakan untuk mengetahui nilai tekanan hidrostatis pada bejana tertutup [contohnya: tekanan pada titik tertentu pada air di dalam botol tertutup, tangki air atau tong air yang tertutup].
Jika kita ingin menghitung besar total tekanan pada suatu titik di bawah permukaan air pada tempat terbuka seperti pada danau dan lautdan segala kontainer/wadah terbuka, maka kita perlu menambahkan besar tekanan atmosfer pada perhitungan. Sehingga, total tekanan hidrostatis pada kondisi terbuka adalah sama dengan tekanan hidrostatis air pada titik tersebut ditambah besar tekanan yang bekerja pada permukaan air yang dirumuskan dengan:
Di mana nilai P0 adalah tekanan di permukaan air yang nilainya
Contoh Soal
Seorang penyelam menyelam dengan kedalaman 3 m, massa jenis air 1.000 kg/m³, konstanta gravitasi pada tempat tersebut adalah 10 N/kg. Besar tekanan hidrostatisnya adalah …
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