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 …
Paket 1 1. Pada gambar dibawah ini, tekanan hidrostatis yang paling besar berada pada titik. a. A b. B A C c. C E d. D B e. E D 2. A 1 F 1 F 2 A 2 A 2 Perhatikan gambar, jika A1: A2 = 1: 10, dan gaya F1= 20 N, maka F2 adalah N a. 100 c. 300 e. 500 b. 200 d. 400 3. Sebuah bendungan menampung air dengan ketinggian 5 m. Jika panjang dinding bendungan adalah 40 m, besar gaya yang dibutuhkan oleh dinding untuk menahan air adalah... a. 1,00. 10 4 N d. 2,5. 10 7 N b. 2,5. 10 5 N e. 3,00. 10 8 N c. 5,00. 10 6 N 4. Alat-alat yang bukan berdasarkan Hukum archimides adalah. a. galangan kapal d. jembatan ponton b. hydrometer air e. pesawat terbang c. kapal selam 5. Sebuah benda terapung di atas permukaan air. Jika tinggi benda yang muncul dipermukaan adalah ¼ tinggi benda seluruhnya dan massa jenis air adalah 1 gram/cm 3, maka massa jenis benda adalah gram/cm 3. a. 0.25 b. 0,5 c. 0,75 d. 1 e. 1,25 6. Karena pengaruh tegangan permukaan maka zat cair cenderung untuk. a. bersifat stasioner b. bersifat kompresibel c. memperkecil sudut kontaknya d. memperkecil luas penampangnya e. memperluas permukaannya 7. Air mengalir dalam pipa yang luas penampang 10 cm 2. Untuk mengisi penuh bak yang volumenya 1m 3 memerlukan waktu 5 menit. Kecepatan aliran air.m/s a. 0,1 d. 3,33 b. 0,33 e. 6,66 c. 1,33 8. Sebuah pesawat terbang dapat mengangkasa, penyebabnya... a. pengaturan titik berat pesawat b. gaya angkat dari mesin pesawat c. perubahan momentum dari pesawat d. perbedaan tekanan dari aliran udara e. berat pesawat yang lebih kecil dari pada berat udara yang dipindahkan Apabila 9.
Berdasarkan gambar diatas, Jika ya= 2m, yb= 20 cm, maka besar kecepatan air melalui lubang A adalah. a. 4 m/s b. 7 m/s c. 10 m/s d. 6 m/s e. 8 m/s 10. Suatu gas ideal dimampatkan secara isotermik sampai volumenya menjadi setengahnya,maka yang terjadi adalah... a. tekanan dan suhu tetap b. tekanan dan suhu menjadi setengahnya c. tekanan menjadi dua kali semula d. tekanan tetap dan suhu menjadi 2 kalinya e. tekanan menjadi 2 kalinya dan suhu menjadi setengahnya 11. Pada hukum Boyle, p V = k. Besaran k mempunyai dimensi sama dengan... a. konstanta pegas d. Momentum b. Impuls e. Usaha c. massa 12. Jika suhu gas dinaikkan, kecepatan rata-rata partikel gas bertambah karena kecepatan gas... a. sebanding dengan suhu mutlak gas b. sebanding dengan akar suhu mutlak gas c. sebanding akar massa partikel d. sebanding dengan kuadrat suhu mutlak e. berbanding terbalik dengan kuadrat suhu mutlak 13. Pada Keadaan normal [ T = 0 ºC dan p = 1 atm],4 gram gas Oksigen [Mr =32] memiliki volume yang besarnya adalah... [ R = 8314 J/kmol.K ; 1 atm = 10 5 N/m 2 ] a. 2,2. 10-6 m 3 d.2,4. 10-3 m 3 b. 2,8. 10-6 m 3 e. 2.8. 10-3 m 3 c. 2,2. 10-3 m 3 14. Diketahui konstanta Boltzman = 1,38. 10 23 J/K.Energi kinetik sebuah atom gas Helium pada suhu 300 K adalah... a. 6,21.10-2 J d. 8,01.10-3 J b. 8,01.10-2 J e. 6,21.10-4 J c. 6,21.10-3 J 15. Bila sejumlah gas yang massanya tetap ditekan pada suhu tetap,maka molekul-molekul gas tersebut... a. bergerak lebih cepat b. bergerak lebih lambat c. mempunyai momentum lebih besar d. mempunyai energi lebih besar e. lebih sering menumbuk dinding tabung. 16. Kecepatan efektif molekul-molekul gas oksigen [ Mr = 32 g/mol ] pada suhu 320 K akan sama dengan kecepatan efektif molekul-molekulngas hidrogen [Mr = 2 g/ mol ] pada suhu... a. 640 K d. 40 K B. 160 K e. 20 K c. 80 K 17. Suatu gas dalam ruang tertutup mempunyai rapat massa 3 x 10-3 g/m 3.Jika diketahui kecepatan rata-rata setiap partikel 400 m/s,maka tekanan gas dalam ruang tersebut dalam satuan atmosfer adalah... a. 6,1 d. 1,6 b. 3 e.1, 2 c. 2 18. Energi dalam suatu gas ideal merupakan fungsi... a. Tekanan d. volume dan suhu b. Suhu e. tekanan dan suhu c. Volume
19. Pada proses thermodinamika yang tidak ada penambahan atau pengurangan kalor disebut... a. isotermik d.isotermal b. isokhorik e. Adiabatik c. isobarik 20. Sebuah gas berada dalam suatu tabung dengan volume mula-mula 20 cm 3.Gas berproses pada tekanan tetap sebesar 2 x 10 4 N/m 2 sehingga volumenya menjadi 40 cm 3,usaha yang dihasilkan adalah... a. 0,6 J d. 0,3 J b. 0,5 J e. 0,2 J c. 0,4 J 21. Sebanyak 1,5 m 3 gas Helium yang bersuhu 27 ºC dipanaskan secar isobarik sampai 87 ºC. Jika tekanan gas 2.10 5 N/m 2,usaha luar yang dilakukan sebesar... kj a. 660 d. 120 b. 480 e. 60 c. 280 22. Suatu sistem mengalami proses adiabatik dan melakukan usaha 100 J. Jika perubahan energi dalam sistem adalah U dan kalor yang diserap sistem adalah Q, pernyataan yang benar adalah... a. U = -100 J d. Q = 10 J b. U = 100 J e. U + Q = -100 J c. U = 0 23. Pernyataan berikut [1] Pada proses isokhoris gas tidak melakukan usaha [2] Pada proses isobarik gas melakukan atau menerima usaha [ 3] Pada proses isotermis energi dalam gas berubah [4] Pada proses adiabatis gas selalu melakukan usaha yang benar adalah... a. [1] dan [2] d. [2],[3] dan [4] b. [1],[2] dan [3] e. [3] dan [4] c. [1] dan [4] 24. Diketahui R= 8,31 J/mol.K,Mr Neon =10 g/mol.pada 2 gram gas neon bersuhu 27 ºC. Mempunyai energi dalam... a. 747,9 J d. 447,9 J b. 647,9 J e, 347,9 J c. 547,9 J 25. Jika volume gas ideal diperbesar 2 kali semula dan ternyata energi dalamnya menjadi 4 kali semula,tekanan gas tersebut menjadi... kali a. 4 d.1/4 b. 2 e. Konstan c. ½ 26. Seorang penari balet berputar dengan tangan terentang pada kecepatan sudut sebesar 1,5 putaran persekon di atas lantai licin dengan momen inersia [I] sebesar 6 kg.m 2. kemudian kedua tangannya dilipat menyilang di dadanya. Pasangan yang mungkin dari dan I pada kondisi tersebut adalah... No [putaran persekon] I [kg.m 2 ] a. b. c. d. e. 1 2 3 4 5 9,0 5,5 4,0 3,5 3,0 27. Besaran yang tidak berhubungan langsung dengan gerak rotasi adalah... a. energi kinetik rotasi b. Momentum sudut c. massa d. kecepatan sudut e. percepatan sudut 28. Pada sistem keseimbangan benda tegar seperti gambar di bawah ini, AB batang homogen panjang 80 cm, beratnya18 N, berat beban 30 N, BC adalah tali. Jika jarak AC = 60 cm, tegangan pada tali adalah...n
a. 36 b. 48 c.50 d. 65 e. 80 4m 5m A beban B 29. Bayangkan bentuk-bentuk benda berikut ini: 1. bola 2. kerucut 3. silinder direbahkan 4. balok Benda yang memungkin memiliki keseimbangan netral adalah no... a. 1,2 dan 3 b. 1,2,3 dan 4 c. 1 dan 3 d. 2 dan 4 e. 4 saja 30. Torsi [momen gaya] merupakan besaran... a. skalar b. Vektor c. Bisa vektor, bisa skalar d. vektor dan skalar e. pokok 31. Perhatikan gambar berikut. y 4 2 1 2 x koordinat titik berat bangun di atas adalah... a. [1,1] b. [1, 3/2] c. [3, 2/3] d. [3/2, 5/4] e. 5/4, 3/2] 32. Pada benda yang mengalami keseimbangan labil, setelah diberi gangguan, letak titik berat akan mengalami.. a. tetap b. Kenaikan c. penurunan d. terbalik e. kenaikan dan penurunan 33. Sistem gaya seperti pada gambar berikut memberikan nilai-nilai... F2 A 3 dm 5 dm B C F2= 25 N F1 a. F1= 10 N dan F3= 15 N d. F1= 15 N dan F3= 40 N b. F1= 20 N dan F3= 5 N e. F1= 25 N dan F3= 50 N c. F1= 35 N dan F3= 10 N 34. Resultan kedua gaya sejajar yang terlihat pada diagram di bawah ini terletak pada y 12 N 8 N -1 0 3 a. x = - 2,8 m b. x = 0,6 m c. x = 1,2 m d. x = 1,4 m e. x = 2,1 m
PAKET 2 1. Yang termasuk besaran vector adalah. a. Titik berat dan momen inersia d. Momen gaya dan massa b. Momen inersia dan momentum sudut e. Massa dan kesetimbangan c. Momentum sudut dan momen gaya 2. Saat diamati silinder pejal [ I = ½ mr 2 ] berotasi dengan frekuensi sudut 60 rpm. Jika massa 2 kg dan jarijari 10 cm maka besarnya momentum sudut adalah. kg.m 2.s -1 a. 10-2 b. 2. 10-2 c. 4. 10-2 d. 6. 10-2 e. 8. 10-2 3. Silinder pejal massa 4 kg, jari-jari 10 cm terletak pada lantai kasar [gambar ] mendapat gaya 24 newton sehingga menggelinding. Besarnya percepatan linearnya adalah. a. 4 m.s -2 b. 5 m.s -2 c. 6 m.s -2 F=24 N d. 7 m.s -2 e. 8 m.s -2 4. Seorang penari balet berputar dengan kedua tangan terentang pada kecepatan 180 rpm di atas lantai licin dengan momen inersia 6 kgm 2. Kemudian, kedua tangannya dilipat meyilang di dadanya. Pasangan yang mungkin dari ω dan I pada kondisi akhir tersebut adalah. a. ω = 2 putaran per sekon, I = 9 kgm 2 d. ω = 6 putaran per sekon, I = 3,5 kgm 2 b. ω = 4 putaran per sekon, I = 4,5 kgm 2 e. ω = 7 putaran per sekon, I = 3,0 kgm 2 c. ω = 5 putaran per sekon, I = 4,0 kgm 2 5. Perhatikan gambar! Manakah yang memiliki kesetimbangan netral? 1 2 3 4 a. 1, 2 dan 3 d. 3 dan 4 b. 1 dan 3 e. 4 saja c. 2 dan 4 6. Tinggi titik berat benda pada gambar di bawah adalah. a. 5/3 b. 7/3 4 c. 8/3 d. 9/3 e. 11/3 6 3 7. Benda yang berada dalam fluida akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Pernyataan ini sesuai dengan. a. Hukum Pascal d. Asas Bernoully b. Hukum Archimedes e. Asas kontinuitas c. Tekanan Hidrostatis 8. Sebuah pompa hidrolik berbentuk silinder memiliki dua jenis penampang masing-masing berdiameter 8 cm dan 29 cm. Jika pengisap kecil ditekan dengan gaya 500 N, gaya yang dihasilkan pada pengisap besar adalah. a. 1.500 N b. 3.500 N c. 4.500 N d. 2.000 N e. 4.000 N 9. Sebuah benda memiliki berat sebesar 50 N di udara dan 37,5 N dalam air. Jika massa jenis air 1 g/cm 3, massa jenis batu itu adalah. a. 2 g/cm 3 b. 4 g/cm 3 c. 6 g/cm 3 d. 3 g/cm 3 e. 5 g/cm 3 10. fluida Perhatikan gambar di samping masa jenis fluida 1,2 gr/cm 3. Jika 1/3 bagian benda muncul dipermukaan fluida maka massa jenis benda adalah... gr/cm 3 a. 0,3 d. 0,6 b. 0,4 e. 0,8 c. 0,5
11. Dalam kehidupan sehari-hari yang menggunakan prinsip hukum Pascal adalah. a. Alat semprot d. tabung pitot b. venturimeter e. dongkrak hidrolik c. kapal laut 12. Benda berbentuk bola, jatuh didalam fluida akan mengalam 3 gaya, yaitu gaya berat [ w ], gaya Archimedes [ F a ] dan gaya viskositas [ F v ]. Bola tersebut akan bergerak dengan kecepatan konstan jika. a. w = F a + F v d. F v = w b. w = F a F v e. F a = F v c. F a = w + F v 13. Jika kita akan minum aqua gelas, maka tampak bahwa air di dalam sedotan lebih tinggi dari air di dalam aqua gelas. Peristiwa ini menunjukkan gejala. a. Hukum Archimedes d. Asas kontinuitas b. Hukum Pascal e. Kapilaritas c. Asas Bernoully 14. Yang bukan merupakan sifat fluida ideal adalah. a. streamline d. tunak b. kompresibel e. non viskositas c. stasioner 15. Air keluar dari kran yang memiliki luas 2 cm 2 dengan kecepatan 5 m/s. Untuk mengisi sebuah wadah yang memiliki volume 10 liter hingga penuh, dibutuhkan waktu. a. 30 detik d. 10 detik b. 20 detik e. 5 detik c. 15 detik 16. Perhatikan gambar. Perbandingan diameter pipa besar dan kecil adalah 2 : 1. Jika air masuk dengan kelajuan 2 m/s maka air akan keluar dengan kecepatan. m/s a. 12 m/s b. 10 m/s c. 8 m/s d. 4 m/s e. 2 m/s masuk Keluar 17. Syarat pesawat Shukoi Super Jet 100 terbang mendatar. Jika kecepatan angin di atas pesawat v 1 dan diatas pesawat v 2 adalah. a. v 1 > v 2 dan gaya angkat pesawat > gaya berat pesawat. b. v 1 > v 2 dan gaya angkat pesawat < gaya berat pesawat c. v 1 > v 2 dan gaya angkat pesawat = gaya berat pesawat d. v 1 < v 2 dan gaya angkat pesawat = gaya berat pesawat e. v 1 < v 2 dan gaya angkat pesawat < gaya berat pesawat 18. Jarak jatuhnya air untuk pertama kalinya [ X ] jika bejana berisi penuh air adalah. a. 6 m b. 5 m c. 4 m d. 3 m e. 2 m 4,5 m X =...? lub an Pe nu 6,5 m 19. Pernyataan berikut Yang bukan merupakan sifat gas ideal adalah. a. Partikel-partikel tersebar merata. b. Partikel bergerak acak. c. Hukum Newton berlaku. d. Terjadi interaksi antar partikel. e. Tumbukan lenting sempurna.
20. Jika dalam tabung terdapat 1,2. 10 25 partikel Gas. Jikabilangan Avogadro 6. 10 26 partikel/kmol, maka jumlah mol gas adalah. a. 10 mol d. 18 mol b. 12 mol e. 20 mol c. 16 mol 21. Sistem gas ideal memiliki tekanan p, volume V, suhu t 0 C, jumlah partikel N, jumlah mol n dan konstanta Stefan-boltsman k. Hubungan yang benar dinyatakan. a. Nkt p V d. pv nk[ t 273] Nk [ t 273] pv b. p e. Nk V t c. p nkt 22. Sistem gas ideal memiliki tekanan p = 16 kpa, massa jenis 1,2 kg/m 3. Kecepatan rata-rata pertikelpartikelnya adalah. m/s a. 800 d. 100 b. 400 e. 40 c. 200 23. Perbandingan kecepatan efektif partikel-partikel gas hidrogen dan gas oksigen pada suhu yang sama adalah. a. 1 : 2 b. 1 : 4 c. 1 : 16 d. 2 : 1 e. 4 : 1 24. Di dalam sebuah ruang tertutup terdapat gas dengan suhu 27 C. Apabila gas dipanaskan sampai energi kinetiknya menjadi 3 kali energi kinetik semula, gas itu harus dipanaskan sampai suhu. a. 900 C b. 600 C c. 127 C d. 627 C e. 327 C 25. Tiga mol gas ideal yang menempati suatu silinder berpenghisap tanpa gesekan, mula mula memiliki suhu T. Gas tersebut kemudian dipanaskan pada tekanan konstan sehingga volumenya menjadi 3 kali lebih besar. Bila R adalah tetapan gas universal, besarnya usaha yang telah dilakukan oleh gas untuk menaikan volumenya tadi adalah. a. RT/4 b. 6 RT c. 3 RT d. RT In 4 e. 4 RT