Contoh Soal Tekanan Hidrostatis dan Pembahasan pada Berbagai Kasus
Pada artikel sebelumnya saya telah membahas mengenai Tekanan Hidrostatis. Pada artikel tersebut menjelaskan secara rinci mengenai penurunan rumus tekanan hidrostatis, konsep dan pola soal secara rinci. Untuk klarifikasi lengkapnya bisa baca pada artikel di bawah ini.
Tekanan
Besarnya tekanan yang diberikan pada suatu benda berbanding lurus dengan gaya yang diberikan dan berbanding terbalik dengan luas penampang (atau luas bidang tekan)
P = F/A
Keterangan :
P ialah Tekanan (N/m atau Pa)
F ialah Gaya Tekan (N)
A ialah luas penampang atau luas bidang tekan (m^2)
Konversi Satuan Tekanan
1 Pa = 1 N/m^2
1 kPa = 1000 Pa
1 kafetaria = 10^5 Pa
1 atm = 10^5 Pa = 76 cmHg
Tekanan Hidrostatis
Coba Anda bayangkan ! dikala Anda menyelam di sungai ataupun bak renang, dikala Anda menyelam semakin dalam maka Anda akan merasa badan Anda ditekan dan akan timbul rasa sakit pada telinga. Hal ini alasannya ialah fluida (air) sanggup menunjukkan tekanan dan tekanan ini disebut sebagai tekanan Hidrostatis. Besarnya tekanan hidrostatis bergantung pada massa jenis fluida, percepatan gravitasi di daerah tersebut dan kedalaman benda pada suatu fluida yang diukur dari permukaan fluida.
Keterangan :
Ph ialah tekanan Hidrostatis (N/m^2 atau Pa)
ρ ialah massa jenis fluida (Kg/m^3)
g ialah percepatan gravitasi (m/s^2)
h ialah kedalaman yang diukur dari permukaan fluida (m)
Perbandingan Tekanan Hidrostatis Pada Dua Titik Dalam Suatu Fluida
Misalkan ada dua titik a dan b dengan kedalaman masing-masing ialah ha dan hb. Maka besar perbandingan tekanan hidrostatis kedua titik adalah
P(ha) ialah tekanan hidrostatis di titik a pada kedalaman ha
P(hb) ialah tekanan hidrostatis di titik b pada kedalaman hb
Tekanan Total atau Tekanan Mutlak (Tekanan Absolut)
Jika kita mempertimbangkan besar tekanan atmosfer yang berada di atas permukaan fluida, maka besar tekanan total ialah penjumlahan antara tekanan atmosfer dan tekan hidrostatis
Keterangan :
P(total) ialah tekanan total atau tekanan mutlak (tekanan absolut)
Po ialah tekanan atmosfer
Ph ialah tekanan hidrostatis
Kumpulan Contoh Soal Tekanan Hidrostatis
1. Contoh Soal Tekanan Hidrostatis
Sebuah ikan hias berada di dalam akuarium yang di isi oleh air sampai setinggi 50 cm. Diketahui ikan tersebut berada 10 cm dari dasar akuarium, hitunglah tekanan hidrostatis yang dirasakan oleh ikan tersebut kalau percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s^2 dan massa jenis air ialah 1000 Kg/m^3.
Pembahasan:
Diketahui:
h1 = 50 cm = 0,5 m (tinggi akuarium)
h2 = 10 cm = 0,1 m (Posisi ikan dari dasar akuarium)
g = 9,8 m/s^2
ρ = 1000 kg/m^3
Ditanya : Hitunglah tekanan hidrostatis yang dirasakan oleh ikan tersebut?
Rumus Tekanan Hidrostatis (Ph)
Ph = ρ.g.h
Ingat : h ialah kedalaman yang di ukur dari atas permukaan fluida (air), maka diperoleh
Jadi, Besar tekanan hidrostatis yang dirasakan oleh ikan tersebut ialah 4 kPa.
2. Contoh Soal Tekanan Hidrostatis
Sebuah zat cair mempunyai massa jenis 1030 Kg/m^3 dimasukkan ke dalam sebuah baskom berbentuk tabung dengan jari-jari tabung ialah 20 cm. Jika massa zat cair tersebut ialah 103 Kg, maka tentukanlah tekanan hidrostatis pada dasar tebung tersebut dan berapa besar gaya yang diberikan pada bab dasar tabung akhir tekanan tersebut? (gunakan g = 9,8 m/s^2)
Pembahasan:
Diketahui:
ρ = 1,03 kg/m^3
r = 20 cm = 0,2 m
m = 103 Kg
g = 9,8 m/s^2
Ditanya : Tekanan hidrostatis dan gaya pada dasar tabung?
Seperti yang telah kita bahas di atas, tekanan hidrostatis di pengaruhi oleh massa jenis, percepatan gravitasi dan ke dalam yang diukur dari permukaan zat cair. Di sini kita belum mengetahui berapa kedalaman dasar tabung yang diukur dari permukaan zat cair. Namun kita telah mengetahui massa zat, massa jenis zat dan jari-jari tabung. Maka diperoleh
#Mencari Volume zat cair pada tabung
Kita tahu bahwa kekerabatan massa jenis, massa dan volume adalah
Jadi, volume zat cair yang dimasukkan ke dalam wadah berbentuk tabung ialah 0,1 m^3. Dari gosip ini, maka sanggup diperoleh tinggi kedalaman tabung dari permukaan zat cair.
#Mencari kedalaman dasar tabung dari permukaan zat cair
Karena wadah berbentuk tabung, maka rumus volume tabung adalah
Setelah diperoleh kedalaman, maka dengan gampang kita sanggup menghitung tekanan hidrostatis pada dasar tabung
#Menghitung Tekanan Hidrostatis
Jadi, diperoleh tekanan hidrostatis pada dasar tabung ialah 8034,824 N/m^2
#Menghitung Gaya akhir tekanan
Jadi besar gaya pada dasar tabung akhir tekanan hidrostatis ialah 1012,388 N
3. Contoh Soal Tekanan Hidrostatis + Tekanan Atmosfer = Tekanan Total atau Tekanan Mutlak
Seorang penangkap ikan tradisional bisa menyelam sampai kedalaman 10 meter di bawah permukaan laut. Jika massa jenis air bahari ialah 1000 Kg/m^3 dan tekanan atmosfer di atas permukaan air ialah 1 atm. Tentukan tekanan total yang di rasakan oleh penyelam tersebut? (Gunakan percepatan gravitasi 10 m/s^2)
Pembahasan:
Diketahui:
h = 10 m
ρ = 1000 kg/m^3
Po = 1 atm
g = 10 m/s^2
Ditanya : Tentukan tekanan total yang di rasakan oleh penyelam tersebut?
Rumus Tekanan Hidrostatis Total atau Tekanan Mutlak (Absolut)
Tekanan total yang dirasakan penyelam ialah tekanan atmosfer di atas permukaan air ditambah dengan tekanan hidrostatis di bawah permukaan laut. Jadi, tekanan total yang di rasakan oleh penyelam tersebut yaitu 2.10^5 Pa atau 2 atm.
4. Contoh Soal Tekanan Hidrostatis
Perhatikan gambar permukaan bawah bahari berikut ini
Jika kedalaman titik P ialah 100 m dari permukaan bahari dan tekanan di titik P ialah 2/3 kali tekanan di titik Q. Tentukanlah kedalaman titik Q dari permukaan laut?
Pembahasan:
Diketahui:
hp = 100 m
PP = 2/3 PQ
Keterangan :
PP ialah tekanan di P
PQ ialah tekanan di titik Q
Ditanya : Tentukanlah kedalaman titik Q dari permukaan laut?
Gunakan Rumus Perbandingan Tekanan di Dua Titik pada suatu Fluida
Jadi, kedalaman titik Q dari permukaan bahari ialah 150 m.
Jadi itulah artikel ihwal pola soal tekanan hidrostatis dan pembahasan pada bernagai kasus. biar artikel ini bermanfaat untuk anda dan terimakasih telah berkunjung.
