Tekanan adalah gaya per satuan luas yang bekerja dalam arah tegak lurus suatu permukaan.
Tekanan disimbolkan dengan : p
P = F/A
Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang disebabkan oleh berat zat cair.
Tiap titik di dalam fluida tidak memiliki tekanan yang sama besar, tetapi berbeda-beda sesuai dengan ketinggian titik tersebut dari suatu titik acuan.
Dasar bejana akan mendapat tekanan sebesar :
P = tekanan udara luar + tekanan oleh gaya berat zat cair (Tekanan Hidrostatik).
p = po + r . g . h
Jadi Tekanan Hidrostatik (Ph) didefinisikan :
ph = r . g . h
Untuk konversi satuan tekanan adalah :1 atm = 76 cm Hg dan 1 atm = 105 N/m2 = 106 dyne/cm2
Untuk bidang miring dalam mencari h maka dicari lebih dahulu titik tengahnya (disebut : titik massa).
Tiap titik yang memiliki kedalaman sama diukur dari permukaan zat cair akan memiliki tekanan hidrostatik sama.
Video 1 : tekanan udara mempengaruhi gaya keatas air.
Gambar: Pada kedalaman yang sama tekanan hidrostatis bernilai sama asal zat cair sejenis p1 = p2 = p3
Video 2 : Perbedaan tinggi permukaan air menyebabkan perbedaan tekanan.
Hukum Utama Hidrostatis
Perhatikanlah Gambar diatas. Gambar tersebut memperlihatkan sebuah bejana berhubungan yang diisi dengan fluida, misalnya air. Anda dapat melihat bahwa tinggi permukaan air di setiap tabung adalah sama, walaupun bentuk setiap tabung berbeda. Bagaimanakah tekanan yang dialami oleh suatu titik di setiap tabung? Samakah tekanan total di titik A, B, C, dan D yang letaknya segaris? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, Anda harus
mengetahui Hukum Utama Hidrostatis.
Hukum Utama Hidrostatis menyatakan bahwa semua titik yang berada pada bidang datar yang sama dalam fluida homogen, memiliki tekanan total yang sama. Jadi, walaupun bentuk penampang tabung berbeda, besarnya tekanan total di titik A, B, C, dan D adalah sama. Persamaan Hukum Utama Hidrostatis dapat diturunkan dengan memerhatikan Gambar dibawah. Misalkan, pada suatu bejana berhubungan dimasukkan dua jenis fluida yang massa jenisnya berbeda, yaitu ρ 1 dan ρ 2
Gambar. Tekanan di titik A, B, C, dan D
sama besar, serta tidak bergantung pada bentuk
penampang tempat fluida tersebut.
Gambar. Tekanan total di titik A dan B
pada bejana U yang terisi
fluida homogen adalah sama besar, pA = pB.
Jika diukur dari bidang batas terendah antara fluida 1 dan fluida 2, yaitu titik B dan titik A, fluida 2 memiliki ketinggian h2 dan fluida 1 memiliki ketinggian h1. Tekanan total di titik A dan titik B sama besar. Menurut persamaan tekanan hidrostatis, besarnya tekanan di titik A dan titik B bergantung pada massa jenis fluida dan ketinggian fluida di dalam tabung. Secara matematis, persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.
pA = pB
p0 + ρ 1gh1 = p0 + ρ 2gh2
ρ 1 h1= ρ 2 h2
dengan: h1 = jarak titik A terhadap permukaan fluida 1,
h2 = jarak titik B terhadap permukaan fluida 2,
ρ 1 = massa jenis fluida satu, dan
ρ 2 = massa jenis fluida dua.
Animasi : Perbedaan massa benda karena gaya keatas air.
Animasi diatas, beban yang di ukur diudara dan didalam air, mempunyai perbedaan berat karena didalam air ada gaya keatas air.
Contoh:
1. Seekor ikan berada di dasar kolam air tawar sedalam h = 5 meter. Hitunglah tekanan hidrostatis yang dialami ikan!
Penyelesaian
ph = r . g . h
ph = 1000 . 10 . 5
ph = 5 . 104 N/m2
Tidak ada komentar:
Posting Komentar