Tekanan pada zat cair

Selain pada zat pada tekanan juga terjadi pada zat cair, ada sedikit perbedaan dengan zat padat jika pada zat padat tekanan hanya dipengaruhi oleh gaya dan luas penampang tidak demikian pada zat cair. Selain itu, pada zat cair bentuk tekanan dapat dimanfaatkan untuk berbagai hal. Beberapa konsep tentang tekanan pada zat cair antara lain, tekanan hidrostatis, bejana berhubungan, kapilaritas, hukum Pascal, dan hukum Archimedes. Berikut penjelasannya

Tekanan hidrostatis

Sesuai dengan namanya hidro berarti “air” dan statis berarti “diam” sehingga tekanan hidrostatis dapat diartikan sebagai tekanan yang terjadi pada air yang diam. Perhatikan gambar berikut.

gambar 2. orang menyelam

Perhatikan gambar 2 di atas, orang yang menyelam memakai pakaian khusus yang berfungsi untuk menahan tekanan air laut kepada tubuhnya. Semakin dalam orang tersebut menyelam maka semakin besar tekanan yang akan di terima tubuhnya. Selain itu, ia juga menggunakan penutup telinga agar gendang telinganya tidak rusak terkena tekanan air laut. Hal ini menunjukkan bahwa tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh kedalaman benda tersebut, untuk lebih mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan ini perhatikan gambar berikut.

Gambar 3. Benda yang terletak pada kedalaman h pada suatu zat cair

Benda yang berada di kedalaman “h” pada suatu fluida seperti gambar di atas, akan mendapat gaya berat dari fluida di atasnya (kotak biru) tekanan ini disebut dengan tekanan hidrostatis. Sehingga persamaan tekanannya akan menjadi
rumus

Keterangan :
P_h : tekanan hidrostatis (Pa atau N.m^-2)
ρ : massa jenis zat cair (kg.m^-3)
g : percepatan gravitasi (m.s^-2)
h : kedalaman (m)

Tekanan hidrostatis sebanding dengan massa jenis zat cair, percepatan gravitasi, dan kedalaman. Sehingga terlihat bahwa semakin dalam (semakin jauh jarak dari permukaan) maka semakin besar tekanan hidrostatis.

Ingatlah:
Konsep kedalaman dan ketinggian
Sering kali siswa kesulitan untuk membedakan antara kedalaman dan ketinggian. Kedalaman adalah jarak yang diukur pada suatu titik dalam fluida dari permukaan zat cair, sedangkan ketinggian adalah jarak yang diukur pada suatu titik dalam fluida dari dasar. Agar lebih memahaminya perhatikan gambar berikut.

Gambar 4. Perbedaan kedalaman dan ketinggian

Keterangan gambar :
h₁ : kedalaman (m)
h₂ : ketinggian (m)
konsep tekanan hidrostatis ini digunakan untuk membangun bangunan-bangunan yang sebagian terletak di bawah air, seperti membangun beton pembatas tepi sungai atau bendungan. Ketika membangun bendungan bagian bawah bendungan akan dibuat lebih tebal dari pada bagian atas, hal ini bertujuan agar dasar bendungan mampu menahan tekanan air yang besar. Desain bendungan dapat dilihat pada gambar di bawah ini

Gambar 5. Konstruksi bendungan
(sumber: buku k13 SMP IPA kelas 8 semester 2)

Contoh soal
1. Seorang penyelam dengan kedalaman 3 m, massa jenis air 1.000 kg/m³, jika konstanta gravitasi pada tempat tersebut adalah 10 N/kg. Tentukan besar tekanan hidrostatis yang diterima penyelam tersebut !

PEMBAHASAN

Berdasarkan soal dapat diketahui
h : 3 m
g : 10 N/kg
ρ : 1000 kg/m³
P ... ?
Jawab:
P = ρ . g . h
P = 1.000 x 10 x 3
P = 30.000 N/m²

2. perhatikan gambar di bawah ini

Apabila ikan berada dalam akuarium seperti terlihat pada gambar maka tekanan yang dialami oleh ikan adalah ....

PEMBAHASAN

ρ = 1 gr/cm³ = 1000 kg/m³
g = 10 m/s²
h = (60 – 40) = 20 cm = 0,2 m
(ingat kedalaman di ukur dari permukaan)
P ... ?
Jawab:
P = ρ . g . h
P = 1000 x 10 x 0,2
P = 2000 N/m²