FLUIDA STATIS

BAHAN BELAJAR DAN LKS FISIKA KELAS XI

FLUIDA STATIK 1

A. KONSEP TEKANAN

Tekanan (P) adalah satuan fisika untuk menyatakan
gaya (F) per satuan luas (A).

Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur Kita bayangkan kita punya volume kecil cairan yang
kekuatan dari suatu cairan atau gas. massa jenisnya ρ dalam wadah yang besar. Maka
besar tekanan yang dihasilkan elemen volume
Satuan tekanan dalam SI adalah N/m2 atau Pa tersebut terhadap bidang seluas A adalah :
(Pascal)
Karena : m = ρ.V dan V = A.h, maka :
TUGAS 1 ; Kerjakan Soal-soal berikut :
Maka didapat hasil :
1. Kenapa ujung paku dibuat runcing?. Berikan
alasanmu Ph = Tekanan hidrostatis (Pa)
ρ = Massa jenis ( kg/m2)
2. Sebuah balok beton massa jenisnya 2 h = Kedalaman (m)
gram/cm3 berukuran 10 cm x 5 cm x 20 cm. Contoh soal :
Jika balok tersebut diletakkan di atas lantai, Berapa tekanan hidrostatis yang dirasakan oleh
tentukan besar tekanan maksimum dan seorang penyelam pada kedalaman 10 meter dari
minimum yang dapat diberikn balok terhadap permukaan danau ( massa jenis air danau 1000
lantai. kg/m3.
Jawab :
3. Manakah yang memberikan tekanan terbesar : Ph = ρgh = 1000.10.10 = 100000 Pa = 1 kPa.
Seekor gajah bermassa 2 ton bertumpu pada TUGAS 2 :
keempat kakinya yang masing-masing seluas 1. Seekor ikan hias berada di dalam akuarium
500 cm2 dibanding dengan seorang ibu yang di isi oleh air hingga setinggi 50 cm.
bermassa 50 kg bartumpu pada satu hak Diketahui ikan tersebut berada 10 cm dari
sepatunya seluas 1 cm2 ?

B. TEKANAN HIDROSTATIK

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang diberikan
oleh air ke semua arah pada titik ukur manapun
akibat adanya gaya gravitasi. Tekanan hidrostatis
akan meningkat seiring dengan bertambahnya
kedalaman diukur dari permukaan air.

dasar akuarium, hitunglah tekanan hidrostatis Jika tidak diketahui anggap 1 atm = 105 Pa dan
yang dirasakan oleh ikan tersebut jika massa jenis air 1000 kg/m3
percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2 dan massa
jenis air adalah 1000 Kg/m3. Tekanan mutlak di wadah pertama :
2. Kedalam sebuah tabung yang luas P = P0 + ρgh = 105 + 1000.10.0,5 = 1,05.105 Pa
penampangnya 200 cm2 dimasukkan 3 liter air Tekanan mutlak pada wadah kedua :
dan 2 liter minyak yang massa jenisnya P = Pu + ρgh = 2,45. 105 + 1000.10.0,5 = 2,50.105 Pa
masing-masing 1 g/cm3 dan 0,8 g/cm3 (seperti TUGAS 3 :
gambar) : 1. Sebuah kapal selam mempunyai kemampuan

Tentukan besar tekanan bertahan pada tekanan mutlak yang ekstrim
hidrostatis pada dasar yaitu sebesar 49 atm ( 1 atm = 105 Pa) jika
tabung ! tekanan udara luar 1 atm dan massa jenis air
laut rata-rata 1200 kg/m3, berapa kedalaman
C. TEKANAN MUTLAK maksimum yang diperbolehkan agar kapal
Jika kita mempertimbangkan besar tekanan tidak rusak?
atmosfer (udara) yang berada di atas permukaan 2. Sebuah tanki air pada mobil pemadam
fluida, maka besar tekanan total adalah kebakaran dibuat bertekanan tinggi agar
penjumlahan antara tekanan atmosfer dan tekan mampu menyemprotkan air dengan kencang
hidrostatis (lihat gambar)

Keterangan : Jika tekanan udara dalam tanki 4,8 atm,
P(total) adalah tekanan total atau tekanan tentukan :
mutlak (tekanan absolut) a. Tekanan mutlak pada katup kran.
Po adalah tekanan atmosfer ( Biasanya berharga b. Jika luas katup kran 5 cm2, tentukan besar
1 atm mendekati harga 105 Pa)
Ph adalah tekanan hidrostatis gaya tekan pada katup tersebut !

Contoh soal :

Terdapat dua tabung yang volumenya sama. Satu
tabung terbuka berisi air setinggi 50 cm dan tabung
lain tertutup dan berisi udara mampat bertekanan
2,45 atm dan air setinggi 50 cm. Jika tekanan udara
luar 1 atm, tentukan tekanan pada alas kedua
tabung !

Jawab :

D. HUKUM POKOK HIDROSTATIK zat cair mula-mula, diukur dari garis batas kedua zat
cair. Berdasarkan Hukum Pokok Hidrostatika, maka :
Telah diketahui sebelumnya bahwa tekanan yang
dilakukan oleh zat cair besarnya tergantung pada PA = PB
kedalamannya, P = ρ .g.h . Hal ini menunjukkan
bahwa titik-titik yang berada pada kedalaman yang P0 + ρ1 . g . h1 = P0 + ρ2 . g . h2
sama mengalami tekanan hidrostatik yang sama
pula. Fenomena ini dikenal dengan Hukum ρ1 . h1 = ρ2 . h2
Hidrostatika yang dinyatakan :
Contoh soal :
“Tekanan hidrostatik di semua titik yang terletak
pada satu bidang mendatar di dalam satu jenis zat Sebuah pipa U salah satu kakinya berisi minyak
setinggi 20 cm seperti gambar :
cair besarnya sama.”

Tekanan hidrostatis pada titik A, B dan C adalah Jika selisih ketinggian air dan minyak 8 cm.
sama Tentukan massa jenis minyak (massa jenis air
1g/cm3)
Berdasarkan Hukum Pokok Hidrostatika, maka
tekanan di titik A, B, dan C besarnya sama. Jawab : Kembali kita lihat gambar dan tandai
bidang batas air dan minyak sebagai titik A dan
PA = PB = PC = ρ .g.h gambarkan bidang datar (sebagai garis putus-putus)
sampai kekaki yang lain dan tandai sebagai titik B
Hukum Pokok Hidrostatika dapat digunakan untuk
menentukan massa jenis zat cair dengan
menggunakan pipa U sebagai berikut.

Pipa U untuk menentukan massa jenis zat cair PA = PB
ρm. hm = ρa . ha
Zat cair yang sudah diketahui massa jenisnya ( ρ 2) ρm. 20 = 1 . 12
dimasukkan dalam pipa U, kemudian zat cair yang
akan dicari massa jenisnya ( ρ 1) dituangkan pada ρminyak = 0,6 g/cm3
kaki yang lain setinggi h1. Adapun h2 adalah tinggi

E. PERCOBAAN TORRICELLI Maka didapat :
Percobaan Torricelli adalah percobaan untuk P0 = 13600 kg/m3 . 9,8 m/s2. 0,76 m = 1,01.105 N/m2
menyelidiki tentang tekanan udara. Percobaan ini Air raksa yang tingginya 76 cm itu kemudian dikenal
dilakukan pada tahun 1643. Percobaan ini dilakukan dengan tekanan 1 Atmosfer (atm) yang harganya
oleh Evangelista Torricelli di tepi pantai. Sebagai setara dengan 1,01.105 Pa.
bidang percobaan, Torricelli menggunakan tabung Jika tekanan udara luar dinyatakan dalam cm Hg.
kecil merukuran 1 meter dan bejana berisi air raksa. Maka tekanan Hidrostatis dapat juga dinyatakan
Tabung itu diisi air raksa hingga penuh, kemudian dalam cm Hg :
lubangnya ditutup oleh jari. Selanjutnya, tabung Maka tekanan mutlak dalam raksa (Hg) dapat
dibalik dan mulut tabung dimasukan ke dalam dinyatakan sebagai :
bejana berisi air raksa. Kemudian, jari penutup
tabung dibuka dan segera setelah itu air raksa P = h0 + h
dalam tabung turun sehingga menimbulkan ruang P = Tekanan (dalam cm Hg)
hampa. h0 = Tinggi raksa pada tekanan udara luar ( cm Hg)
h = Kedalaman titik tertentu dalam raksa (cm Hg)
Ruang hampa tersebut dinamakan ruang hampa Contoh soal :
Torricelli. Selanjutnya, Torricelli mengukur tinggi air 1. Sebuah tabung berisi raksa setinggi 24 cm. Jika
raksa dalam tabung dan diperoleh angka 76 cm. Ia
mengamati bahwa ketinggian air raksa selalu sama tekanan udara luar 76 cm Hg tentukan tekanan
ditempat yang sama. Dia mengambil kesimpulan mutlak di dasar tabung!
bahwa perubahan ketinggian itu disebabkan oleh Jawab : P = h0 + h = 76 cm Hg + 24 cm Hg
tekanan udara (P0).
= 100 cm Hg
Tekanan di A disebabkan Jika kita konversi kedalam Pascal maka :
oleh gas dab Raksa. Tapi
karena P gas = 0 maka PA P = 1,33.105 Pa
hanya disebabkan oleh 2. Tabung di bawah ini berisi raksa :
raksa saja :
Jika tekanan udara luar 76 cm Hg, tentukan
Pa = PB tekanan gas.
ρHg g h = P0

Jawab : F. GAYA ARCHIMEDES
Menggunakan hukum pokok hidrostatik :
Pa = PB Di SMP kita sudah membahas bahwa : setiap benda
Pgas = h0 + h = 76 cmHg + 32 cmHg yang dicelupkan ke dalam zat cair akan mendapat
Pgas = 108 cm Hg gaya ke atas seberat zat cair yang dipndahkan
oleh benda tersebut. Pernyataan ini dikenal sebagai
TUGAS 4 : hukum Archimedes.

1. Sebuah pipa U di isi air dan minyak seperti gambar :

Jika massa jenis minyak 0,7 g/cm3, massa jenis air 1 Secara percobaan sederhana yang sudah kalian
g/cm3 dan L = 20 cm, maka selisih ketinggian lakukan di SMP menunjukkan bahwa benda yang
permukaan air dan minyak (h) adalah.. bermassa 5 kg (berat 50N) di udara, ketika
2. Pada pipa seperti gambar menggunakan raksa (Hg) dimasukkan ke air massanya seolah-olah 3kg (berat
sebagai pengukur tekanan. 30N). Ternyata air yang dipindahkan mempunyai
berat yang sama dengan dengan selisih berat benda
Tekanan udara luar adalah 75 cm Hg. Jika di udara dengan di air. Ini menunjukkan bahwa
ketinggian h = 32 cm maka tekanan gas benda seolah-olah lebih ringan karena dibantu oleh
adalah...(nyatakan dalam cm Hg dan Pa) gaya keatas yang sama dengan berat zat cair yang
3. Sebatang pipa yang tertutup pada ujung A dipindahkan. Gaya keatas ini disebut gaya
dicelupkan ke dalam bak berisi air sehingga udara Archimedes (FA)
terjebak di dalam pipa(seperti gambar). Jika
tekanan udara luar 105 Pa, tekanan udara dalam
pipa adalah.....x 105 Pa



Keterangan :
FA = gaya keatas/gaya Archimedes (N)

ΡF = massa jenis fluida (kg/m3) kecil dari berat sesungguhnya karena
VBF = Volume benda yang tercelup dalam fluida (m3) dikurangi oleh gaya Archimedes. Karena TF
adalah berat terukur saat benda dalam
Contoh soal : fluida maka TF disebut juga sebagai WF atau
Sebuah balok kayu volumenya 400 cm3 dicelupkan berat benda dalam fluida .
seluruhnya ke dalam air (ρ = 1000 kg/m3). Tentukan Dari gambar kita dapatkan :
besar gaya ke atas yang dialami balok !
Karena TF = wF maka :
Jawab :
Contoh Soal :
Soal Latihan 1 : Sebuah balok logam massa jenisnya 3
Sebuah bata volumenya 600 cm3. Tentukan gaya g/cm3 di udara beratnya 6 N. Berapa
ke atas yang dialami bata saat dicelupkan : beratnya dalam air ? (massa jenis air 1
g/cm3)
a. Kedalam air (massa jenis air 1000 kg/m3) Jawab :
b. Ke dalam minyak (massa jenis minyak 800

kg/m3

G. APLIKASI HUKUM ARCHIMEDES
a. Menentukan berat benda saat berada
dalam fluida :

Saat berada di udara Tegangan terukur (T) Soal Latihan 2 :
sama dengan berat benda. Berarti neraca 1. Sebuah batu bata volumenya 500 cm3
pegas mengukur berat sesungguhnya. Saat
benda secara keseluruhan dicelupkan ke massanya 1 kg. Berapa berat batu
dalam fluida maka berat yang terukur oleh bata tersebut saat berada dalam air?
neraca pegas adalah TF dan berat ini lebih 2. Sebuah batu saat di udara beratnya 8
N dan saat dimasukkan kedalam air
beratnya menjadi 6 N. Berapa massa
jenis batu tersebut?

b. Mengapung, melayang dan tenggelam

MENGAPUNG; Suatu banda akan mengapung
dalam fluida apabila sebagian saja dari volume
benda yang taercelup (VBF<VB) , ini terjadi jika

massa jenis benda lebih kecil daripada massa TENGGELAM; Suatu benda akan tenggelam
jenis fluida . dalam fluida apabila semua volume benda
Perhatikan gambar berikut : tercelup (VBF = VB ) tapi menyentuh dasar
fluida, ini terjadi jika massa jenis benda lebih
besar daripada massa jenis fluida .
Perhatikan gambar berikut :

Benda dalam keadaan seimbang maka : Benda dalam keadaan seimbang maka :

Maka didapat perbandingan : Karena suatu bilangan positif maka
ρB > ρF
Karena VBF<VB maka ρB < ρF
MELAYANG; Suatu benda akan melayang Contoh Soal :
dalam fluida apabila semua volume benda Sebuah balok kayu mengapung di air dan ¼
tercelup (VBF = VB ) tapi tidak menyentuh dasar bagian balok tersebut muncul di permukaan
fluida, ini terjadi jika massa jenis benda sama air. Tentukan massa jenis balok kayu tersebut
dengan massa jenis fluida . Jawab :
Perhatikan gambar berikut :
⁄
Benda dalam keadaan seimbang maka : ⁄

Karena VBF = VB maka ρB = ρF Soal latihan 3 :
1. Jika gabus yang massa jenisnya 0,3 g/cm3

dimasikkan ke dalam minyak yang massa
jenisnya 0,8 g/cm3, berapa bagian gabus

yang tercelup?

2. Sebuah balok dicelupkan ke dalam cairan Dari gambar di atas dapat kita tuliskan
x sehingga ½ volume balok berada di persamaan :
dalam cairan tersebut. Jika di celupkan
ke dalam cairan y, ¼ volume balok
berada di dalam cairan tersebut, maka
perbandingan massa jenis cairan x dan y
adalah . . . .

3. Sebuah gabus bermassa 10 gram
volumenya 200 cm3 diikat dengan tali
dan ditahan di dasar wadah sehingga
semua bagian gabus tenggelam seperti
gambar :

Tentukan besar tegangan tali ! Contoh soal :
Sebuah perahu penambang pasir dalam
c. Gaya apung dan kemampuan kapal laut keadaan kosong massanya 500 kg dan volume
dalam mengangkut beban 8 m3. Jika hanya diperbolehkan 50% Volume
perahu yang tercelup, berapa massa pasir yang
Wlaupun kapal laut terbuat dari baja tetapi dapat diangkut perahu?
kapal punya ruang kosong yang besar dan Jawab :
kedap air, sehingga dengan volume yang besar
maka massa jenis rata-rata kapal tersebut Soal latihan 4 :
1. Sebuah perahu bermassa 200 kg
menjadi kecil : ingat ! . . Karena massa
volumenya 3 m3. Berapa gaya angkut
jenis rata-rata kapal lebih kecil dari air maka beban maksimum perahu sehingga
kapal bisa mengapung. perahu tepat akan tenggelam.
2. Sebuah jembatan ponton terbuat dari 40
Bagaimana dengan kemampuan kapal dalam buah drum kosong kedap air yang
mengangkut beban?. Makin besar ruang volumenya masing-masing 0,5 m3 yang
kosong pada kapal maka makin besar pula dirangkai membentuk jembatan yang
kemungkinan volume yang tercelup sehingga
gaya apung semakin besar dan ini akan
menghasilkan gaya angkut yang lebih besar.

rata. Jika berat total jembatan tersebut 2 VB = volume balon
ton, saat jembatan dilalui truk bermassa
10 ton berapa persen kah bagian Contoh soal :
jembatan yang tercelup dibawah
permukaan air? Sebuah balon kecil volumenya 0,04 m3 berisi
d. Gaya angkat pada balon udara gas yang massa jenisnya 1/5 kali massa jenis
Pernahkah kamu membenamkan gabus ke udara luar (massa jenis udara luar 1 kg/m3).
dalam air, kemudian dilepas?. Pasti gabus Tentukan berat beban maksimum yang dapat
dengan cepat naik ke permukaan karena massa diangkat balon?
jenis gabus lebih kecil daripada massa jenis air
sehingga cenderung mengapung. Balon udara Jawab
yang berisi udara panas yang massa jenisnya
kecil saat berada di atmosfir (udara luar) yang ()
massa jenisnya lebih besar identic dengan
gabus saat berada di dalam air. Balon tersebut Soal latihan 5 :
akan naik dengan sendirinya selama kerapatan 1. Sebuah balon udara raksasa berbentuk
udara luar masih lebih besar dari kerapatan
udara di dalam balon. bola dengan jari-jari 6 m berisi udara
panas yang massa jenisnya 0,05 kg/m3.
Dari gambar kita dapatkan persamaan : Jika kerapatan udara luar adalah 1 kg/m3
dan massa kulit balon dengan semua
peralatannya 50 kg. Berapa kg beban
yang dapat diangkatnya?
2. Panitia CFP akan menerbangkan Banner
CFP yang bermassa 0,5 kg menggunakan
beberapa balon yang volumenya masing-
masing 5 liter berisi gas helium yang
massa jenisnya 0,1 kg/m3. Jika massa jenis
udara luar saat pelepasan 1,3 kg/m3,
berapa jumlah balon yang dibutuhkan
agar bisa mengudara dengan kecepatan
tetap?