YUSRITA PPG DALAM JABATAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA FLUIDA STATIS TEKANAN HIDROSTATIS FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS
Kompetensi Dasar (KD) FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)) 3.3 Menerapkan hukum-hukum fluida statik dalam kehidupan sehari- hari 4.3 Merancang dan melakukan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik,berikut presentasi hasil percobaan dan pemanfaatannya 3.3.1 Mengidentifikasi besaran-besaran yang mempengaruhi tekanan hidrostatis 3.3.2 Menganalisis hubungan besaran- besaran pada tekanan hidrostatis 3.3.3 Merumuskan tekanan hidrostatis 3.3.4 Menggunakan persamaan Hukum Utama Hidrostatis dalam penyelesaian soal 4.3.1 Melakukan percobaan tekanan hidrostatis 4.3.2 Mempresentasikan hasil percobaan tekanan hidrostatis
FLUIDA STATIS FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS Sebelum masuk dalam pembahasan mengenai rumus fluida statis, ada baiknya kita memahami pengertiannya terlebih dahulu. Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata fluida mencakup zat cair, dan gas karena keduanya memiliki kemampuan untuk mengalir. Berbeda dengan zat padat. Contoh sederhananya adalah air, minyak, ataupun nitrogen. Sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain menjadikan hal tersebut dikategorikan sebagai fluida. Fluida secara umum dibagi menjadi dua macam, yaitu fluida tak bergerak (hidrostatis) dan fluida bergerak (hidrodinamis). Pada modul ini kita akan fokus pada pembahasan fluida yang tidak bergerak (hidrostatis) atau fluida statis. Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) . MASSA JENIS Massa jenis merupakan salah satu sifat fisis zat dengan volume zat tersebut. Massa jenis merupakan suatu ukuran kerapatan suatu benda dan didefinisikan sebagai berat suatu benda dibagi dengan dengan volumenya. Semakin besar massa jenisnya, maka benda tersebut memiliki kerapatan yang besar.Secara matematis massa jenis dinyatakan dengan :
TEKANAN FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang itu. Dan secara matematis dirumuskan sebagai berikut: Satuan SI untuk tekanan adalah pascal (Pa) untuk memberi penghargaan kepada Blaise Pascal, penemu hukum Pascal, dengan konversi sebagai berikut. 1 Pa = 1 N/m2 Untuk keperluan cuaca, digunakan satuan atmosfer (atm), cmHg atau mmHg, dan milibar (mb) dengan konversi sebagai berikut. 1 mb = 0,001 bar 1 bar =105 Pa 1 atm =76 cmHg = 1,01 x 105 Pa = 1,01 Untuk menghormati Torricella, fisikawan Italia penemu barometer, ditetapkan satuan tekanan dalam torr dengan konversi sebagai berikut. 1 torr = 1 mmHg
Tekanan hidrostatis yaitu tekanan yang dialami oleh objek yang berada di dalam fluida yang diam. Jadi pendekatan rumus tekanan hidrostatis hanya berlaku pada fluida yang diam, dan tidak berlaku pada zat cair yang mengalir. Kita lihat kembali dulu rumus tekanan yang berlaku pada zat padat : TEKANAN HIDROSTATIS FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS Pernahkah anda berenang atau menyelam di kolam yang cukup dalam? Semakin dalam posisi berenang atau menyelam, semakin sakit gendang telinga. Hal itu disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatis, yaitu tekanan yang disebabkan oleh adanya berat fluida tak bergerak. Manusia tidak dapat menyelam lebih dari 120 m karena tekananhidrostatisairakan menghancurkannya
Makin tinggi zat cair dalam wadah, maka makin berat zat cair itu, sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair pada dasar wadah. Dengan kata lain pada posisi yang semakin dalam dari permukaan, maka tekanan hidrostatis yang dirasakan semakin besar. Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu. FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS Berdasarkan rumus tersebut jelas terlihat tekanan merupakan hasil bagi gaya dengan luas penampang tempat gaya bekerja. Coba perhatikan gambar pembuka diatas, anggaplah itu sebuah wadah berbentuk balok berisi air yang berwarna biru. Misalkan diketahui massa jenis dari zat cair tersebut yaitu ρ , dan dari gambar diketahui panjang p , lebar l dan tinggi h. Tentukan tekanan yang dialami oleh dasar wadah akibat dari zat cair yang ditampungnya. Berdasarkan rumus tekanan diatas maka akan diperoleh :
Atmosfer merupakan lapisan udara yang menyelimuti bumi. Pada tiap bagian atmosfer ada gaya gravitasi yang bekerja. Semakin ke bawah, maka semakin berat lapisan udara yang di atasnya. Dengan demikian, semakinrendah suatu tempat, maka semakin tinggitekanan atmosfernya. Tekanan mutlak pada suatu kedalaman tertentudalam zat cair dirumuskan sebagai berikut : Dengan P0 = 1 atm = 76 cmHg = 1,01 x 105 Pa Dan tekanan hidrostatis tersebut dirumuskan sebagai berikut: FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS Tekanan Mutlak/Atmosfer
FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS contoh Soal HUKUM UTAMA HIDROSTATIS Perhatikanlah bejana berhubungan pada gambar di samping. 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. Gambar Tekanan di titik A, B, C, dan D sama besar, serta tidak bergantung pada bentuk penampangtempat fluidatersebut. PA = PB = PC = PD
FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS Jadi semua titik yang terletak pada bidang datar didalam satu jenis zat cair memiliki tekanan yang sama, ini dikenal dengan hukum pokok hidrostatika dan tekanan ini disebut dengan tekanan hidrostatis. Persamaan Hukum Pokok Hidrostatis : “Semua titik yang terletak pada kedalaman yang sama maka tekanan hidrostatikanya sama.”
Pembuatan bendungan Konsep tekanan pada zat cair ini ternyata sangat bermanfaat bagi kehidupan lho. Ingin tahu apa saja manfaatnya? Pernahkah kamu melihat struktur bendungan? Suatu contoh aplikasi yang menggunakan desain tekanan hidrostatis adalah bendungan. Sebuah bendungan pada umumnya didesain dengan ketebalan yang berubah dengan kedalaman. Semakin ke bawah ketebalan bendungan akan semakin meningkat hal itu bertujuan untuk menahan tekanan air yang semakin kuat di bagian bawahnya, sehingga bendungan tidak mudah ambrol. FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS contoh Soal Aplikasi Tekanan Hidrostatis dalam Kehidupan
Pembuatan kapal selam Dispenser air Teko air Kapal selam didesain sedemikian sehingga mampu menyelam hingga kedalaman 250 m di bawah permukaan air laut. Keamanan para awak kapalnya juga harus diperhatikan karena semakin dalam posisi kapal dari permukaan, semakin besar tekanan yang dirasakan. Jika kapal selam menyelam di kedalaman lebih dari 250 m, kapal tersebut bisa pecah dan membahayakan awak kapalnya. Kran tempat keluarnya air pada dispenser selalu terletak di bagian bawah. Hal itu karena tekanan hidrostatis terbesar berada di bagian bawah dispenser. Semakin besar tekanannya, semakin mudah air untuk memancar keluar. Teko air memanfaatkan prinsip bejana berhubungan di mana lubang tempat keluarnya air harus lebih tinggi daripada tutup tekonya. Hal itu bertujuan untuk memaksimalkan volume pengisian teko. Jika lubang keluarnya air lebih rendah dari tutup tekonya, air akan tumpah sebelum teko terisi penuh. FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS
Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang dibagi dengan luas bidang itu. Secara matematis = Tekanan hidrostatis merupaka tekanan yang hanya diakibatkan berat fluida. Makin tinggi zat cair dalam wadah, maka makin berat zat cair itu, sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair pada dasar wadah Secara matematis, P = ρ. g. h Hukum utama Hidrostatika mengatakan semua titik yang terletak pada kedalaman yang sama maka memiliki tekanan hidrostatika yang sama . Secara sistematis, ρ1. h1 = ρ2. h2 Rangkuman FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS
Sebuah kolam renang mempunyai kedalaman 5 m dan dengan luas permukaan kolam 50 m2. Jika tekanan udara luar 105 Pa, percepatan gravitasi 10 ms-2, dan massa jenis air 1.000 kg/m3. Berapakah tekanan total di dasar kolam ? Sebuah bejana berhubungan mula-mula berisi air dalam keadaan setimbang. Kemudian, pada salah satu kakinya diisi dengan minyak sehingga air terdesak 2 cm dari keadaan setimbangnya. Jika massa jenis air 1 grcm-3, massa jenis minyak 0,8 grcm-3, Berapakah tinggi minyak di dalam bejana? Latihan Soal Jawablah latihan soal berikut ini! 1. 2. FISIKA SMA KELAS XI IPA FLUIDA STATIS -TEKANAN HIDROSTATIS