Tekanan Zat Cair ( IPA Kelas 9 BAB 3 )

🌊  TEKANAN ZAT CAIR 💧

Tekanan yang dihasilkan oleh zat cair dapat dipelajari dalam tiga pembahasan, yaitu Tekanan hidrostatis, Hukum Pascal dan, Hukum Archimedes

𖦹🪼 1. Tekanan Hidrostatis 

Tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang disebabkan oleh zat cair yang diam sehingga memberikan tekanan ke lingkungan sekitar.

Persamaan tekanan hidrostatis :

Ph = ρgh

keterangan:

Ph = tekanan hidrostatis (N/m² atau pascal)

ρ = massa jenis (kg/m³)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)

h = kedalaman (m)

Tekanan zat cair sangat dipengaruhi oleh massa jenis gravitasi zat cair dan kedalaman yang dihitung dari permukaan zat cair

Manusia diperkirakan mampu menyelam hingga kedalaman sekitar 20 meter. Terlebih lagi, tekanan udara akan semakin besar (>240.000 Pa) dan paru-paru manusia tidak akan dapat menahannya. Perancangan struktur bangunan, seperti kilang minyak di laut lepas, bagian dermaga di pelabuhan, penahan udara atau bendungan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), dan lainnya perlu memperhatikan tekanan hidrostatis. Kapal selam juga dirancang sedemikian rupa dengan memperhitungkan tekanan hidrostatis udara laut sehingga dapat menyelam sampai kedalaman ratusan meter tanpa mengalami kebocoran atau kerusakan.

contoh soal :

1. Sebuah kolam berisi udara setinggi 2 meter. Hitung tekanan hidrostatis di dasar kolam!

Diket:

 ρ = 1000 kg/m³

 g = 10 m/s²)

Katanya : 

Tekanan Hidrostatis?

Jawab:

𝑃 =𝜌×𝑔×ℎ

𝑃 =1000×10×2

    =20.000 Pa

Jadi, tekanan hidrostatis di dasar kolam adalah 20.000 Pa (20 kPa).

2. Sebuah tangki berisi udara setinggi 1,5 meter. Hitung tekanan hidrostatis pada titik yang berada 0,5 meter dari dasar tangki.

mendeteksi: ρ = 1000 kg/m³

    g = 10 m/s²

Ditanya : tekanan Hidrostatis 

Jawab:

Tinggi udara di atas titik = 1,5 − 0,5 = 1,0 meter

𝑃 = 𝜌×𝑔×ℎ

   =1000×10×1

   =10.000 Pa

Jadi Tekanan hidrostatis pada titik tersebut adalah 10.000 Pa

𖦹🪼 2. Hukum Archimedes

Coba kamu perhatikan saat suatu benda dimasukkan ke dalam air benda tersebut terlihat lebih ringan sehingga sepertinya massa benda berkurang sebenarnya yang terjadi bukan ada massa benda yang hilang melainkan adanya gaya apung gaya apung mendorong benda ke atas atau berlawanan dengan arah benda

Hukum Archimedes menjelaskan fenomena gaya apung (gaya ke atas) pada benda yang dimasukkan ke dalam zat cair. Gaya apung ini besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Rumus hukum archimedes :

Fa = ρ×g×V

keterangan:

Fₐ = gaya ke atas (gaya Archimedes) dalam Newton (N)

ρ = massa jenis zat cair (kg/m³)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

V = volume zat cair yang dipindahkan (m³)

Selain gaya berat, hukum Archimedes akan mempelajari gaya angkat. Dalam mempelajari gaya angkat tidak terlepas dari pembahasan fenomena-fenomena ketika benda-benda dimasukkan ke dalam udara seperti terapung, melayang, dan tenggelam.

Benda terapung jika massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair. Benda melayang jika massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair. Benda tenggelam jika massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair.

contoh soal : 

1. Mengetahui volume benda 9 m² dimasukkan ke dalam zat cair sehingga volume yang tercelup 1/3 volume benda. Jika g = 10 m/s dan massa jenis udara = 1000 kg/m³. Gaya archimedesnya berapa ?

Penyelesaian:

Dik : 

Vb = 9 m³

Vc = 1/3 v

= 1 / 3 × 9

= 3 m³

Ditanya : 

Fa ...

Jawab:

Fa = ρ. g. v

= 1000. 10. 3

= 30.000 m³

2. Sebuah benda memiliki volume 0,002 m³ dicelupkan seluruhnya ke dalam udara.  Jika massa jenis udara  1000  kg/m³  dan percepatan gravitasi  10 m/s². Menjadi rapa besar gaya ke atas yang bekerja pada benda tersebut?

Penyelesaian 

Dik:

V= 0,002 m³

𝜌= 1000 kg/m

𝑔 =10 m/s²

Dit: 

Gaya apung / Fa

Jawab:

Fa = 𝜌gv

= 1000 × 10 × 0,002

= 20N

𖦹🪼 3. Hukum Pascal

Tekanan zat cair juga dipengaruhi oleh tekanan udara di sekitarnya. Sifat zat cair yang ditekankan akan meneruskan tekanannya ke segala arah dengan sama besar. Secara khusus, zat cair yang berada di ruang tertutup jika ditekan akan menghasilkan tekanan yang sama besar ke segala arah. Jika dalam tabung terdapat zat cair yang diberi tekanan, tekanan tersebut akan diteruskan ke dinding seluruh tabung dengan besar yang sama. Berdasarkan hasil penelitian Perancis yaitu Blaise Pascal, teorinya yang berbunyi: “Tekanan yang diberikan zat cair pada ruang tertutup akan diteruskan ke tiap titik dalam fluida dan bejana”. 

P1 = P2

F1 / A1 = F2 / A2

keterangan 

P : tekanan (N/m²) 

A : luas permukaan (m²)

F : gaya (N)

contoh soal :

1. Sebuah dongkrak hidroulis memiliki penampang kecil dan besar masing-masing" 10 cm² & 100 cm². Jika beban seberat 200 N di letakkan di Penampang besar berapakah gaya yang diperlukan untuk menekan bagian kecil?

Penyelesaian 

Dik : 

A1 = 100 cm² 

Luas A2 = 10 cm²

F1 = 200 N

Katanya :

F2 ...

Jawab :

F1 / A1 = F2 / A2

200/100 = F2 /10

F2 . 100 = 200 / 10

F2 = 20N