TEKANAN HIDROSTATIK
Disusun
oleh:
Mita
Prancinitia
(1406101040009)
UNIVERSITAS SYIAH KUALA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
PROGRAM STUDI GEOGRAFI
BANDA ACEH
2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan yang Maha Esa karena berkat
rahmat dan karunia-Nya penulis telah dapat menyelesaikan Laporan Praktimum
Fisika yang berjudul “Tekanan Hidrostatik”. Laporan ini
sengaja disusun sebagai hasil percobaan praktikum untuk memenuhi tugas laporan
dari mata kuliah jurusan Praktikum Fisika Geografi yang dibimbing oleh dosen
kami Drs.Thamrin K, M.Si.
Dalam proses
percobaan penulis tidak hanya bekerja seorang diri melainkan
bersama dua orang teman lainnya yang mana telah lebih dahulu ditentukan
kelompok masing-masing. Dalam hal ini, laporan disusun berdasarkan percobaan yang telah diuji dan juga referensi
yang diambil dari Perpustakaan maupun media eletronik berupa situs-situs di
internet yang sudah tentu berhubungan dengan materi yang penulis susun.
Komentar, kritik, dan saran bahkan segala umpan balik dalam
bentuk apapun dari pembaca akan diterima dengan senang hati.
Kesempurnaan hanya milik Tuhan yang Maha Esa, kekurangan milik kita manusia. Lebih dan kurang
penulis mohon maaf.
Banda Aceh, 01 Desember 2014
Penulis
i
DAFTAR ISI
Kata
Pengantar........................................................................................................ i
Daftar
Isi.................................................................................................................. ii
BAB
I: PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang................................................................ ...................... 1
1.2 Tujuan Percobaan.................................................................................. 1
1.3 Manfaat Percobaan................................................................................ 2
1.4 Tempat dan Waktu
Percobaan............................................................... 2
BAB
II: LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Tekanan
Hidrostatik............................................................ 3
2.2 Hukum
Pascal........................................................................................ 5
2.3 Hukum Archimedes............................................................................... 6
BAB
III: PERCOBAAN
3.1 Alat-alat yang
Digunakan..................................................................... 9
3.2 Prosedur
Percobaan.............................................................................. 10
3.3 Hasil
Percobaan.................................................................................... 11
3.4 Tugas Bacaan dan
Pretest..................................................................... 12
3.5 Tugas
dan Pertanyaan
Akhir................................................................. 13
BAB
IV: PENUTUP
4.1 Kesimpulan.......................................................................................... 15
4.2 Saran.................................................................................................... 16
Daftar
Pustaka....................................................................................................... 17
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah
Ilmu
fisika merupakan ilmu yang berlandaskan eksperimen dan penerapan teori dalam
eksperimen tersebut secara akurat dan pasti. Sehingga hasil dari eksperimen itu
sendiri dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari.
Setiap
hal yang berada di sekeliling kita merupakan hasil dari kejadian fisika. Salah
satunya terjadi ketika seseorang yang menyelam ke dalam laut. Ketika menyelam,
hal tersebut kemungkinan dapat membuat gendang telinga seseorang itu pecah. Hal
ini disebabkan karena adanya tekanan yang diberikan oleh air terhadap gendang
telinga orang tersebut.
Atau
pada kejadian lainnya ketika seseorang memakai highheel yang hak nya hanya
sebesar jari telunjuk, maka tekanan yang diberikan pada tempat pijakan highheel
tersebut lebih besar karena semua beban yang ada pada pemakainya bertumpu hanya
pada hak yang sebesar jari telunjuk tersebut.
Dalam
hal ini, proses tekanan ini disebut tekanan hidrostatik yang merupakan tekanan
yang terjadi hanya pada zat cair.
1.2
Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan mahasiswa dapat:
1.
Menjelaskan konsep tekanan hidrostatik di
dalam zat cair.
2.
Menjelaskan
konsep pemanfaatan tekanan.
Tekanan Hidrostatik adalah tekanan
yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang
tekan pada kedalaman tertentu. Besarnya tekanan ini bergantung kepada
ketinggian zat cair, massa jenis dan percepatan gravitasi. Tekanan Hidrostatik
hanya berlaku pada zat cair yang tidak bergerak.
Penyebab adanya tekanan di dalam zat cair adalah gaya gravitasi yang bekerja
pada tiap bagian zat cair, besar tekanan itu bergantung pada kedalaman. Makin
dalam letak suatu benda di dalam
zat cair, semakin besar tekanan pada benda
tersebut.
Kita pahami konsep tekanan
yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Mengapa orang membuat paku atau pasak
dengan bentuk ujung yang runcing?. Hal ini bertujuan dengan gaya yang relatif
kecil, paku atau pasak dapat menenbus atau menencap pada permukaan benda lain.
Demikian pula untuk memotong sesuatu benda dengan mudah,
kita memerlukan pisau yang tajam. Dari kedua contoh tersebut dapat simpulkan
semakin kecil luas penampang suatu dimana gaya bekerja, maka akan menyebabkan
tekanan semakin besar.
Kapal selam adalah contoh penerapan
tekanan hidrostatik. Karena manusia tidak mempu menyelam terlalu dalam, maka
dibuatlah kapal selam yang terbuat dari bahan yang sangat kokoh dan kuat serta
memiliki bentuk hampir bulat. Hal ini dimaksudkan untuk mengatasi besarnya tekanan
hidrostatik di dalam kapal selam.
1.3 Manfaat
Percobaan
Manfaat dari
percobaan ini adalah:
1.
Mahasiswa
dapat memahami dan mengetahui tentang tekanan.
2.
Mahasiswa
dapat memahami tentang konsep
hidrostatik di dalam zat cair.
3.
Mahasiswa
dapat menerapkan pemanfaatan tekanan dalam kehidupan sehari-hari.
1.4
Tempat dan Waktu Percobaan
Tempat :
Laboratorium FKIP Unsyiah Pendidikan Geografi
Tanggal/Hari : Selasa, 02 Desember 2014
Waktu :
Pukul 09.50 – 11.20 WIB
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Tekanan
Hidrostatik
Gaya gravitasi menyebabkan zat cair dalam suatu wadah
selalu tertarik ke bawah. Semakin tinggi zat cair di dalam wadah, maka semakin
berat zart cair itu, sehingga semakin besar pula tekanan yang dikerjakan zat
cair pada dasar wadah. Tekanan zat cair tersebut disebut Tekanan Hidrostatik.
Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan
oleh gaya berat yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan pada
kedalaman tertentu. (Tekanan Hidrostatik adalah tekanan pada zat cair yang diam sesuai
dengan namanya (hidro: air dan statik: diam). Atau dapat didefinisikan
sebagai tekanan yang diberikan oleh cairan pada kesetimbangan karena pengaruh
gaya gravitasi.
Melalui percobaan dengan alat Hartl, diperoleh bahwa tekanan di dalam zat cair bergantung kepada ketinggian zat cair, massa jenis
dan percepatan gravitasi. Tekanan hidrostatik juga bisa diartikan tekanan yang hanya
berlaku pada zat cair yang tidak bergerak.
Berikut adalah penurunan dari rumus yang
menghasilkan persamaan rumus tekanan hidrostatik:

Sehingga dari persamaan diatas, Tekanan Hidrostatik dapat
dirumuskan sebagai berikut:
Keterangan:
P = Tekanan
Hidrostatik (N/m2)
ρ = Massa Jenis zat cair (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi ( m/det2)
h = Kedalaman/ketinggian zat cair (m)
ρ = Massa Jenis zat cair (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi ( m/det2)
h = Kedalaman/ketinggian zat cair (m)
Dari persamaan P = ρ.g.h, dapat
dipahami bahwa semua titik yang terletak pada kedalaman yang sama di dalam
suatu jenis zat cair memiliki tekanan yang sama. Pernyataan ini disebut dengan
hukum pokok atau hukum utama hidrostatik.
Perhatikan gambar di atas! Pada gambar
tersebut terdapat empat bejana yang berbeda bentuk dan saling berhubungan yang disebut bejana berhubungan yang
terletak pada satu bidang datar. Ketika bejana-bejana tersebut diisi
fluida statik yang jenisnya sama ternyata dalam keadaan setimbang ketinggian
fluida pada tiap bejana sama. Berdasarkan konsep tekanan hidrostatik, tekanan
pada masing-masing dasar
bejana adalah sama.
Hukum utama hidrostatika juga berlaku pada pipa U
(bejana berhubungan) yang diisi lebih dari satu macam zat cair yang tidak
bercampur. Percobaan pipa U ini biasanya digunakan untuk menentukan
massa jenis zat cair. Berdasarkan tekanan hidrostatik maka kita dapat
menentukan besar gaya hidrostatik yang bekerja pada dasar bejana tersebut.
Contoh penerapan hukum utama hidrostatik
misalnya pada penggunaan water pass. Hukum
utama hidrostatik tidak berlaku bila:
a. fluida tidak setimbang,
b. bejana diisi fluida yang berbeda,
c. salah satu bejana ditutup.
a. fluida tidak setimbang,
b. bejana diisi fluida yang berbeda,
c. salah satu bejana ditutup.
Hukum Utama hidrostatis menyatakan bahwa: “Tekanan hidrostatis suatu zat cair hanya
bergatung pada tinggi kolom zat cair (h), massa jenis zat cair (r) dan
percepatan grafitasi (g), tidak bergantung pada bentuk dan ukuran bejana”
Tekanan didefinisikan sebagai gaya tiap satuan luas.
Apabila gaya F bekerjasama secara tegak lurus dan merata pada permukaan bidang seluas A, maka
tekanan pada permukaan itu dirumuskan dengan:
P = Tekanan (N/m2)
F = Gaya (Y)
A = Luas penampang (m2)
Tekanan pada zat cair secara
umum dibedakan menjadi dua jenis tekanan, yakni tekanan zat cair yang tidak
bergerak (tekanan hidrostatis) dan tekanan zat cair yang bergerak
(mengalir). Secara konseptual tekanan hidrostatis adalah tekanan yang
berlaku pada fluida atas dasar Hukum
Pascal dan Hukum
Archimedes.
2.2
Hukum Pascal
Hukum
Pascal dikemukakan oleh seorang pakar fisika yang bernama Blais Pascal. Bunyi
hukum pascal adalah: “Tekanan yang
diberikan pada zat cair di suatu ruang atau wadah tertutup akan diteruskan ke
segala arah dengan sama besar.”
Hukum
pascal dapat dirumuskan sebagai berikut:
Keterangan:
A1 = Luas bidang 1 (m)
A2
= Luas bidang 2 (m)
F1
= Tekanan pipa 1 (N)
F2
= Tekanan pipa 2 (N)
Dari
persamaan diatas didapat kesimpulan bahwa jika luas penampang 1 (A1) kecil dan
penampang 2 (A2) besar, maka pemberian gaya pda tabung 1 (F1) yang
tidak terlalu besar sudah dapat menghasilkan gaya pada tabung 2 (F2)
yang besar. Sehingga dapat diambil intinya bahwa dengan menggunakan gaya yang
kecil dapat menghasilkan gaya yang besar.
Pemanfaatan
hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari adalah pada beberapa alat teknik,
yaitu:
2.3 Hukum Archimedes
Hukum Archimedes
berbunyi: “Benda yang tercelup sebagian
atau seluruhnya ke dalam zat cair, mengalami gaya ke atas yang besarnya
sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan.”
Hukum ini dapat pula diartikan bahwa
jika suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ia akan kehilangan berat
yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.
Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur
dalam air daripada di udara karena dalam air, benda mendapat gaya ke atas. Maka
bunyinya, bahwa setiap benda yang dicelupkan seluruh atau sebagian dari
permukaan benda akan mengalami gaya ke atas (Fa) sebesar zat cair yang
dipindahkan. Sementara ketika di udara,benda memiliki berat yang sesungguhnya.
Ketika dalam air, benda dikatakan
memiliki berat semu, dinyatakan dengan:
Keterangan: Ws =
berat semu/berat benda dalam zat cair (N)
Wu
= berat sesungguhnya/berat benda di udara (N)
Fa = gaya angkat keatas (N)
Gaya angkat ke atas ini disebut juga gaya apung, yaitu gaya
yang dikerjakan fluida pada benda yang timbul karena selisih gaya hidrostatik
yang dikerjakan fluida
antara
permukaan bawah dengan permukaan atas.
Bila tekanan fluida pada sisi atas dan sisi bawah benda yang
mengapung masing-masing p1 dan p2, maka gaya yang dikerjakan pada balok pada
sisi atas dan bawah adalah:
F1 =p1A
F2 =p2A
Gaya ke atas yang bekerja pada balok
merupakan resultan gaya F1 dan F2.
Fa
= ∑F
Fa =F2 -F1
Fa = p2A- p1A
Fa
= (p2A - p1)A
Fa
= (h2 - h1)ρgA
Sehingga
menurut hukum Archimedes, gaya ke atas (Fa) sama dengan berat zat cair yang
dipindahkan (Wa). Rumusnya:
Keterangan:
ρ = massa jenis air (1000kg/m3)
V = volume air di dasar balok (m3)
Fa = berat zat cair yang dipindahkan
oleh benda (N)
Dalam
hukum Archimedes juga disebutkan:
BAB
III
PERCOBAAN
3.1 Alat-Alat Yang Digunakan
1.
Papan
statif dan balok pendukung, yang digunakan untuk meletakkan pipa U serta untuk
melihat skala.
2.
Gelas
ukur (gelas berskala), digunakan sebagai bejana yang diisikan air.
3.
Pipa
listrik ppc, digunakan untuk dimasukan ke dalam air di dalam bejana.
4.
Selang
plastik kecil, yang digunakan untuk menghubungkan pipa U dengan pipa listrik
ppc.
5.
Penggaris
logam atau kertas melimeter, yang digunakan untuk mengukur tinggi air dalam
bejana.
3.2
Prosedur
Percobaan
1. Rangkailah alat-alat percobaan seperti
gambar dimana pipa plastik dibentuk berupa huruf U.
2. Isi pipa U dengan sedikit air melalui
ujung yang terbuka dan jika perlu air ini diberi warna agar kelihatan jelas.
Pipa U kemudian dipasang di papan statif dengan skala pengukur panjang
3. Hubungkan salah satu ujung pipa dengan
selang plastik yang bersambungan dengan batang pipa yang dilengkapi corong
plastik kecil pada ujungnya,sedangkan pipa satu lagi dibiarkan saja terbuka. Pastikan
agar mula-mula permukaan air pada kedua kaki pipa U sama tingginya dan ini
dapat diatur dengan menempatkan kedudukan statif horizontal.
4. Masukkan corong kedalam bejana yang
berisi air perlahan lahan dengan semakin lama semakindalam dan secara bersamaan
amati apa yang terjadi pada permukaan air sebelah kiri dan sebelah kanan pipa.
Amati juga sebaliknya ketika corong perlahan-lahan di tarik ke atas. Amati juga
apa yang terjadi jika permukaan corong diarahkan kesamping kanan atau kesamping
kiri.
5. Catatlah perbedaan tinggi permukaan air
antara kedua pipa U, untuk setiap posisi kedalam corong dalam air sejauh 2 cm,3
cm,4 cm,dan 5 cm dihitung dari permukaan air.
6. Tuliskan data pengamatan pada tabel
dibawah ini dengan cara menempatkan kedudukan ujung pipa dalam tabung
3.3 Hasil Percobaan
TABEL DPENGAMATAN
NO
|
Kedalaman muka
Corong
|
Tinggi air
Pipa kiri
|
Tinggi air
Pipa kanan
|
Beda tinggi
Permukaan air
|
1
|
3 cm
|
1,3
|
1,5
|
1,4 = 0,014 m
|
2
|
4 cm
|
1,8
|
2
|
1,9 = 0,019 m
|
3
|
5 cm
|
2,2
|
2,4
|
2,3 = 0,023 m
|
4
|
6 cm
|
2,6
|
2,8
|
2,7 = 0,027 m
|
1.
h
=
=
=
= 1,4 cm = 0,014 m
2.
h=
=
=
= 1,9 cm = 0,019 m
3.
h=
=
=
= 2,3 cm = 0,023 m
4.
h=
=
=
= 2,7 cm = 0,027 m
Dik: ƿ=
1000 kg/m3
g= 10 m/s
h= 0,0155 m
Dit: Ph1 ?
Jawab:
Ph1 = ƿ.g.h
= 1000
kg/m3.10 m/s. 0,014 m
= 140
N/m3
Ph2 = ƿ.g.h
= 1000 kg/m3. 10 m/s. 0,019 m
= 190 N/m3
Ph3 = ƿ.g.h
= 1000 kg/m3. 10 m/s . 0,023 m
= 230 N/m3
Ph4 = ƿ.g.h
=
1000 kg/m3. 10 m/s. 0,027 m
= 270 N/m3
3.4
Tugas Bacaan Dan Pretest
1. Jika tekanan rata-rata pembuluh darah
manusia menurut pembacaan sfigmomanometer adalah 100 mmHg, tentukan tekanan itu
jika dinyatakan dalam satuan N/m2
Jawab:
Dik: 1 N/m2 = 0,007500617
mmHg
atau 1 mmHg = 133,322365 N/m2
Penyelsaian: 0,00750061 mmHg x 100 = 13332,236535 N/m2
2. Jelaskan mengapa alat pendengaran
manusia bisa menjadi rusak jika seseorang menyelam kedalam air terlalu dalam
tampa menggunakan alat pengaman telinga
Jawab:
Karena semakin dalam seseorang menyelam, tekanan yang diberikan oleh zat cair
terhadap gendang telinganya semakin tinggi, sehingga dapat menyebabkan alat
pendengaran atau gendang telinganya pecah.
3. Luas penampang pipa besar pompa hidrolik
adalah 20 cm2 dan penampang kecilnya 2 cm2. Berapa gaya
yang diberikan pada pipa kecil agar pompa dapat mengangkat mobil seberat 15000
N.
Jawab:
Dik:
A1= 2 cm2
A2= 20 cm2
F2= 15000 N
Dit: F1
?
Penyelesaian: F1 =
x
F2
=
cm2 x 15000 N
= 1500 N
3.5 Tugas Dan Pertanyaan Akhir
1.
Apakah
masing-masing kedalaman corong didalam air sama dengan perbedaan tinggi permukaan
air pada kedua kaki pipa U. Jelaskan mengapa demikian.
Jawab: Masing-masing kedalaman corong didalam air tidak sama dengan
tinggi permukaan air pada kedua kaki pipa U. Karena semakin dalam corong yang
dimasukan maka semakin besar tekanan yang diberikan pada pipa U.
2.
Untuk
setiap kedalaman corong yang sama tapi muka corong di ubah-ubah, bagaimana
dengan perbedaan tinggi permukaan air pada kedua pipa U.
Jawab:
Saat kedalaman corong yang sama tapi muka corong di ubah-ubah,maka hal yang
terjadi pada ketinggian permukaan air pada kedua pipa berubah-ubah, disebabkan
karena saat corong berpindah maka tekanan yang diberikan juga berbeda, karena
tekanan tidah beraturan maka dapat mengubah permukaan air menjadi tidak
beraturan.
3.
Untuk
setiap perbedaan tinggi muka air antara
kedua pipa berapakah tekanan hidrostatik yang disebabkan air tersebut.
Jawab:
Ph1= ƿ.g.h
1000 kg/m3.10 m/s. 0,014
m
140N/m3
Ph2= ƿ.g.h
1000 kg/m3. 10 m/s. 0,019
m
190 N/m3
Ph3= ƿ.g.h
1000 kg/m3. 10 m/s .
0,023 m
230
N/m3
Ph4= ƿ.g.h
1000 kg/m3. 10 m/s. 0,027
m
270 N/m3
4.
Kemukakan
kesimpulan saudara tentang percobaan ini.
Jawab: Dari
hasil percobaan diatas maka dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin dalam corong
yang dicelupkan maka semakin besar tekanan yang dihasilkan.
Hal ini dikarenakan tekanan hidrostatik dipengaruhi oleh ketinggian atau
kedalaman benda yang dicelupkan ke dalam zat cair. Sesuai dengan konsep
dasarnya, yaitu “Semakin dalam letak suatu
benda di dalam zat cair, semakin besar pula tekanan pada benda tersebut. Dan semakin besar massa
jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang ditimbulkan.”
Kemudian
tekanan yang dihasilkan antara
pipa A dan pipa B berbeda tapi perbandingan antara satu kedalaman dengan
kedalaman lainnya relative konstan. Apabila corong yang dicelupkan digoyangkan atau setelah
dicelupkan kemudian diangkat kembali maka tekanan yang dihasilkan
akan berbeda.
BAB
IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Tekanan
Hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya berat yang ada pada zat
cair terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu. (Tekanan Hidrostatik
adalah tekanan pada zat cair yang diam sesuai dengan namanya (hidro: air
dan statik: diam). Atau dapat didefinisikan sebagai tekanan yang
diberikan oleh cairan pada kesetimbangan karena pengaruh gaya gravitasi.
Tekanan hidrostatik juga bisa diartikan
tekanan yang hanya berlaku pada zat cair yang tidak bergerak. Dengan konsep
dasarnya yaitu “Semakin dalam letak suatu benda di dalam zat cair, semakin besar
pula tekanan pada benda tersebut. Dan semakin besar massa
jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang ditimbulkan.”
Tekanan hidrostatik dapat di rumuskan dengan P
= ρ.g.h, sehingga dapat
dipahami bahwa semua titik yang terletak pada kedalaman yang sama di dalam
suatu jenis zat cair memiliki tekanan yang sama. Pernyataan ini disebut dengan
hukum pokok atau hukum utama hidrostatik yang menyatakan bahwa: “Tekanan hidrostatis suatu zat cair hanya
bergatung pada tinggi kolom zat cair (h), massa jenis zat cair (r) dan
percepatan grafitasi (g), tidak bergantung pada bentuk dan ukuran bejana”
Contoh penerapan hukum utama
hidrostatik misalnya pada penggunaan water pass. Namun hukum utama hidrostatik tidak berlaku bila fluida tidak setimbang, bejana diisi fluida yang berbeda, salah satu bejana ditutup. Dan secara
konseptual tekanan hidrostatis adalah tekanan yang berlaku pada fluida
atas dasar Hukum Pascal dan
Hukum Archimedes.
Bunyi
hukum pascal adalah: “Tekanan yang
diberikan pada zat cair di suatu ruang atau wadah tertutup akan diteruskan ke
segala arah dengan sama besar.”
Sedangkan
hukum Archimedes berbunyi: “Benda yang
tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, mengalami gaya ke atas
yang besarnya sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan.”
4.2 Saran
Mahasiswa
sebaiknya dalam melakukan percobaan melakukannya secara hati-hati dan lebih
teliti. Karena dalam mengamati perubahan tekanan pada papan statis dan skalanya
terkadang sering terjadi kesalahan pada penglihatan mata manusia. Dan sebaiknya
dalam melakukan percobaan dilakukan beberapa kali agar memperoleh hasil yang
lebih akurat.
Kemudian menggunakan alat percobaan dengan sangat
hati-hati serta memastikan semua alat percbaan berfungsi dengan baik serta
tidak terdapat kerusakan sehingga percobaaan dapat berlangsung dengan lancar.
Selain itu juga diperlukan kerjasama dalam melakukan percobaan sehingga
percobaan dapat berlangsung cepat dan tepat.
ii

Tidak ada komentar:
Posting Komentar