Massa Jenis dan Tekanan Hidrostatis

KIta telah mengetahui bahwa zat yang terdapat di alam ini dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis yaitu zat padat, zat cair dan zat gas, zat cair dan gas memiliki kesamaan sifat, yaitu dapat mengalir. Suatu zat yang memiliki kemampuan mengalir dinamakan fluida. Sehingga zat cair dan gas termasuk fluida. Sebuah cabang ilmu pengetahuan dalam fisika yang khusus mempelajari tentang fluida adalah mekanika fluida. Bab ini akan membahas lebih luas tentang kajian cabang ilmu pengetahuan ini dan bab ini mencakup materi – materi :

1. Fluida statik

2. Fluida  dinamik

Fluida Static

Sebelum membahas mengenai konsep tekanan pada fluida statik , kita ingat kembali konsep massa jenis.

Massa jenis atau kerapatan suatu zat didefinisikan sebagai perbandingan massa dengan volume zat tersebut. Secara matematis, massa jenis dirumuskan sebagai berikut :

Dimana :

r = massa jenis (Kg/m3)

M = massa benda (Kg)

V = volume benda (m3)

Satuan massa jenis dinyatakan juga dengan (gr / cm3)

Pada tabel berikut ditunjukkan nilai massa jenis beberapa zat :

NO NAMA ZAT Massa Jenis (Kg/m3)
1 Air 1000
2 Alkohol 790,0900
3 Mercury 13600
4 Bensin 900
5 Zat padat
6 Aluminium 2700
7 Besi 7900
8 Emas 19300
9 Es 910
10 Perunggu 8500
11 Timah 11300
12 Tembaga 8900
13 Seng 7100
14 Gas
15 Amonia 0,771
16 Karbon dioksida 1,980
17 Karbon monoksida 1,250
18 Hidrogen 0,090
19 Helium 0,180
20 Neon 0,900
21 Nutrogen 1,250
22 Oksigen 1,430
23 udara 1,200

2.   Tekanan Hidrostatic

Fluida yang berada dalam suatu wadah memiliki berat akibat pengarug grafmitasi bumi. Berat fluida menimbulkan tekanan pada setiap bidang permukaan yang bersinggungan dengannya.

Pada dasarnya fluida selalu memberikan tekanan pada setiap bidang yang bersentuhan dengannya. Besarnya tekanan bergabtung pada besarnya gaya dan luas bidang tempat gaya bekerja.

Dalam hal ini tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang tiap satuan luas bidang tersebut. Secara sistematis tekanan dirumuskan sebagai berikut.

Karena dalam keadaan statik, air hanya melakukan gaya berat sebagai akibat gaya grafitasi bumi, maka

Berdasarkan persamaan massa jenis diperoleh

Sehingga persamaan sebelumnya menjadi

Karena V = Ah maka

Maka :

Dimana :

r = massa jenis zat cair (Kg/m3)

g = percepatan grafitasi bumi (m/s2)

h = kedalaman zat cair diukur dari permukaan ke titik yang diberi tekanan (m)

P = Tekanan Hidrostatis (N / m2)

Berdasarkan rumus tekanan hidrostatis di atas, diketahui bahwa tekanan hidrostatis bergantung pada massa jenis zat cair, ketianggian atau ke dalaman zat cair, serta percepatan grafitasi bumi. Perhatikan gambar berikut.

Kegiatan ilmiah

1. Alat dan bahan

a.      Kaleng bekas

b.      Palu

c.      Selotip

d.      Air

2. Langkah – langkah kegiatan

a.      Ambil salah satu kaleng, kemudian buatlah tiga buah lubang pada kaleng tersebut secara vertikal menggunakan paku.

b.      Ambil kaleng yang lain kemudian buatlah lubang yang sama tingginya9 mendatar)

c.      Tutup lubang – lubang pada kedua kaleng tersebut dengan selotip.

d.   isi kaleng pertama (lubang vertikal) dengan air sampai penuh, kemudian buka penutup dari masing – masing lubang!. Amati pancaran air yang keluar dari lubang – lubang tersebut!

e.   isi kaleng ke dua (lubang vertikal) dengan air sampai penuh, kemudian buka masing – masing penutup dari masing – masing lubang !. Amati pancaran air yang keluar dari lubang – lubang tersebut.

3.    Pertanyaan

a.  Apakah pancaran air dari setiap lubang kaleng pertama mempunyai jarak yang berbeda ?

b.  Apakah pancaran air dari setiap lubang kaleng kedua mempunyai jarak yang sama ?

c.  Buatlah kesimpulan dari hasil kegiatan tersebut ?

4.    Kesimpulan

Berdasarkan percobaan di atas

a.  Semakin tinggi ……………….., semakin ……………………………………………..

b.  Kekuatan pancaran air ditentukan …………………………………………………..

c.  Pada kedalaman yang sama , tekanan ……………………………………………………………. tersebut

Bumi yang kita tempati dikelilingi oleh lapisan udara yang disebut atmosfir. Pada setiap lapisan atmosfir bekerja gaya grafitasi bumi sehingga udara pada lapisan atmosfir  memmpunyai berat. Gaya berat dari komponen – komponen atmosfir tersebut memberikan tekanan terhadap benda – benda dipermukaan bumi. Tekanan yang diberikan oleh komponen – komponen udara tersebut dinamakan dengan tekanan udara atau tekanan atmosfir.

Besarnya tekanan udara dipermukaan bumi dapat berbeda – beda bergantung pada ketinggiansuatu tempat dipermukaan bumi. Semakin rendah tempat tersebut dari permukaan bumi maka tekanan udara (atmosfirnya) semakin besar. Sebaliknya, semakin tinggi suatu tempat di permukaan bumi maka tekanan atmosfirnya semakin kecil.

Alat yang digunakan untuk mengukur tyekanan atmosfir adalah Barometer. Salah satu jenis barometer yang banyak digunakan adalah barometer raksa. Barometer raksa ini merupakan hasil pengembangandari alat yang digunakan pada suatu percobaan yang dilakukan oleh ahli Fisika berkebangsaan Italia yaitu Evangelista Torricelli pada tahun 1643.

Satuan yang digunakan untuk menyatakan tekanan atmosir adalah atmosfir (atm) atau cmHg.

1 atm = 6 cmHg

1 atm = 1,01 x 105 Pa

Berdasarkan hasil pengukuran diketahui bahwa tekanan atmosfir dipermukaan air laut yaitu kira – kira 1 atm atau 76 cmHg. Semakin rendah posisi suatu tempat dari permukaan laut, semakin besar tekanan atmosfirnya. Sedangkan semakin tinggi posisi suatu tempat dari permukaan laut, semakin kecil tekanan atmosfirnya.

Tekanan atmosfir dapat mempengaruhi tekanan pada kedalaman tertentu pada zat cair, karena tekanan atmosfir yang menekan permukaan zat cair akan menambah besar tekanan dalam zat cair. Besarnya tekanan pada kedalaman tertentu dalam zat cair apabila dipengaruhi oleh tekanan atmosfir dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut :

Pt =Po + P

Atau

Pt = Po +   r h g

Dimana :

Pt = Tekanan total dalam zat cair

Po = Tekanan atmosfir

P = r h g = Tekanan Hidrostatis

5.    Tugas

a.  Jawabablah pertanyaan (3) tulis jawabannya di komentar

b.  Lengkapi kesimpulan (4) dan tuliskan di komentar

6.    Harap segera dikerjakan untuk  XI IPA 1, XI IPA 2, XI IPA 3

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s


Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: