TEKANAN HIDROSTATIS
Hamzah,Nurwahida*), Rabianti,WindiYastuti
Laboratorium Fisika Dasar jurusan fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar 2015
Abstrak.Telah dilakukan percobaan di laboraorium fisika dasar tentang “tekanan hidrostatik”. Dimana percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan
hidrostatik, mengetahui pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik dan memahami prinsip percobaan tekanan hidrostatik. Pada percobaan ini dilakukan dua kegiatan, yang pertama menguji pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik dan yang kedua pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik. Pada kegiatan pertama massa jenis zat cair tidak diubah-ubah atau tetap dan kedalaman zat cair diubah-ubah sebanyak lima kali untuk mendapatkan lima data,kegiatan ini untuk mengetahui pengaruh kedalaman zat cair terhadap tekanan
hidrostatik.sedangkan untuk mengetahui pengaruh antara massa jenis zat cair dilakukan percobaan sebanyak tiga kali, Dapat disimpulkan bahwa semakin besar kedalamannya maka semakin besar pula tekanan hidrostatiknya. Pada percobaan kedua, dapat disimpulkan bahwa semakin besar massa jenis zat cairnya maka semakin besar pula tekanan hidrostatiknya.
Kata kunci: tekanan hidrostatik, massa jenis, kedalaman zat cair,selisih ketinggian
RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik ?
2. Bagaimana pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik? 3. Apa prinsip dari percobaan tekanan hidrostatik ?
TUJUAN
1. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik 2. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan
hidrostatik
3. Mahasiswa dapat memahami prinsip percobaan tekanan hidrostatik
TEORI SINGKAT
A F P
(1) Satuan SI untuk tekanan adalah newton per meter persegi (N/m2), yang
dinamakan Pascal (Pa), untuk menghormati Blaise Pascal, yaitu : 1 Pa = 1 N/ m2
dimana P = tekanan (N/m2) atau Pascal (Pa) F = gaya (N)
A = luas (m2)
Catatan : 1 Atmosfer (1 atm) = 76 Hg = 1,013. 105 N/m2. 1 cm Hg = 1.333, 2 N/m2
1 torr = 1 mmHg = 133,32 N/m2 = 1 torricelli
Benda yang berada dalam zat cair akan mengalami tekanan. Besarnya tekanan yang dialami tekanan diberikan dalam persamaan:
Ph = Po + (2)
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 Hidrostatika hanya berlaku pada zat cair yang tidak bergerak. Sedangkan tekanan zat cair yang bergerak akan dipelajari lebih lanjut dalam Mekanika Fluida
Tekanan pada zat cair secara umum dibedaka n 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.
Tekanan Hidrostatik dirumuskan sebagai berikut
p = ρ x g x h
Keterangan:
g= Percepatan gravitasi ( m/det2) h= Kedalaman/ketinggian (m)
(3)
METODOLOGI EKSPERIMEN
Alat dan Bahan Alat
1. Pipa berbentuk U
2. Neraca ohauss 2610 gram 3. Gelas Kimia
4. Selang Plastik 5. Corong 6. Mistar Biasa
Bahan
1. Air (aquades)
2. Minyak
3. Gliserin
Identifikasi Variabel
Kegiatan 1
1. Variabel manipulasi: kedalaman zat cair (cm) 2. Variabel kontrol : massa jenis air (gr/cm3)
3. Variabel respon : perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm) Kegiatan 2
1. Variabel manipulasi: massa jenis zat cair (gr/cm3)
2. Variabel kontrol : kedalaman zat cair (cm)
3. Variabel respon : perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Definisi Operasional Variabel
Kegiatan 1
1. Variabel manipulasi : kedalaman zat cair (cm)
cair merupakan variabel manipulasi karena merupakan variabel yang selalu diubah – ubah.
2. Variabel kontrol : massa jenis zat cair (gr/cm3)
Zat cair yang digunakan adalah air. Air menjadi variabel kontrol karena zat cair yang digunakan sama pada setiap pengukuran.
3. Variabel respon : perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Perbedaan ketinggian zat cair diukur dengan memperhatikan tinggi zat cair pada pipa U sebelah kanan dan pipa U sebelah kiri dengan satuan (cm). Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U merupakan variabel respon karena dipengaruhi oleh kedalaman tekan corong pada zat cair.
Kegiatan 2
1. Variabel manipulasi : massa jenis zat cair (gr/cm3)
Massa jenis diperoleh dari perhitungan massa dibagi dengan volume dengan satuan (gram/cm3). Massa jenis merupakan variabel manipulasi karena jenis zat cair
yang digunakan di setiap pengukuran berbeda - beda dan merupakan variabel yang selalu diubah - ubah. Pertama air, kedua garam 20 g, ketiga garam 50 g, keempat minyak, dan terakhir adalah gliserin.
2. Variabel kontrol : kedalaman zat cair (cm)
Kedalaman zat cair adalah hasil pengukuran jarak dari permukaan air di dalam corong dengan permukaan air pada gelas kimia dengan satuan (cm). Kedalaman zat cair merupakan variabel kontrol karena kedalaman pada setiap pengukuran selalu sama, yaitu 2,0 cm.
3. Variabel respon : perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Perbedaan ketinggian diukur dari permukaan zat cair dalam corong ke permukaan zat cair pada gelas kimia dengan satuan (cm). Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U merupakan variabel respon karena dipengeruhi oleh kedalaman tekan corong pada zat cair.
Definisi Operasional Variabel
2. Kedalaman zat cair adalah kedalaman diukur dari permukaan zat cair dalam corong ke permukaan zat cair, dalam hal ini tekanan kedalaman yang diberikan zat cair
satuannya adalah cm dengan menggunakan mistar
3. Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu, dalam hal ini hasil yang diperoleh dari eksperimen satuannya Pa atau N/m2.
Prosedur Kerja
Kegiatan 1: pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik
1. Menentukan massa jenis zat cair yang akan digunakan, dengan diukur massa dan volumenya
2. Menghubungkan pipa U yang berisi dengan zat cair dengan sebuah corong gelas oleh selang plastik
3. Memaasukkan corong kedalam air, kemudian ditekan dengan kedalaman tertentu, dan diukur kedalaman dengan mistar biasa (diukur dari permukaan air ke permukaan air dalam corong).
4. Mengamati perubahan tinggi permukaan zat cair pada kedua pipa U. Mengukur selisih ketinggan zat cair pada pipa U. Kemudian mencatat hasil pengukuran dalam tabel pengamatan.
5. Mengulangi percobaan dengan kedalaman yang berbeda-beda.
Kegiatan 2 : pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik
1. Menentukan massa jenis air, gliserin, dan minyak dengan mengukur masa dan volumenya.
2. Menentukan kedalaman masing-masing massa jenis zat cair dengan kedalaman yang sama
3. Memasukkan corong kedalam air, kemudian ditekan dengan kedalaman yang telah di tentukan.
4. Mengamati perubahan tinggi permukaan zat cair pada kedua pipa U. Diukur selisih ketinggan zat cair pada pipa U. Kemudian Dicatat hasil pengukuran dalam tabel pengamatan.
6. Menentukan besar tekanan hidrostatik yang terjadi jika tan yang di peroleh sama dengan ρ g , dengan menggunakan rumus P = ρ g h
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA Hasil pengamatan
Kegiatan 1
Tabel 1. Massa jenis zat cair
No. Jenis Zat Cair Massa (gram) Volume (ml)
1
Kegiatan 1. Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik
Jenis zat cair = Air
Tabel 2. Hubungan antara kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatik
No. Kedalaman (cm) Perbedaan ketinggian zat cair pada
4 |6,00 ± 0,05|
Kegiatan 2. Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik
Kedalaman = |3,00 ± 0,05| cm
Tabel 3. Hubungan antara massa jenis zat cair dengan tekanan hidrostatik
N
o. Massa Jenis Zat Cair
ANALISIS DATA
0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 0.05 0.06 0.06 101200
101300 101400 101500 101600 101700 101800 101900
PERBANDINGAN ANTARA KEDALAMAN DAN TEKANAN HIDROSTATIK
kedalaman zat cair
Te
ka
na
n
Hi
dr
os
ta
tk
Grafik 1. Hubungan antara tekanan hidrostatik dan perbedaan ketinggian
Tan θ =
p
h
ρ g =
p
h
P =
ρ
g h Besar massa jenis zat cair dan ketidakpastiannya
ρ = m × V-1
dρ =
|
∂ρ
∂m
|
dm +
|
∂ρ
ρ
gliserin=
239,3
V
gliserin|
ρ
gliserin Kegiatan 1
Besar tekanan hidrostatik pada pipa U
P = P0 + ρ gh
1. Kedalaman |1,50 ± 0,05| cm
=
|
5,0674
2. Kedalaman |3,00 ± 0,05| cm
= |0,0052 + 0,051| 101546 N/ m2
3. Kedalaman |4,50 ± 0,05| cm
ρ air
=
|
974,5 ± 5,0674
|
k g/ m
3= |0,0052+ 0,018| 101663 N/m2
KR =
Δ P
4. Kedalaman |6,00 ± 0,05| cm
=
935,9
5. Kedalaman |7,50 ± 0,05| cm
´
bahwa ternyata semakin besar kedalaman zat cair maka tekanan hidrostatiknya juga semakin besar. Dengan kata lain, kedalaman berbanding lurus dengan tekanan hidrostatik.
Pada percobaan kedua adalah pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik. Di dalam percobaan ini, ada tiga massa jenis zat cair yang di pakai yaitu massa jenis air, minyak, dan gliserin. Di mana berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan, massa jenis zat cair yang paling besar adalah gliserin dengan kedalaman yang sama. Sehingga gliserin memiliki tekanan hidrostatik yang tinggi. Hal ini membuktikan bahwa semakin besar massa jenis zat cair maka tekanan hidrostatiknya juga akan semakin besar. Hasil kegiatan yang di peroleh menujukkan bahwa hal ini sesuai dengan teori tentang hukum tekanan hidrostatik di mana,
P = ρ g h
Sehingga dapat kita ketahui bahwa ternyata massa jenis dan kedalaman zat cair sangat berpengaruh terhadap tekanan. Di mana jika massa jenis dan kedalaman zat cair besar maka tekanan hidrostatik juga besar. Karena massa jenis dan kedalaman
berbanding lurus dengan tekanan.
Hasil eksperimen ini memiliki kekurangan yang disebabkan ketidaktelitian saat mengukur kedalaman zat, pada saat memasukkan zat cair kedalam gelas kimia padahal gelas kimia belum terlalu bersih ataukah masih ada zat-zat cair lain yang masih tersisa, serta pembulatan nilai data juga membuat data mengalami perubahan dari nilai sebenarnya, sehingga kesalahan dalam melakukan eksperimen ini masih ditemukan.
SIMPULAN
Dari percobaan tekanan hidrostatik yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1). Hubungan antara kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatik, semakin besar
kedalamannya maka semakin besar pula tekanan hidrostatiknya.;
REFERENSI
Laboratorium, Unit Fisika Dasar. 2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar. Makassar: Jurusan Fisika UNM
