TEKANAN HIDROSTATIK
Sulfiani, Sri Devi, Nurul Chairaat Zainal, Kurniati
Pendidikan Biologi 2014
Abstrak
Telah dilakukan eksperiman mengenai “Tekanan Hidrostatik” yang bertujuan agar mahasiswa dapat mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik, pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik, memahami prinsip percobaan tekanan hidrostatik. Dalam praktikum kali ini adapun alat yang digunakan berupa pipa berbentuk U, Neraca Ohaus 311 g, gelas kimia, gelas ukur, selang plastik, corong, mistar biasa. Bahan yang digunakan adalah air, garam 20 g, garam 50g, gliserin, dan minyak. Praktikum kali ini mempunyai dua kegiatan yaitu mencari pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik dan pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik. Berdasarkan hasil yang diperoleh pada praktikum ini dapat ditarik kesimpulan tekanan hidrostatik banding lurus dengan kedalaman dan massa jenis fluida.
KATA KUNCI: tekanan hidrostatik, massa jenis, kedalaman RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik?
2. Bagaimana pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik? 3. Bagaimana prinsip percobaan tekanan hidrostatik?
TUJUAN
1. Untuk mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik.
2. Untuk mengetahui pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan
hidrostatik.
METODOLOGI EKSPERIMEN Teori singkat
Fluida berbeda dengan zat padat, yaitu tak dapat menopang tegangan
geser. Jadi, fluida berubah bentuk untuk mengisi tabung dengan bentuk
bagaimanapun. Bila sebuah benda tercelup dengan fluida seperti air, fluida
mengadakan sebuah gaya yang tegak lurus permukaan benda di setiap titik
pada permukaan. Jika benda cukup kecil sehingga kita dapat mengabaikan tiap
perbedaan kedalaman fluida, gaya per satuan luas yang diadakan oleh fluida
sama di setiap titik pada permukaan benda. Gaya per satuan ini dinamakan
tekanan fluida ;
dimana : P = tekanan (N/m2) atau Pascal (Pa)
F = gaya (N)
A = luas (m2)
Satuan SI untuk tekanan adalah newton per meter persegi (N/m2), yang
dinamakan Pascal (Pa), untuk menghormati Blaise Pascal, yaitu :
Terdapat cara untuk menghitung secara kuantitatif bagaimana tekanan
zat cair dengan massa jenis yang serba sama berubah terhadap tekanan. Ambil
satu titik yang berada di kedalaman h di bawah permukaan zat cair ( yaitu,
permukaan berada di ketinggian h di atas titik ini). Tekanan yang disebabkan
zat cair pada kedalaman h ini disebabkan oleh berat kolom zat cair di atasnya.
Dengan demikian gaya yang bekerja pada luas daerah tersebut adalah F = mg
= ρAgh, dimana Ah adalah volume kolom, ρ adalah massa jenis zat cair (dianggap konstan), dan g adalah percepatan gravitasi. Tekanan, P, dengan
demikian adalah
Dengan demikian, takanan berbanding lurus dengan massa jenis zat cair, dan
dengan kedalaman di dalam zat cair. Pada umumnya, tekanan pada kedalaman
yang sama dalam zat cair yang serba sama adalah sama. Persamaan diatas
menyatakan tekanan disebabkan oleh zat cair itu sendiri. Jika diberikan tekanan
eksternal di permukaan zat cair, maka tekanan ini harus diperhitungkan.
Banyak alat yang dibuat untuk mengukur tekanan. Yang palin
sederhana adalah monometer tabung terbuka, dimana tabung berbentuk U yang
sebagian diisi dengan zat cair, biasanya air raksa atau air. TekananP yang
terukur dihubungkan dengan perbedaan tinggi h dari dua ketinggian zat cair
dengan hubungan persamaan adalah
Dimana P0 adalah tekanan atmosfer (yang bekerja di atas fluida di
tabung sebelah kiri), dan ρ adalah massa jenis zat cair. Perhatikan bahwa nilai
gh adalah “tekanan terukur” suatu angka sehingga harga P lebih besar
daripada tekanan atmosfer (dan h bertanda negatif).
Satuan yang digunakan dalam tekanan salah satunya mm-Hg. mm-Hg
juga disebut torr untuk menghormati Evangelista Torricelli (1608-1647), yang
menciptakan barometer.
1 atmosfer (1 atm) = 76 Hg = 1,013 . 105 N/m2
1 cmHg = 1.333,2 N/m2
1 torr = 1 mmHg = 133,32 N/m2 = 1 torricelli
Satuan N/m2 = Pa, merupakan satuan SI, yang digunakan dalam
perhitungan yang melibatkan besaran-besaran yang digunakan dalam
perhitungan yang melibatkan besaran besaran lain yang dinyatakan dalam
Alat dan Bahan 1. Alat
a. Pipa berbentuk U
b. Gelas kimia
c. Selang plastik
d. Corong
e. Mistar biasa
f. Neraca Ohauss 310 gram
g. Gelas ukur
2. Bahan
a. Air
b. Air garam 20 gram
c. Air gram 50 gram
d. Gliserin
e. Minyak goreng
Identifikasi Variabel Kegiatan 1
1. Variabel bebas : kedalaman zat cair (cm)
2. Variabel kontrol : jenis zat cair (gr/cm3)
3. Variabel terikat : perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Kegiatan 2
1. Variabel bebas : massa jenis zat cair (gr/cm3)
2. Variabel kontrol : kedalaman zat cair (cm)
3. Variabel terikat : perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Definisi Operasional Variabel Kegiatan 1
1. Variabel bebas : 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).
Jenis zat cair adalah jenis zat cair yang digunakan dalam percobaan dalam
hal ini adalah air.
3. Variabel terikat : perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U merupakan beda tinggi
permukaan zat cair yang diukur dengan memperhatikan tinggi zat cair pada
pipa U sebelah kanan dan pipa U sebelah kiri dengan satuan (cm).
Kegiatan 2
1. Variabel bebas : massa jenis zat cair (gr/cm3)
Massa jenis merupakan massa jenis zat cair yang digunakan di kegiatan ini.
Antara lain air, air garam 20 gram, air garam 50 gram, gliserin dan minyak.
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).
3. Variabel terikat : perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Perbedaan ketinggian merupakan beda tinggi yang diukur dari permukaan
zat cair dalam pipa U dengan memperhatikan tinggi zat cair pada pipa U
sebelah kanan dan pipa U sebelah kiri dengan satuan (cm).
ProsedurKerja Kegiatan 1
1. Menentukan massa jenis zat cair yang akan anda gunakan, dengan
mengukur massa dan volumenya.
2. Menghubungkan pipa U yang berisi zat cair dengan sebuah corong gelas
oleh selang plastik.
3. Memasukkan corong ke dalam air, tekan dengan kedalaman tertentu,
kemudian mengukur kedalaman menggunaan mistar (diukur dari
permukaan air ke permukaan air dalam corong)
4. Mengamati perubahan tinggi permukaan zat cair pada kedua pipa U.
mengukur selisih ketinggian zat cair pada pipa U. mencatat hasil
pengukuran dalam table pengamatan.
5. Mengulangi percobaan dengan kedalaman yang berbeda-beda.
1. Menyiapkan tiga jenis zat cair yang berbeda, yaitu : air, air garam 20 gram,
air garam 50 gram, gliserin, dan minyak.
2. Memasukkan corong ke dalam masing-masing fluida, dengan kedalaman 5
a. Massa jenis pada aquades
=
= 0,969 g/cm3
{| | | |}
= |
| |
|
=
= 0,02435
KR =
b. Massa jenis pada air garam 20 gram
=
= 1,016 g/cm3
{| | | |}
= | | | |
= 1,016
= 0,02552
KR =
c. Massa jenis pada air garam 50 gram
=
{| | | |}
= | | | |
= 0,86
= 0,02508
KR =
d. Massa jenis pada gliserin
=
= 1,1829 g/cm3
{| | | |}
= |
| |
|
= 1,1829
= 0,0297
KR =
e. Massa jenis pada minyak
=
= 0,862 g/cm3
{| | | |}
= | | | |
= 0,86
KR =
Kegiatan 1. Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik
Jenis Zat Cair = Aquades
Tabel 2. Hubungan antara kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatis
No Kedalaman (cm) Perbedaaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
1 |1,00±0,05| |1,00±0,05|
|1,00±0,05|
|0,90±0,05|
2 |1,40±0,05| |1,50±0,05|
|1,50±0,05|
|1,60±0,05|
3 |3,00±0,05| |2,70±0,05|
|2,80±0,05|
|2,70±0,05|
4 |3,50±0,05| |3,60±0,05|
|3,40±0,05|
|3,60±0,05|
5 |3,80±0,05| |4,00±0,05|
No Kedalaman (cm) Perbedaaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
|3,80±0,05|
6 |4,00±0,05| |4,00±0,05|
|4,10±0,05|
|4,00±0,05|
7 |5,00±0,05| |4,80±0,05|
|4,80±0,05|
|5,00±0,05|
Kegiatan 2.Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik
Kedalaman Corong = |5,00±0,05|cm
Tabel 3. Hubungan antara massa jenis zat cair dengan tekanan hidrostatis
No Jenis Zat Cair Perbedaaan ketinggian
zat cair pada pipa U (cm)
1 Aquades |4,80±0,05|
|4,80±0,05|
2 Air garam 20 gram |4,50±0,05|
|4,50±0,05|
|4,60±0,05|
3 Air garam 50 gram |4,10±0,05|
|4,20±0,05|
|4,10±0,05|
4 Gliserin
|5,50±0,05|
|5,20±0,05|
|5,20±0,05|
5 Minyak
|3,70±0,05|
|3,50±0,05|
|3,60±0,05| ANALISIS DATA
∆ = ∆m + ∆v
∆ = ∆m + ∆v
= +
∆ = +
P =
= + + P
Kegiatan 1:Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik a. Kedalaman pertama
̅
= 0,97 cm
cm
{| | | | | |} P
{| | | | | |}
{ } { }
KR =
PF = |94,0±9,1| N/m2
b. Kedalaman kedua ̅
= 1,53 cm
{| | | | | |}
{ } { }
KR =
PF = |264±13| N/m2
d. Kedalaman keempat ̅
= 3,47 cm
m
{| | | | | |} P
{| | | | | |}
{ } { }
KR =
e. Kedalaman kelima ̅
= 3,90 cm
cm
{| | | | | |} P
{| | | | | |}
{ } { }
KR =
PF = |378±19| N/m2
f. Kedalaman keenam ̅
= 4,03 cm
cm
{| | | | | |} P
{| | | | | |}
{ } { }
KR =
PF = |390±16| N/m2
g. Kedalaman ketujuh ̅
= 4,87 cm
cm
{| | | | | |} P
{ } { }
KR = %
PF = |472±24| N/m2
Kegiatan 2: Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik a. Aquades
̅
= 4,87 cm
cm
{| | | | | |} P
{| | | | | |}
{ } { }
KR =
b. Air garam 20 gram ̅
= 4,53 cm
cm
{| | | | | |} P
{| | | | | |}
{ } { }
KR =
PF = |460±19| N/m2
c. Air garam 50 gram ̅
= 4,33 cm
cm
{| | | | | |} P
{| | | | | |}
{ } { }
KR =
PF = |412±17| N/m2
d. Gliserin
̅
= 5,30 cm
m
{| | | | | |} P
{ } { }
KR =
PF = | ±39| N/m2
e. Minyak
̅
= 3,60cm
cm
{| | | | | |} P
{| | | | | |}
{ } { }
KR =
TABEL PERBANDINGAN
Kegiatan 1. Perbandingan kedalaman dan tekanan hidrostatik
No Kedalaman (m) Tekanan Hidrostatik (N/m2)
1
2 |
3
4
5
6
7
Kegiatan 2. Perbandingan antara massa jenis dengan tekanan hidrostatik
No Massa Jenis Zat Cair (kg/m3)
Tekanan Hidrostatik (N/m2)
1
2 1016
3 998
4 1829
PEMBAHASAN
Pada praktikumkali ini terdiri dari dua kegiatan yang pertama untuk
mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatis dan yang kedua
untuk mengetahui pengaruh massa jenis terhadap tekanan hidrostatis.
Pada kegiatan pertama dengan menggunakan fluida yang sama yakni
air, kita hubungkan dengan selang kecil dan corong yang terhubung dengan
pipa U. Corong ditekan hingga kedalaman yang tertentu kemudian
memperhatikan yang terjadi pada pipa U. Dari hasil percobaan diperoleh untuk
kedalaman diperoleh tekanan hidrostatis sebesar
N/m2. Untuk kedalaman kedua diperoleh tekanan hidrostatis
sebesar| N/m2. Kedalaman ketiga yaitu diperoleh
tekanan hidrostatis sebesar N/m2.Untuk kedalaman keempat sedalam diperoleh tekanan hidrostatis sebesar N/m2. Untuk kedalaman diperoleh tekanan hidrostatis sebesar
N/m2. Kedalaman diperoleh tekanan hidrostatis sebesar N/m2. Dan untuk kedalaman diperoleh tekanan hidrostatis sebesar N/m2
Untuk kegiatan kedua untuk mengetahui pengaruh massa jenis terhadap
tekanan hidostatis digunakan fluida yang berbeda-beda yakni air (969 kg/m3),
air garam 20 gram (1016 kg/m3), air garam 50 gram (998 kg/m3), gliserin
(1182,9 kg/m3), dan minyak (862 kg/m3) pada kedalaman yang tetap. Setelah
mengetahui semua massa jenis fluida tersebut maka dilakukan percobaan yang
prosedur kerjanya hampir sama dengan kegiatan pertama. Dari percobaan pada
kegiatan kedua diperoleh hasil yaitu untuk air diperoleh tekanan hidrostatisnya N/m2. Untuk air garam 20 gram diperoleh tekanan hidrostatisnya sebesar N/m2. Untuk air garam 50 gramdiperoleh nilai tekanan
hidrostatik sebesar N/m2. Untuk gliserin diperoleh nilai tekanan
hidrostatik sebesar N/m2, dan untuk minyak diperoleh nilai tekanan
hidrostatik sebesar N/m2
Berdasarkan hasil yang diperoleh dari kegiatan pertama dan kedua
besarnya tekanan hidrostatis. Untuk kedalaman, semakin besar kedalaman
benda pada zat cair maka semakin besar pula tekanan hidrostatik yang dialami
benda tersebut. Begitupula sebaliknya. Dan untuk kegiatan kedua dapat
diketahui bahwa semakin besar massa jenis suatu zat cair maka semakin besar
pula tekanan hidrostatiknya. Begitupula sebaliknya. Artinya kedalan dan massa
jenis berbanding lurus dengan tekanan hidrostatis.
SIMPULAN DAN DISKUSI A. Simpulan
Dari hasil eksperimen dan analisis data yang diperoleh dapat ditarik
beberapa kesimpulan yaitu:
a. Kedalaman dan massa jenis berpengaruh terhadap tekanan
hidrostatis
b. Semakin besar kedalaman benda pada zat cair maka semakin besar
pula tekanan hidrostatik yang dialami benda tersebut. Begitupula
sebaliknya.
c. Semakin besar massa jenis suatu zat cair maka semakin besar pula
tekanan hidrostatiknya. Begitupula sebaliknya.
B. Diskusi
Kepada praktikan selanjutnya agar lebih teliti dalam melakukan
praktikum sehingga data yang diperoleh lebih baik. Dalam melakukan
pengukuran butuh ketelitian lebih tinggi dan lakukan dengan baik dan
cermat. Memasukkan data sesuai dengan hasil percobaan. Hati-hati
dalam menggunakan alat dan bahan. Jangan melakukan sesuatu diluar
DAFTAR RUJUKAN
Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 1 (Terjemahan). Jakarta: Erlangga.
Halliday, Resnick dan Walker. 2010 ( terjemahan Tim Pengajar Fisika ITB ). Fisika Dasar Edisi 7 Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Herman.2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar. Makassar: Laboratorium FisikaDasar UNM.
