TEKANAN HIDROSTATIK SARAH NURARIZKAH (1)

TEKANAN HIDROSTATIK

Nur’arizkah, Rika Mansur, Rezky Amalia, Muh. Fathur Rahmat

UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR 2014 Abstrak

Telah dilakukan praktikum mengenai tekanan hidrostatik. Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kedalaman dan massa jenis terhadap tekanan hidrostatik serta memahami prinsip praktikum tekanan hidrostatik. Praktikum ini menggunakan beberapa alat dan bahan yakni bahan berupa aquades, gliserin, minyak goreng, dan tissu serta alat berupa pipa berbentukk U, gelas kimia, selang plastik, corong, gelas ukur, mistar, dan neraca ohaus 310 gram. Praktikum ini terbagi menjadi 2 kegiatan. Pada kegiatan pertama, kita akan melihat hubungan antara kedalaman zat cair terhadap tekanan hidrostatik dengan memanipulasi kedalaman. Sedangkan pada kegiatan kedua, kita akan melihat pengaruh antara massa jenis terhadap tekanan hidrostatik dengan memanipulasi massa jenis. Praktikum dimulai dengan menimbang massa dari masing-masing jenis zat cair yang digunakan dan juga volumenya yang selanjutnya akan digunakan untuk menentukan massa jenis zat cair yang digunakan. Diperoleh massa jenis air sebesar |960 ± 49| kg/m3_,

massa jenis gliserin sebesar |12,7 ± 0,6|102 kg/m3_{, dan massa jenis minyak sebesar}

|890 ± 46| kg/m3_{. Seluruh tekanan yang terhitung menjadi |1,0 ± 0,1|10}5 _{N/ m}2_.

Dari hasil analisis, dapat dikatakan bahwa semakin besar nilai kedalaman dan massa jenis semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Sehingga kedalaman dan massa jenis berbanding lurus dengan tekanan hidrostatik.

Kata kunci: Tekanan, Massa Jenis, Kedalaman. RUMUSAN MASALAH

1. Apa pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik ? 2. Apa pengaruh massa jenis terhadap tekanan hidrostatik ? 3. Bagaimana prinsip praktikum tekanan hidrostatik ?

TUJUAN

1. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik

2. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh massa jenis 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 dalam 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 persatuan luas ini dinamakan tekanan fluida P :

P = F A

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 :

1 Pa = 1 N/ m2

Dalam sistem Satuan Amerika sehari-hari, tekanan biasanya diberikan dalam pound per inci persegi (lb/in2 _{(kadang-kadang disingkat “psi”)). Satuan} tekanan lain yang biasaya digunakan adalah dyne/cm2_{, dan atmosfer (atm).} Satuan atmosfer (atmospheric pressure) adalah tekanan atmosfer bumi, tekana di dasar “lautan udara” laut, dimana kita hidup. Tekanan ini berubah berdasarakan perubahan cuaca dan ketinggian. . Sekarang atmosfer didefinisikan sebagai 101,325 kilopascal, yang hampir sama dengan 14,70 lb/in2 _:

1 atm = 101,32 kPa = 1,013 bar = 1013 milibar = 14,70 lb/in2

dari seluruh arah tetap sama. Sifat penting lain lainnya dari fluida yang berada dalam keadaan diam adalah bahwa gaya yang disebabkan oleh tekanan fluida selalu bekerja tegak lurus terhadapa permuakaan yang bersentuhan dengannya. Jika ada komponen gaya yang sejajar dengan permukaan yang bersentuhan dengannya, maka menurut hukum Newton ketiga, permukaan akan memberikan gaya kembali pada fluida yang juga akan memiliki komponen sejajar dengan permukaan. Komponen seperti ini akan menyebabkan fluida mengalir, berlawanan dengan asumsi kita bahwa fluida tersebut diam. Dengan deikian gaya yang disebabkan tekanan selalu tegak lurus terhadap permukaan.

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

P =F A =

ρAhg

A = ρgh

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.

P = P₀ + ρgh

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).

Biasanya bukan hasil kali �gh yang dihitung, melainkan hanya ketinggian h yang ditentukan. Pada kenyataannya, tekanan kadang-kadang dinyatakan dalam orde “milimeter air raksa” (mmHg), dan kadang-kadang nilainya sekecil “mm air” (mm-H2O). Satuan mm-Hg ekuivalen dengan tekanan 133 N/m2, karena 1,00 mm = 1,00 x 10-3 _{m dan massa jenis air raksa adalah 13,6 x 10}3 _kg/m3 _:

�gh = (13,6 x 103 _kg/m3_{)(9,8 m/s}2_{)(1,00 x 10}-3 _m)

= 1,33 x 102 _N/m2_.

Satuan 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}

Adalah penting bahwa hanya N/m2 _{= Pa, satuan SI, yang digunakan dalam} perhitungan yang melibatkan besaran-besaran yang digunakan dalam perhitungan yang melibatkan besaran besaran lain yang dinyatakan dalam satuan SI.

merupakan besaran vektor dengan arah tertentu. Ingat juga bahwa tekanan merupakan gaya per satuan luas.

Alat dan Bahan 1. Alat

a. Pipa berbentuk U = 1 buah b. Gelas kimia = 3 buah c. Selang plastik = ± 60 cm

d. Corong = 1 buah

e. Mistar biasa = 1 buah

f. Tisu = Secukupnya

2. Bahan

a. Air Akuades = 1 botol

b. Gliserin = 1 botol

c. Minyak = 1 botol

Identifikasi Variabel Kegiatan 1

1. Variabel bebas : Kedalaman zat cair ( cm )

2. Variabel kontrol : Massa jenis zat cair ( g / cm3 )

3. Variabel terikat : Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U ( cm )

Kegiatan 2

1. Variabel bebas : Massa jenis zat cair ( g / 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 )

variabel yang diubah – ubah. Perubahan kedalaman zat cair akan berpengaruh pada variabel yang lain, yaitu pada ketinggian zat cair dalam pipa U. Jika ketinggian zat cair dalam pipa U berubah, maka tekanan hidrostatik juga akan berubah.

2. Variabel kontrol : Massa jenis zat cair ( g / cm3 )

Dalam praktikum ini, massa jenis zat cair menjadi variabel kontrol, karena dalam praktikum ini jenis zat cair yang digunakan tetap ( tidak berubah – ubah ) yaitu air. Massa jenis zat cair juga tidak ikut berubah jika ada variabel lain yang diubah ( tidak ikut berubah ).

3. Variabel terikat : Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U ( cm )

Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U diukur dengan mengukur selisih tiggi zat cair dalam pipa U dikiri dan dikanan, dengan satuan sentimeter (cm), menjadi variabel terikat karena perbedaan ketinggian zat cair menjadi variabel yang ikut berubah jika kedalaman zat cair yang digunakan diubah. Di ukur dengan mengukur selisih tiggi zat cair dalam pipa U dikiri dan dikanan, dengan satuan sentimeter (cm).

Kegiatan 2

1. Variabel bebas : Massa jenis zat cair ( g / cm3 ₎

Massa jenis diperoleh dari perhitungan massa dibagi dengan volume dengan satuan gram per sentimeter kubik (gram/cm3_{). Massa jenis zat cair menjadi} variabel bebas karena massa jenis zat cair diubah sebanyak tiga kali, yaitu dengan menggunakan air, oli, dan gliserin. Jika massa jenis zat cair ini diubah maka akan mempengaruhi varabel lain, yaitu ketinggian zat cair dalam pipa U

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 sentimeter (cm). Dalam praktikum ini, kedalaman zat cair menjadi variabel kontrol, karena dalam praktikum ini kedalaman zat cair yang digunakan tetap ( tidak berubah – ubah ) yaitu kedalaman 4,60 cm. Massa jenis zat cair juga tidak ikut berubah jika ada variabel lain yang diubah ( tidak ikut berubah ).

Perbedaan ketinggian diukur dari permukaan zat cair dalam corong ke permukaan zat cair pada gelas kimia dengan satuan sentimeter (cm). Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U menjadi variabel terikat karena perbedaan ketinggian zat cair menjadi variabel yang ikut berubah jika kedalaman zat cair yang digunakan diubah.

Prosedur Kerja

Kegiatan 1. Pengaruh Kedalaman Terhadap Tekanan Hidrostatik

1. Menentukan massa jenis zat cair yang akan digunakan, dengan mengukur massa dan volumenya.

2. Menghubungkan pipa U yang berisi dengan zat cair dengan sebuah corong gelas oleh selang plastik.

3. Memasukkan corong kedalam air, menekan dengan kedalaman tertentu, mengukur kedalaman dengan mistar biasa (mengukur dari 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 pengamatan dalam tabel pengamatan.

5. Mengulangi praktikum dengan kedalaman yang berbeda- beda.

Kegiatan 2. Pengaruh Massa Jenis Terhadap Tekanan Hidrostatik

1. Menyiapkan tiga jenis massa jenis yang berbeda, yaitu air, gliserin, dan minyak.

2. Memasukkan corong ke kedalaman fluida sedalam 4,60 cm dari permukaan fluida. Corong pertama kali dimasukkan kedalam air, kemudian kedalam gliserin, dan terakhir kedalam minyak.

3. Melihat ketinggian air dalam pipa U setelah corong dimasukkan kedalam fluida.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA Hasil Pengamatan

Spesifikasi Alat :

1. Alat Ukur Massa : Neraca Ohauss 310 gram NST alat ukur : 0,01 gram

∆x : 0,01 gram

2. Alat ukur volume : Gelas ukur

NST : 2 ml

∆x : 1 ml 3. Alat ukur kedalaman : Mistar

NST : 0,1 cm

∆x : 0,05 cm

Tabel 1. Massa Jenis Zat Cair

No Jenis Zat Cair Massa (gram) Volume (ml)

1 Air | 19,19 ± 0,02 | | 20 ± 1 |

2 Gliserin | 25,34 ± 0,02 | | 20 ± 1 |

3 Minyak | 17,80 ± 0,02 | | 20 ± 1 |

1. Massa gelas ukur : | 44,75 ± 0,01 | gram a. Massa gelas + air : | 63,94 ± 0,01 | gram

Massa Air : | 63,94 - 44,75 | gram = | 19,19 ± 0,02 | gram Volume air : | 20 ± 1 | ml

b. Massa gelas + gliserin : | 70,09 ± 0,01 | gram Massa gliserin : | 70,09 - 44,75 | gram

= | 25,34 ± 0,02 | gram Volume gliserin : | 20 ± 1 | ml

c. Massa gelas + minyak : | 62,55 ± 0,01 | gram Massa minyak : | 62,55 - 44,75 | gram

= | 17,80 ± 0,02 | gram Volume minyak : | 20 ± 1 | ml

Kegiatan 1 . Pengaruh Kedalaman Terhadap Tekanan Hidrostatik

Tabel 2. Hubungan Antara Kedalaman Zat Cair dengan Tekanan Hidrostatik No Kedalaman ( cm ) Perbedaan Ketinggian Zat Cair pada Pipa U ( cm )

1 | 0,9 ± 0,05 |

Kegiatan 2. Pengaruh Massa Jenis Zat Cair Terhadap Tekanan Hidrostatik

Kedalaman : | 4,60 ± 0,05 | cm

Tabel 3. Hubungan Antara Massa Jenis Zat Cair dengan Tekanan Hidrostatik

No Massa Jenis Zat Cair

Perbedaan Ketinggian Zat Cair Pada Pipa U ( cm )

| 3,70 ± 0,05 | | 3,70 ± 0,05 |

ANALISIS DATA

A. Massa Jenis Zat Cair ρ = m × V-1

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

b. Kesalahan Relatif Hasil Pengukuran Massa Jenis Gliserin ∆ρgliserin =

|

∆m_m

gliserin + ∆V

V_gliserin

|

ρgliserin

∆ρ_gliserin =

|

0,02 × 10 Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

PF =

|

ρgliserin ± ∆ρgliserin

|

kg/ m3 = |12,7 ± 0,6|102× kg/ m3

Sehingga: Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

PF =

|

ρminyak ± ∆ρminyak

|

kg/ m 3

= |890 ± 46| kg/ m3

B. Pengaruh Kedalaman terhadap Tekanan Hidrostatik P = P₀ + ρgh

a. Ketinggian permukaan zat cair pada pipa U

∂₂=

_|

h₂- h´₁

_|

= |0,90 - 0,93 | = 0,03 cm

∂₃=

_|

h₃- h´₁

_|

= |0,80 - 0,93 | = 0,07 cm

Maka :

∆h1 = ∂maks= ∂1 = ∂3= 0,07 cm = 0,07 × 10 -2

m Kesalahan Relatif :

KR =∆h1 h1

× 100 % = 0,07 × 10 -2

0,93 × 10-2 × 100 % = 7,5 % = 2 AB DK = 100% - KR = 100% - 7,5 % = 92,5 %

Hasil Pengukuran :

h1 =

|

h1 ±∆h1

|

=|0,93±0,07|10-2 m

b. Tekanan hidrostatik pada kedalaman 1 P₁ = P₀ + ρ_ag h₁

P1 = 1 × 105 N/ m2+

(

960 × 10 × 0,93 × 10-2

)

N/ m2 P1 = 1 × 105 N/ m2+ 89,28 N/ m2

P1 = 1 × 105 N/ m2+ 0,000893 × 105 N/ m2 P1=1,000893 × 105 N/ m2

Kesalahan relatif hasil pengukuran tekanan hidrostatik:

∆P₁=

|

∆ρa ρ_a +

∆h1 h₁

|

P1 ∆P₁=

|

49

960 +

0,07 × 10-2 0,93 × 10-2

|

P1 ∆P₁=|0,051 + 0,075 |P₁

∆P1=

(

0,126 ×1,000893 × 105

)

N/ m2=0,126 × 105 N/ m2

Sehingga:

KR =∆P1 P1

×100 %=0,1611 × 10 5

1,000893 × 105 ×100 % = 12% = 2 angka berarti DK = 100% - KR = 100% - 12% = 88 %

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah : PF =

|

P1 ± ∆P1

|

N/ m

2

2. Kedalaman 2

a. Ketinggian permukaan zat cair pada pipa U

´

h₂ = h1+ h2 + h3

3 c m

´

h₂ = ( 1 ,70 + 1,60 + 1 ,60 ) c m

3 = 1,63 cm = 1,63 × 10

-2_m

Ketidakpastian Mutlak tinggi:

∂₁=

_|

h₁- h´₂

_|

= |1 ,70 - 1,63 | = 0,07 cm

∂₂=

_|

h₂- _h´

2

|

= |1 ,60 - 1,63 | = 0,03 cm ∂₃=

_|

h₃- h´₂

_|

= |1 ,60 - 1,63

| = 0,03 cm

Maka :

∆h2 = ∂maks= ∂1 = 0,07 cm = 0,07 × 10-2m

Kesalahan Relatif :

KR =∆h2 h2

× 100 % = 0,07 × 10-2

1,63 × 10-2 × 100 % = 4,3 % = 3 AB DK = 100% - KR = 100% - 4,3% = 95,7%

Hasil Pengukuran :

h2 =

|

h2 ±∆h2

|

=|1,63±0,07|10 -2

m

b. Tekanan hidrostatik pada kedalaman 2 P₂ = P₀ + ρ_ag h₂

P2 = 1 × 105 +

(

960 × 10 × 1,63 × 10-2

)

N/ m2 P2 = 1 × 10

5

N/ m2+ 156,48 N/ m2 P2 = 1 × 10

5

N/ m2+ 0,0015648 × 105 N/ m2 P2=1,0015648 × 105 N/ m2

Kesalahan relatif hasil pengukuran tekanan hidrostatik:

∆P₂=

|

∆ρa ρ_a +

∆P₂=

|

49 960 +

0,07 × 10-2 1,63 × 10-2

|

P2 ∆P₂=|0,051 + 0,043 |P₂

∆P2=

(

0,094 × 1,001565 × 105

)

N/ m2=0,0941 × 105N/ m2

Sehingga:

KR =∆P2 P2

×100 %=0,0941 × 10 5

1,001565 × 105 ×100 % = 9,4% = 2 angka berarti DK = 100% - KR = 100% - 9,4% = 90,6%

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

PF =

|

P2 ± ∆P2

|

N/ m2 = |1,0 ± 0,1|105 N/ m2

3. Kedalaman 3

a. Ketinggian permukaan zat cair pada pipa U

´

h₃ = h1+ h2 + h3

3 c m

´

h₃ = ( 2,20 + 2,20 + 2,20 ) c m

3 = 2,20 cm = 2,20 × 10

-2_m

Ketidakpastian Mutlak tinggi:

∂₁=

_|

h₁- h´₃

_|

= |2,20 - 2,20

| = 0 cm

∂₂=

_|

h₂- h´₃

_|

= |2,20 - 2,20| = 0 cm

∂₃=

_|

h₃- h´₃

_|

= |2,20 - 2,20| = 0 cm

Maka :

∆h₃ = 1

N × NST = 1

2 × 0,1 cm = 0,05 cm = 0,05 × 10 -2_m

Kesalahan Relatif :

KR =∆h3 h3

× 100 % = 0,05 × 10 -2

2,20 × 10-2 × 100 % = 2,3 % = 3 AB DK = 100% - KR = 100% - 2,3% = 97,7%

h3 =

|

h3 ±∆h3

|

=|2,20±0,05|10-2 m

b. Tekanan hidrostatik pada kedalaman 3 P₃ = P₀ + ρ_ag h₃

Kesalahan relatif hasil pengukuran tekanan hidrostatik:

∆P3=

|

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

PF =

|

P3 ± ∆P3

|

N/ m 2

= |1,0 ± 0,1|105 N/ m2

4. Kedalaman 4

a. Ketinggian permukaan zat cair pada pipa U

∂₃=

_|

h₃- h´₄

_|

= |3,30 - 3,30| = 0 cm

b. Tekanan hidrostatik pada kedalaman 4 P₄ = P₀ + ρ_ag h₄

P4 = 1 × 105 +

(

960 × 10 × 3,30 × 10-2

)

N/ m2 P4 = 1 × 105 N/ m2+ 316,8 N/ m2

P4 = 1 × 105 N/ m2+ 0,003168 × 105 N/ m2 P4=1,003168 × 105 N/ m2

Kesalahan relatif hasil pengukuran tekanan hidrostatik:

∆P₄=

|

∆ρa

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

PF =

|

P4 ± ∆P4

|

N/ m 2

= |1,0 ± 0,1|105 N/ m2

5. Kedalaman 5

´

h₅ = h1+ h2 + h3

3 c m

´

h₅ = ( 4,10 + 4,10 + 4,20 ) c m

3 = 4,13 cm = 4,13 × 10

-2_m

Ketidakpastian Mutlak tinggi:

∂₁=

_|

h₁- h´₅

_|

= |4,10 - 4,13| = 0,03 cm

∂2=

|

h2- h´5

|

= |4,10 - 4,13| = 0,03 cm

∂₃=

_|

h₃- h´₅

_|

= |4,20 - 4,13| = 0,07 cm

Maka :

∆h5 = ∂maks= ∂3 = 0,07 cm = 0,07 × 10-2m Kesalahan Relatif :

KR =∆h5 h5

× 100 % = 0,07 × 10 -2

4,13 × 10-2 × 100 % = 1,7 % = 3 AB DK = 100% - KR = 100% - 1,7% = 98,3%

Hasil Pengukuran :

h5 =

|

h5 ±∆h5

|

=|4,13±0,07|10-2 m

b. Tekanan hidrostatik pada kedalaman 5 P₅ = P₀ + ρ_ag h₅

P5 = 1 × 105 +

(

960 × 10 × 4,13 × 10-2

)

N/ m2 P5 = 1 × 105 N/ m2+ 396,48 N/ m2

P5 = 1 × 105 N/ m2+ 0,0039648 × 105 N/ m2 P5=1,0039648 × 105 N/ m2

Kesalahan relatif hasil pengukuran tekanan hidrostatik:

∆P₅=

|

∆ρa ρ_a +

∆h₅ h₅

|

P5 ∆P₅=

|

49

960 +

0,07 × 10-2 4,13× 10-2

|

P5 ∆P₅=|0,051 + 0,017 |P₅ ∆P5=

(

0,068 × 1,0039648 × 10

5

₎

N/ m2=0,0682 × 105N/ m2

KR =∆P5 P5

×100 %=0,0682 × 105

1,003965 × 105 ×100 % = 6,8% = 2 angka berarti

DK = 100% - KR = 100% - 6,8% = 93,2% Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

PF =

|

P5 ± ∆P5

|

N/ m 2

= |1,0 ± 0,1|105 N/ m2

6. Kedalaman 6

a. Ketinggian permukaan zat cair pada pipa U

´

h₆ = h1+ h2 + h3

3 c m

´ h6 =

( 5,20 + 5,20 + 5,30 ) c m

3 = 5,23 cm = 5,23 × 10

-2 m

Ketidakpastian Mutlak tinggi:

∂₁=

_|

h₁- _h´

6

|

= |5,20 - 5,23| = 0,03 cm

∂₂=

_|

h₂- h´₆

_|

= |5,20 - 5,23| = 0,03 cm

∂₃=

_|

h₃- h´₆

_|

= |5,30 - 5,23| = 0,07 cm

Maka :

∆h6 = ∂maks= ∂3 = 0,07 cm = 0,07 × 10-2m

Kesalahan Relatif :

KR =∆h6 h6

× 100 % = 0,07 × 10-2

5,23 × 10-2 × 100 % = 1,3 % = 3 AB DK = 100% - KR = 100% - 1,3% = 98,7%

Hasil Pengukuran :

h6 =

|

h6 ±∆h6

|

=|5,23±0,07|10-2 m

b. Tekanan hidrostatik pada kedalaman 6 P₆ = P₀ + ρ_ag h₆

P6 = 1 × 105 +

(

960 × 10 × 5,23 × 10-2

)

N/ m2 P6 = 1 × 105 N/ m2+ 502,08 N/ m2

P6 = 1 × 105 N/ m2+ 0,0050208 × 105 N/ m2 P6=1,0050208 × 10

5 N/ m2

∆P6=

|

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

PF =

|

P6 ± ∆P6

|

N/ m 2

= |1,0 ± 0,1|105 N/ m2

7. Kedalaman 7

a. Ketinggian permukaan zat cair pada pipa U

Hasil Pengukuran :

h7 =

|

h7 ±∆h7

|

=|6,20±0,05|10-2 m

b. Tekanan hidrostatik pada kedalaman 7 P₇ = P₀ + ρ_ag h₇

Kesalahan relatif hasil pengukuran tekanan hidrostatik:

∆P7=

|

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

PF =

|

P7 ± ∆P7

|

N/ m 2

= |1,0 ± 0,1|105 N/ m2

Data yang telah dianalisis ini dapat disajikan dalam tabel perbandingan antara kedalaman dengan tekanan hidrostatik sebagai berikut :

C. Pengaruh Massa Jenis Terhadap Tekanan Hidrostatik

Dalam kegiatan ini, kedalaman yang digunakan adalah : | 4,60 ± 0,05 | cm 1. Air

Kesalahan Relatif Hasil Pengukuran Massa Jenis Air ∆ρ_air =

|

∆m Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah : PF =

|

ρair ± ∆ρair

|

kg/ m

3

= |960 ± 49| kg/ m3

b. Ketinggian permukaan air pada pipa U

Maka :

c. Tekanan hidrostatik pada air P_air = P₀ + ρ_ag h_air

Kesalahan relatif hasil pengukuran tekanan hidrostatik:

∆P_air=

|

∆ρair

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah : PF =

|

Pair ± ∆Pair

|

N/ m

∆ρ_gliserin =

|

∆m

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah : PF =

|

ρgliserin ± ∆ρgliserin

|

kg/ m3 = |12,7 ± 0,6|102 kg/ m3

b. Ketinggian permukaan gliserin pada pipa U

hg =

|

hg ±∆hg

|

=|5,00±0,05|10-2 m

c. Tekanan hidrostatik pada gliserin P_g = P₀ + ρ_gg h_g

Kesalahan relatif hasil pengukuran tekanan hidrostatik:

∆Pg=

|

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

PF =

|

Pg ± ∆Pg

|

N/ m

Sehingga:

KR =∆ρminyak ρminyak

×100 %=45,50

890 ×100 % = 5,1% = 3 angka berarti

DK = 100% - KR = 100% - 5,1% = 94,9% Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah : PF =

|

ρminyak ± ∆ρminyak

|

kg/ m

3

= |890 ± 46| kg/ m3

b. Ketinggian permukaan minyak pada pipa U

´

h_m = h1+ h2 + h3

3 c m

´

h_m = ( 3,60 + 3,60 + 3,70 ) c m

3 = 3,67 cm = 3,67 × 10

-2_m

Ketidakpastian Mutlak tinggi:

∂₁=

_|

h₁- h´_m

_|

= |3,60 - 3,67 | = 0,07 cm

∂₂=

_|

h₂- _h´

m

|

= |3,70 - 3,67 | = 0,03 cm

∂₃=

_|

h₃- h´_m

_|

= |3,70 - 3,67 | = 0,03 cm

Maka :

∆hm = ∂maks= ∂1= 0,07 cm = 0,07 × 10-2m Kesalahan Relatif :

KR =∆hm hm

× 100 % = 0,07 × 10-2

3,67 × 10-2 × 100 % = 1,9 % = 3 AB DK = 100% - KR = 100% - 1,9% = 98,1%

Hasil Pengukuran :

hm =

|

hm ±∆hm

|

=|3,67±0,07|10-2 m

c. Tekanan hidrostatik pada minyak P_m = P₀ + ρ_mg h_m

Pm = 1 × 105 N/ m2+

(

890 × 10 × 3,67 × 10-2

)

N/ m2 Pm = 1 × 105 N/ m2+ 326,63 N/ m2

Pm = 1 × 105 N/ m2+ 0,003266 × 105 N/ m2 Pm=1,003266 × 10

5 N/ m2

∆Pm=

|

Maka pelaporan fisika hasil pengukuran adalah :

PF =

|

Pm ± ∆Pm

|

N/ m 2

= |1,0 ± 0,1| 105 N/ m2

Data yang telah dianalisis diatas dapat disajikan dalam tabel perbandingan antara massa jenis dengan tekanan hidrostatik sebagai berikut :

Tabel 5. Perbandingan Massa Jenis Zat Cair dengan Tekanan Hidrostatik No Jenis Zat Cair Massa Jenis : ρ

m × g ~ kg

kg ×m s2 ~ kg m

s2 = a (percepatan)

Jadi untuk mengubah tanda ( ~) menjadi tanda (=) , dibutuhkan konstanta yaitu konstanta percepatan gravitasi, sehingga menghasilkan persamaan: P = Cρh . Dimana nilai C = g, sehingga persamaannya menjadi: P =

E. Grafik Hubungan Kedalaman dengan Tekanan Hidrostatik

Dengan menggunakan hasil analisis data dari bagian (B), maka diperolehlah grafik hubungan kedalaman terhadap tekanan hidrostatik berikut.

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

f(x) = 9599.78x + 100000.01 R² = 1

Hubungan Kedalaman Terhadap Tekanan Hidrostatik

Tekanan Sehingga jika m dibulatkan, maka dapat didapatkan :

ρg = m = tan α = 9600

pula tekanan hidrostatik. Dari grafik ini pula terlihat bahwa nilai tangen α sama dengan nilai ρg. Sehingga bisa dikatakan bahwa rumus P = ρg h adalah benar. Rumus ini juga dapat diganti dengan P = tangen α . h.

PEMBAHASAN

Pada praktikum tekanan hidrostatik ini dilakukan dua kegiatan. Kegiatan pertama kita membandingkan hubungan antara kedalaman dengan tekanan hidrostatik. Kegiatan kedua membandingkan antara massa jenis dengan tekanan hidrostatik. Pada kegiatan pertama didapat hasil pengukuran tekanan pada

kedalaman |0,93±0,07|10-2_{m , sebesar}

1,000893 × 105 N/m2_{, pada} kedalaman |1,63±0,07|10-2 _{m, sebesar 1,001565 × 10}5 _N/m2_{, pada}

kedalaman |2,20±0,05|10-2 m, sebesar 1,002112 × 105 _N/m2_{, pada} kedalaman |3,30±0,05|10-2 m, sebesar 1,002112 × 105 _N/m2_{, pada}

kedalaman |4,13±0,07|10-2 m, sebesar 1,003965 × 105 _N/m2_{, pada} kedalaman |5,23±0,07|10-2 m, sebesar 1,005021 × 105 _N/m2_{, dan kedalama}

|6,20±0,05|10-2 _{m, sebesar}

1,005952 × 105 N/m2_{. Namun ketika hasil} perhitungan tekanan hidrostatik di atas memperhitungkan nilai kesalahan relatif pada masing-masing perhitungan tekanan, maka akan diperoleh tekanan yang

semuanya sama besar, yakni |1,0 ± 0,1| 105 N/ m2 . Dari hasil diatas dapat dikatakan bahwa semakin besar kedalaman maka semakin besar pula tekanan hidrostatik yang dihasilkan. Jadi kedalaman berbanding lurus dengan tekanan.

Pada kegiatan kedua didapat hasil pada jenis zat cair air yang massa

jenisnya sebesar |960 ± 49| kg/m3 _{didapat tekanan sebesar 1,004003 × 10}5 N/m2_{, pada jenis zat cair gliserin yang massa jenisnya sebesar |12,7 ± 0,6|10}2

kg/m3 _{didapat tekanan sebesar 1,006335 × 10}5 _N/m2_{, pada jenis zat cair}

semakin besar massa jenis maka semakin besar pula tekanan hidrostatik yang dihasilkan. Jadi massa jenis berbanding lurus pula dengan tekanan.

Dari hasil analisis data, terlihat dengan jelas bahwa tekanan yang dialami oleh benda yang berada dalam zat cair ( tekanan hidrostatik ) dipengaruhi oleh massa jenis fluida dan kedalaman. Tekanan yang dialami oleh benda akan berbanding lurus dengan massa jenis fluida dan tekanan hidrostatik. Semakin besar massa jenis fluida, akan semakin besar pula tekanan yang dialami oleh benda, sebaliknya semakin kecil massa jenis fluida akan semakin kecil pula tekanan yang dialami oleh benda. Sama halnya dengan kedalaman, semakin besar kedalaman maka tekanan akan semakin besar pula, sebaliknya semakin kecil kedalaman maka tekanan akan semakin kecil pula. Rumus dari tekanan yang

dialami oleh benda di dalam zat cair dapat dituliskan : P = P0 +ρgh , dengan P_{0 adalah tekanan atmosfir yang besarnya 1 × 10}5

N/ m2 , ρ adalah massa jenis zat yang memiliki satuan kilogram per meter kubik (kg / m3) , g

adalah percepatan gravitasi yang besarnya konstan yaitu 10 m/ s2 , dan h adalah kedalaman yang memiliki satuan meter (m). Karena tangent α=ρg , maka tekanan dapat pula dihitung dengan rumus P = tangen α .h. untuk membuat tekanan sebanding dengan massa jenis kali kedalaman, maka dibutuhkan dimensi lain yaitu percepatan, dalam hal ini adalah percepatan gravitasi.

SIMPULAN DAN DISKUSI

DAFTAR RUJUKAN

Giancolli. 2001(terjemahan Yuhliza Hanum). Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Erlangga: Jakarta.

Halliday, Resnick, dan Walker. 2010 (terjemahan Tim Pengajar Fisika ITB). Fisika Dasar Edisi 7 Jilid 1. Erlangga: Jakarta.

Herman dan Asisten LFD. 2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 1. Universitas Negeri Makassar: Makassar.