Hidrostatika yakni ilmu yang mempelajari wacana fluida yang tidak mengalir / tidak bergerak / statis. Kajiannya meliputi semua kondisi fluida dalam keadaan kesetimbangan yang stabil.
Massa Jenis dan Tekanan dalam Fuida Statis
a. Massa Jenis
massa jenis suatu materi yang homogen didefinisikan sebagai massa materi tersebut persatuan volumenya
keterangan :
m = massa benda ( kg )
V = volume benda ( m3)
b. Tekanan
tekanan dinyatakan sebagai gaya yang bekerja per satuan luas
keterangan :
P = tekanan ( N.m-2)
F = gaya tekan ( N )
A = luas permukaan ( m3)
c. Tekanan Hidrostatika
Zat cair / fuida dalam keadaan membisu ( statis ) menghasilkan tekanan yang sama untuk semua titik-titik yang mempunyai kedalaman yang sama yang disebut tekanan hidrostatika. Tekanan tersebut timbul untuk mengimbangi berat fluida yang ada di atasnya yang dirumuskan sebagai berikut :
keterangan :
Ph = tekanan hidrostatika ( N.m-2)
g = percepatan grafitasi ( m.s-2), besar percepatan grafitasi biasanya 10 m.s-2 atau 9,8 m.s-2
h = kedalaman ( m )
apabila fluida terletak pada daerah yang terbuka atau berafiliasi dengan udara luar maka fluida tersebut juga akan mendapat tekanan udara / atmosfer ( Po ). Suatu titik di dalam fluida dengan kedalaman tertentu mempunyai tekanan total / mutlak yang dirumuskan :
tekanan atmosfer terkadang ditulis dalam satuan atm sedangkan tekanan hidrostatika dalam N.m-2 maka harus dijadikan dalam satuan yang sama.
1 atm = 1.105 N.m-2
Soal dan Pembahasan
Soal No. 1
Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air.
Jika massa jenis air 1000 kg/m3 , percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan tekanan udara luar 105 N/m, tentukan :
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) tekanan total yang dialami ikan
Pembahasan
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) tekanan total yang dialami ikan
Soal No. 2
Seorang anak hendak menaikkan kerikil bermassa 1 ton dengan alat menyerupai gambar berikut!
Jika massa jenis air 1000 kg/m3 , percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan tekanan udara luar 105 N/m, tentukan :
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) tekanan total yang dialami ikan
Pembahasan
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) tekanan total yang dialami ikan
Soal No. 4
Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang mempunyai massa jenis 0,75 gr/cm3 menyerupai ditunjukkan oleh gambar berikut!
Jika volume benda yang tercelup yakni 0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda tersebut!
Pembahasan
Gaya-gaya yang bekerja pada benda diatas yakni gaya berat yang berarah ke bawah dan gaya apung / gaya Archimides dengan arah ke atas. Kedua gaya dalam kondisi seimbang.
Soal No. 5
Seorang anak memasukkan benda M bermassa 500 gram ke dalam sebuah gelas berpancuran berisi air, air yang tumpah ditampung dengan sebuah gelas ukur menyerupai terlihat pada gambar berikut:
Jika percepatan gravitasi bumi yakni 10 m/s2 tentukan berat semu benda di dalam air!
Pembahasan
Data :
mb = 500 g = 0,5 kg
mf = 200 g = 0,2 kg
Berat benda di fluida (berat semu) yakni berat benda di udara dikurangi gaya apung (Archimides) yang diterima benda. Besarnya gaya apung sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan yaitu berat dari 200 ml air = berat dari 200 gram air (ingat massa jenis air = 1 gr/cm3 = 1000 kg/m3).
Demikian Semoga bermanfaat.
EmoticonEmoticon