Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu.

Pernahkah kamu menyelam? Saat menyelam, kita mungkin merasakan adanya peningkatan tekanan yang diberikan oleh air ke tubuh saat posisi menyelam semakin jauh ke dalam air.

Adanya peningkatan tekanan yang dirasakan oleh tubuh ini disebabkan oleh tekanan hidrostatis yang berasal dari cairan di sekitar.

Pengertian Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang berasal dari gaya yang ada pada liquid atau zat cair ke semua arah pada bidang tekan dengan luas tertentu dan di kedalaman tertentu yang sedang diukur.

Tekanan ini diberikan oleh semua jenis zat cair dengan besaran yang dipengaruhi oleh kedalaman.

Apabila kedalaman semakin bertambah, maka tekanan hidrostatis yang diberikan oleh zat cair juga semakin besar. Oleh karena itu, tekanan yang diterima benda di permukaan kolam akan jauh lebih kecil dibandingkan di dasar kolam.

Perbedaan besar tekanan yang diterima benda ini dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Adanya gaya gravitasi yang menarik partikel air menyebabkan partikel air yang berada di bawah akan tertekan oleh partikel air yang ada di atasnya.

Setiap partikel air akan menekan ke bawah hingga dasar air yang menyebabkan tekanan yang diterima lebih besar apabila posisi kedalaman semakin bertambah.

Sifat-Sifat Tekanan Hidrostatis

1. Tekanan hidrostatis yang diterima oleh benda dari zat cair di kedalaman berapapun tidak dipengaruhi oleh luasan permukaan air, bobot air serta bentuk dari bejana air.
2. Sifat tekanan hidrostatis dari zat cair akan menekan ke segala arah secara merata.
3. Semakin dalam jarak titik pengamatan yang diukur dari permukaan air, tekanan hidrostatis yang diterima benda semakin besar. Sebaliknya, tekanan akan semakin kecil apabila jarak titik pengamatan yang diukur semakin dekat ke permukaan air.
4. Semakin besar ketinggian air, maka tekanan yang diberikan ke benda semakin besar.

Baca Juga: Tekanan Udara

Rumus Tekanan Hidrostatis

Besar tekanan hidrostatis yang diberikan oleh zat cair dipengaruhi massa jenis zat cair, kedalaman benda yang sedang diamati serta gaya gravitasi.

Sehingga pada zat cair yang lebih kental (memiliki massa jenis lebih besar), maka tekanan yang diberikan oleh zat cair pun semakin besar.

Berikut adalah persamaan untuk mencari besar tekanan hidrostatis:

Phidro = ρ x g x h

Keterangan:

Phidro = Tekanan hidrostatis yang diterima benda, satuan yang digunakan bisa Pascal (Pa) ataupun Newton per meter kuadrat (N/m2). Apabila satuan yang digunakan atm, maka 1 Pa sama dengan 1 atm.

Ρ = Massa jenis zat cair, apabila zat cair yang digunakan berupa air tawar biasa, maka massa jenisnya 1000 kg/m3.

G = Besar percepatan gravitasi, rata-rata percepatan gravitasi di permukaan bumi sebesar 9,8 m/s2.

H = Titik kedalaman zat cair yang diukur dari permukaan (meter).

Apabila wadah air yang diamati merupakan wadah atau tempat terbuka seperti pada laut dan danau, maka tekanan atmosfer harus ditambahkan ke dalamnya.

Hal ini dikarenakan udara yang ada di atas permukaan air juga turut berperan menambah tekanan ke permukaan air yang diterima suatu titik di dalam wadah air.

Persamaan tekanan hidrostatis pada bejana terbuka menjadi:

Ptotal = Patm + Phidro
Ptotal = Patm + (ρ x g x h)

Apabila tekanan atmosfer yang digunakan merupakan tekanan udara standar di permukaan laut, maka nilainya sebesar 1,01 x 10⁵ Pascal.

Contoh Tekanan Hidrostatis

Prinsip tekanan hidrostatis banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu penerapan prinsip tekanan zat cair ini adalah perancangan dan pengoperasian kapal selam serta pada dunia snorkeling atau menyelam.

1. Prinsip Kerja Tekanan Hidrostatis pada Kapal Selam

Saat kapal selam masuk semakin jauh dari permukaan air, maka kapal selam akan menghadapi tekanan yang semakin tinggi dari muka air.

Agar kapal selam tetap dapat masuk jauh ke dasar laut, maka tekanan hidrostatis pada kapal selam harus dinaikkan. Cara menaikkan tekanan tersebut dilakukan dengan cara mengisi air laut lebih banyak ke dalam kapal.

Sebaliknya, apabila kapal selam yang berada jauh di dasar laut ingin kembali ke permukaan laut, maka tekanan hidrostatis yang ada pada kapal harus diturunkan.

Cara menurunkan tekanan dilakukan kapal selam dengan cara mengeluarkan air laut yang disimpan di dalam kapal sebelumnya.

2. Prinsip pada Dunia Snorkeling atau Menyelam

Saat menyelam jauh ke dalam laut, penyelam perlu memperhatikan batas aman indera pendengaran terhadap tekanan yang berasal dari luar.

Hal ini dikarenakan indera pendengaran adalah salah satu organ tubuh yang sangat sensitif terhadap tekanan.

Sehingga perlu diperhitungkan dengan seksama berapa tekanan hidrostatis yang diterima penyelam di kedalaman tertentu bawah air.

Umumnya penyelam akan dilengkapi oleh alat pelindung telinga untuk mencegah terjadinya kerusakan.

Baca Juga: Tekanan Gas

Contoh Soal Tekanan Hidrostatis

Seorang penyelam berenang jauh dari permukaan air danau hingga berada sekitar 5 m dari permukaan air. Berapakah tekanan hidrostatis yang diterima oleh penyelam tersebut? Diketahui massa jenis air 1000 kg/m³ serta percepatan gravitasi bumi di tempat tersebut adalah 10 m/s².

Diketahui:

Ρ = 1000 kg/m³
g = 10 m/s²
h = 5 m

Jawab:

Phidro = ρ x g x h
Phidro = 1000 x 10 x 5
Phidro = 50.000 Pa

Sehingga tekanan yang diberikan oleh zat cair kepada penyelam adalah sebesar 50.000 Pa.

Persamaan Tekanan Hidrostatis

Besar tekanan hidrostatis dirumuskan dengan:

Phidro = ρ x g x h

Apabila pengukuran dilakukan pada bejana terbuka, maka Ptotal yang diterima di suatu titik bejana berisi zat cair dirumuskan dengan:

Ptotal = Phidro + Patm

Berdasarkan rumus di atas, maka dapat disimpulkan sifat persamaan tekanan zat cair berupa:

1. Tekanan hidrostatis yang diterima suatu benda di dalam zat cair sebanding dengan besar massa jenis zat cair, percepatan gravitasi di tempat tersebut dan kedalaman benda di dalam zat cair. Kedalaman benda diukur dari permukaan air ke titik benda tersebut berada.
2. Apabila ada seseorang yang berdiri di tepi sungai, maka tekanan total yang diterima orang tersebut sama dengan besar tekanan atmosfer. Sehingga Ptotal = Patm.
3. Apabila ada seseorang yang menyelam pada kedalaman h1 yang diukur dari permukaan danau, maka Ptotal yang diterima orang tersebut sebesar: Ptotal = ρ x g x h1 + Patm.
4. Semakin dalam seseorang menyelam jauh dari permukaan air, maka Phidro yang dirasakan orang tersebut semakin besar.
5. Saat berada di daerah dengan tekanan sebesar tekanan atmosfer, kita tidak akan merasakan adanya tekanan yang menekan tubuh dikarenakan cairan di dalam tubuh juga turut memberikan gaya dengan besar yang sama namun dengan arah keluar tubuh.

Memahami prinsip tekanan hidrostatis sangat penting mengingat dalam kehidupan sehari-hari, kita banyak berinteraksi dengan cairan, baik cairan di wadah terbuka maupun di wadah tertutup.

Dalam pembangunan waduk misalnya, ahli teknik sipil harus memperhitungkan dengan seksama tekanan zat cair. Demikian materi singkat dari kami dosenmuda.id semoga bermanfaat!

Originally posted 2022-03-06 12:43:37.