– Sifat hidrostatik cairan tidak konstan dan faktor utama yang mempengaruhinya secara sederhana adalah istilah terkait dengan massa jenis cairan dan gravitasi lokal. Jumlah massa jenisa cairan dan gravitasi lokalperlu diketahui untuk menentukan tekanan hidrostatik dari cairan tertentu.
Tekanan yang diberikan oleh cairan sebagai akibat dari energi potensialnya, dan mengabaikan energi kinetiknya, tekanan hidrostatik sering digunakan untuk membedakan tekanan sebenarnya dari tekanan osmotik atau untuk menekankan variasi tekanan dalam cairan karena efek gravitasi. Tekanan yang diberikan oleh cairan ketika sedang dalam keadaan diam. Ketinggian kolom cairan, massa jenis cairan berbanding lurus dengan tekanan hidrostatik.
Pengertian Tekanan Hidrostatik
Tekanan hidrostatik secara sederhana adalah istilah terkait dengan tekanan yang diberikan oleh cairan pada kesetimbangan pada suatu titik tertentu dalam cairan, karena gaya gravitasi. peningkatan tekanan hidrostatik sebanding dengan kedalaman diukur dari permukaan karena berat meningkatkan cairan mengerahkan gaya ke bawah dari atas. Rumus untuk menghitung tekanan hidrostatik dalam kolom cairan dalam satuan SI adalah:
Tekanan hidrostatik (Pa, N / m2) = Tinggi (m) x massa jenis (kg / m3) x gravitasi(m / s2)
Massa jenis cairan akan bervariasi sesuai dengan perubahan suhu sehingga ini sering dikutip bersama, misalnya massa jenis H2O @ 4 derajat C.
Contohnya secara sederhana adalah istilah terkait dengan penggunaan tekanan tekanan hidrostatik untuk mengkonversi energi kinetik dalam penstock dari pembangkit listrik tenaga air untuk menghasilkan listrik pada pelton roda turbin.
Gravitasi lokal tergantung pada posisi lintang dan ketinggian di atas permukaan laut.
Untuk kenyamanan standar yang paling umum untuk menghitung digunakan gravitasi 9,80665 m / s2. Massa jenis air murni pada suhu 4 derajat C sangat dekat dengan 1000 kg / m3 dan karena ini telah diadopsi sebagai standar massa jenis air. Alasan lain untuk pentingnya memilih 4 derajat C secara sederhana adalah istilah terkait dengan bahwa hal itu sangat dekat dengan suhu air saat mencapai massa jenis maksimum.
Singkatnya tekanan hidrostatik secara sederhana adalah istilah terkait dengan metode yang sangat nyaman untuk berhubungan tekanan untuk ketinggian cairan tetapi mereka bukan satuan tekanan absolut dan tidak selalu jelas berapa massa jenis/ suhu yang telah diasumsikan dalam derivasi mereka, jadi sangat berhati-hati ketika menggunakan mereka untuk tingkat pengukuran presisi tinggi. Bahkan beberapa lembaga yang mencegah penggunaan mereka karena alasan yang telah disebutkan di atas.
Tekanan hidrostatis (ketika fluida dalam keadaan diam) pada suatu titik kedalaman berapapun tidak dipengaruhi berat air, luasan permukaan air, maupun bentuk bejana air, akan tetapi berdasarkan luasan objek yang menerimanya atau kedalaman ukur. Tekanan hidrostatis menekan ke seluruh arah dan secara sederhana adalah istilah terkait dengan gaya yang diberikan pada luasan yang diukur ataupun bisa dihitung berdasarkan kedalamaan objeknya dengan persamaan
Maka semakin besar jarak titik ukur dengan permukaan air, akan semakin besar juga tekanan hidrostatis pada titik tersebut. Fenomena ini bisa dilihat pada gambar dibawah dimana semakin besar ketinggian air, maka akan semakin besar pula tekanan hidrostatis di dasar bejana. Akibatnya, air akan muncrat lebih jauh pada bejana sebelah kanan karena tekanan yang lebih tinggi dibandingkan bejana di sebelah kiri.
Keterangan:
ρ yaitu berat jenis air (untuk air tawar, ρ = 1.000 kg/m3)
h yaitu titik kedalaman yang diukur dari permukaan air
g yaitu besar percepatan gravitasi (percepatan gravitasi di permukaan bumi sebesar g=9,8 m/s2)
Rumus diatas difungsikan untuk mengetahui nilai tekanan hidrostatis pada bejana tertutup (misalnya: tekanan pada titik tertentu pada air di dalam botol tertutup, tangki air atau tong air yang tertutup).
Jika ingin menghitung besar total tekanan pada suatu titik di bawah permukaan air pada tempat terbuka seperti misalnya pada danau dan laut dan segala kontainer/wadah terbuka, maka perlu menambahkan besar tekanan atmosfer pada perhitungan. Sehingga, total tekanan hidrostatis pada kondisi terbuka secara sederhana adalah istilah terkait dengan sama dengan tekanan hidrostatis air pada titik tersebut ditambah besar tekanan yang bekerja pada permukaan air yang dirumuskan dengan:
Agar lebih dapat mudah di pahami, berikut beberapa contoh soal tekanan hidrostatis beserta pembahasannya
Contoh Soal 1
Seekor ikan berenang diakuarium. Ikan tersebut berada 50 cm dari permukaan akuarium. Berapakah tekanan hidrostatis yang diterima ikan?
(massa jenis air = 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2)
Pembahasan :
Diketahui : h = 50 cm = 0,5 m
ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2
Ph = ρ.g.h
Ph = 1000 x 10 x 0,5
Ph = 5000 Pa.
Maka, tekanan hidrostatis yang diterima ikan secara sederhana adalah istilah terkait dengan 5000 pascal.
Contoh Soal 2
Tekanan atmosfer permukaan air laut sebesar 1,01 x 105 Pa. mengapa kita tidak merasakan tekanan atmosfer menekan tubuh kita?
a) Gaya gravitasi meniadakan rasa adanya tekanan
b) Kita telah terbiasa dengan tekanan atmosfer sejak kita lahir
c) Cairan pada tubuh kita menekan keluar tubuh dengan gaya yang sama besar
d) Besar tekanan atmosfer dianggap nol karena gravitasi
Jawab :
Jawaban yang benar yaitu C.
Darah dan cairan yang ada pada tubuh manusia memberikan tekanan yang sama besar dengan tekanan atmosfer keluar tubuh. Karena tekanan yang menekan keluar di dalam tubuh sama dengan tekanan atmosfer yang menekan tubuh, maka kita tidak merasakan adanya tekanan atmosfer yang menekan tubuh kita
Contoh Soal 3
Tekanan hidrostatis pada titik suatu kedalaman air bergantung pada:
a) Semua jawaban di atas
b) Luas permukaan
c) Jarak terhadap permukaan air
d) Berat total
Jawaban :
Jawaban yang benar yaitu C.
Sesuai dengan formula tekanan hidrostatis P(hidro) = ρ g h, maka yang mempengaruhi besarnya tekanan ialah jarak terhadap permukaan air dan massa jenis fluida tersebut. (air laut mempunyai massa jenis yang sedikit lebih besar dibanding air tawar)
Artikel lainnya:
- Pengertian Gradien Konsentrasi