Tekanan Hidrostatis dan Contoh Penerapan dalam Kehidupan Sehari-hari
Pernahkah kamu mengisi suatu wadah dengan air, kemudian mencelupkan tangan ke dalamnya? Semakin dalam tanganmu tercelup, akan semakin terasa tekanannya. Itu lah yang disebut tekanan hidrostatis. 🚿
Tekanan ini dapat muncul akibat berat air yang ada di atasnya, sehingga semakin dalam posisinya, tekanannya pun akan semakin besar. Fenomena tersebut tidak hanya ditemukan di ember saja, tetapi juga hal-hal yang sering kita temui di sekitar.
Apa saja contoh penerapan tekanan hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari? Yuk, cari tahu!
Daftar Isi
Daftar Isi
Tekanan Hidrostatis dan Contoh Penerapannya
Apa itu Tekanan Hidrostatis?
Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang disebabkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu. 🤽
Artinya, setiap zat cair dapat memberikan tekanan yang besar kecilnya tekanan tergantung seberapa dalam letak titik tersebut dari permukaan cairan.
Rumus Tekanan Hidrostatis
P = ρ x g x h
P = tekanan hidrostatis (N/m³) atau (Pa)
ρ (rho) = massa jenis (kg/m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = tinggi (m) diukur dari permukaan zat cair
Masih bingung dengan penerapan rumusnya saat menghitung tekanan hidrostatis?
Bayangkan P seperti tekanan (misalnya dorongan air), sedangkan ρ adalah berat jenis zat cair (air, minyak, atau cairan yang lain.), g merupakan gaya gravitasi bumi yang membuat benda jatuh ke bawah, dan h adalah kedalaman air.
Apabila air semakin dalam (menunjukkan h yang semakin besar), maka tekanannya juga akan bertambah besar.
Faktor-Faktor yang Berpengaruh pada Tekanan Hidrostatis
Terdapat beberapa faktor yang menentukan besar tekanan hidrostatis, yaitu:
1. Massa jenis zat cair (ρ)
Massa jenis zat cair berbanding lurus dengan tekanan hidrostatis. Jika massa jenis suatu zat cair semakin besar, maka tekanan hidrostatisnya juga akan besar. Contohnya, air laut memiliki tekanan lebih besar dibandingkan air tawar di kedalaman yang sama.
2. Kedalaman zat cair (h)
Kedalaman zat cair sangat berpengaruh pada tekanan hidrostatis. Semakin jauh jarak titik pada zat cair jika dihitung dari permukaan zat cair, maka tekanan hidrostatisnya akan semakin kuat. Ini lah salah satu alasan berenang di dasar kolam terasa lebih “berat” dibandingkan berenang di dekat permukaan.
3. Percepatan gravitasi (g)
Tekanan hidrostatis juga dipengaruhi percepatan gravitasi. Daerah dengan gravitasi lebih besar akan menghasilkan tekanan hidrostatis yang lebih tinggi. Tapi, di bumi nilainya relatif tetap sekitar 9,8 m/s².
Contoh Penerapan Tekanan Hidrostatis dalam Kehidupan
Simak contoh-contoh penerapan tekanan hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari berikut ini:
1. Pembuatan Lubang Kuras Bak Mandi
Apakah kamu memiliki bak mandi yang memiliki lubang kuras di bagian bawah? Ternyata, ada alasan mengapa lubang tersebut tidak dibuat di bagian atas.
Selain agar lebih mudah dibersihkan, pembuatan lubang di bagian bawah juga akan memudahkan proses pengurasan. Karena tekanan air di bagian bawah lebih besar, air akan lebih mudah mengalir keluar sehingga tidak ada yang tersisa saat bak mandi dikuras.
2. Bagian Dasar Bendungan yang Tebal
Jika pernah melihat bendungan, ternyata struktur pembuatan dindingnya membutuhkan pertimbangan khusus. Pada bagian dasar bendungan, dindingnya lebih tebal dibandingkan dinding bendungan bagian atas.
Hal ini dikarenakan tekanan zat cair di bagian bawah bendungan lebih besar dibandingkan bagian atas. Oleh karena itu, agar bendungan tidak jebol atau retak, bagian dinding bawah didesain tebal agar kuat.
3. Dispenser Galon Air
Saat kamu membuka kran dispenser, air dari dalam galon akan langsung turun ke dalam wadah yang sudah kamu siapkan.
Hal ini dapat terjadi karena ada tekanan air dari atas yang mendorong air dalam galon keluar.
4. Selang Air pada Toren
Jika kamu pernah melihat toren yang diletakkan di tempat tinggi kemudian dihubungkan dengan selang yang mengarah ke kamar mandi, kamu bisa melihat fenomena tekanan hidrostatis.
Semakin tinggi posisi toren dari tanah, akan semakin kencang pula air yang keluar dari ujung selang. Ini lah yang menjadi pertimbangan orang-orang menaruh toren di atas rumah atau bagian yang lebih tinggi dari rumah.
5. Akuarium Ikan
Ternyata, penerapan prinsip tekanan hidrostatis juga ditemukan pada pembuatan akuarium ikan. Agar bisa menahan tekanan air, bagian kaca harus kuat. Selain itu, ukuran kaca dan sambungan akuarium dirancang sesuai ketinggian air serta tidak asal-asalan.
6. Desain Kolam Renang
Kolam renang yang terisi air akan mendapatkan tekanan besar dari air. Semakin dalam suatu kolam, tekanan air di bawahnya akan semakin besar.
Prinsip tekanan hidrostatis diterapkan dengan membuat desain dinding kolam renang, baik pemilihan material maupun pondasinya diatur berdasarkan kedalaman agar kokoh.
7. Kapal Selam
Semakin dalam suatu kapal selam menyelam, maka semakin besar pula tekanan luarnya bekerja pada tubuh kapal selam.
Agar kapal selam tidak hancur dan tetap kuat saat berada di kedalaman, pembuatan bodinya harus dipertimbangkan.
8. Menara Air pada Gedung Tinggi
Penyimpanan air pada menara atau gedung tinggi memiliki tekanan yang besar, sehingga air tersebut dapat dialirkan ke banyak lantai di bawahnya tanpa memerlukan bantuan pompa besar. Lebih efektif dan hemat energi, bukan?
9. Sumur Bor
Tekanan air yang terdapat di dasar sumur besar karena berat air yang ada di atasnya. Oleh karena itu, diperlukan pompa air yang kuat agar bisa mengangkat air ke permukaan tanah.
Eksperimen Sederhana Tentang Tekanan Hidrostatis
Agar semakin paham dengan prinsip-prinsip tekanan hidrostatis, terdapat beberapa percobaan fisika tema materi hidrostatis yang dapat kamu coba di rumah.
1. Percobaan Botol Berlubang dengan Variasi Tinggi
Tujuan eksperimen: Membuktikan bahwa tekanan air bertambah seiring kedalaman.
Alat dan bahan:
- 1 botol plastik bekas air mineral (1,5 liter)
- Air secukupnya
- Paku atau jarum (untuk membuat lubang)
- Ember / baskom untuk menampung air
Cara kerja:
- Lubangi botol pada tiga tempat dengan ketinggian berbeda (atas, tengah, dan bawah botol).
- Tutup semua lubangnya menggunakan jari.
- Isi botol dengan air sampai penuh.
- Lepas semua tutup lubang secara bersamaan dan perhatikan air yang keluar dari tiap lubang.
Hasil pengamatan:
Lubang paling bawah menyemburkan air paling jauh.
Lubang tengah menyemburkan air sedang.
Lubang paling atas menyemburkan air paling pendek.
Tekanan air meningkat seiring kedalaman (h). Lubang di bawah memiliki kolom air paling tinggi di atasnya, sehingga tekanannya paling besar. Hasil ini sesuai rumus: P = ρ × g × h yang menunjukkan bahwa h sebanding dengan P.
2. Percobaan Kantong Plastik Bocor
Tujuan: Menunjukkan bahwa tekanan air dalam plastik dapat menahan air agar tidak langsung bocor.
Alat dan bahan:
- 1 kantong plastik bening ukuran sedang
- Air
- Beberapa pensil runcing
Cara kerja:
- Isi plastik dengan air sampai ¾ penuh.
- Pegang plastik dengan tangan.
- Tusukkan pensil menembus plastik perlahan (jangan cabut pensilnya).
- Lihat apa yang terjadi
Hasil pengamatan:
- Air tidak keluar dari lubang yang ditusuk pensil.
- Alasannya, tekanan air di dalam plastik bekerja ke segala arah dan membuat plastik menekan rapat di sekitar pensil. Jadi, air tetap tertahan karena tekanan hidrostatis di dalam plastik menjaga keseimbangan gaya. Jika pensil dicabut, air akan keluar dengan deras karena tidak ada yang menahan tekanan air.
Contoh Soal Tekanan Hidrostatis
Berikut ini contoh soal tekanan hidrostatis untuk menguji pemahamanmu.
Soal 1
Sebuah kolam renang dengan kedalaman 2 meter diisi air. Di dalam kolam tersebut terdapat dua titik, yaitu titik X pada kedalaman 0,5 meter dan titik Y pada kedalaman 1,5 meter.
Apabila massa jenis air adalah 1000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², maka perbandingan tekanan di titik Y terhadap titik X adalah…
A. 1 : 2
B. 2 : 1
C. 3 : 1
D. 1 : 3
Jawaban: C. 3 : 1
Pembahasan:
Rumus tekanan hidrostatis: P=ρgh
Tekanan di titik X: Px = 1000 x 10 x 0,5 = 5000 Pa
Tekanan di titik Y: Py = 1000 x 10 x 1,5 = 15000 Pa
Perbandingan Py : Px = 15000 : 5000 = 3 : 1
Tekanan di titik Y tiga kali lebih besar dibandingkan titik X karena lebih dalam.
Soal 2
Perhatikan pernyataan berikut:
1.Dinding bendungan bagian bawah dibuat lebih tebal.
2.Lubang penguras bendungan dibuat di bagian tengah.
3.Tekanan air paling besar terdapat di permukaan.
4.Dasar bendungan menahan tekanan terbesar.
Pernyataan yang benar terkait penerapan tekanan hidrostatis adalah….
A. 1 dan 2
B. 1 dan 4
C. 2 dan 3
D. 3 dan 4
Jawaban: B. 1 dan 4
Pembahasan:
(1) Benar → semakin dalam, tekanan makin besar → dinding bawah harus tebal.
(2) Salah → lubang penguras justru dibuat di bawah, bukan tengah, agar air bisa keluar semua.
(3) Salah → tekanan paling besar di bawah, bukan di permukaan.
(4) Benar → dasar bendungan menerima tekanan paling besar karena berada di kedalaman maksimal.
Penutup
Setelah membaca penjelasan tentang tekanan hidrostatis beserta contoh-contohnya, apakah kamu semakin paham? Ternyata tekanan hidrostatis sangat penting dalam kehidupan sehari-hari.
Jika tertarik untuk tahu lebih banyak tentang peristiwa fisika dalam kehidupan sehari-hari, kamu bisa mendapatkannya di blog Mamikos. Ada juga informasi update tentang dunia pelajar dan mahasiswa. Semoga bermanfaat! 📚
Referensi:
Tekanan Hidrostatis : Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal [Daring]. Tautan: https://www.gramedia.com/literasi/tekanan-hidrostatis/
Tekanan Hidrostatis: Rumus, Penjelasan Konsep, dan Kaitannya dengan Bejana Berhubungan | Fisika Kelas 8 [Daring]. Tautan: https://www.ruangguru.com/blog/tekanan-hidrostatis
Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu: