Contoh Soal Tekanan Hidrostatis beserta Cara Menghitungnya Lengkap
Contoh Soal Tekanan Hidrostatis beserta Cara Menghitungnya Lengkap — Materi tentang Tekanan Hidrostatis merupakan salah satu materi yang akan kita temui saat mempelajari Fisika di kelas 8 SMP.
Tekanan Hidrostatis merupakan bagian dari materi fluida. Tempo hari Mamikos pernah membahas mengenai Hukum Archimedes, kali ini Mamikos akan memfokuskan pembahasan pada Tekanan Hidrostatis.
Kamu juga dapat mempelajari langsung contoh soal tekanan hidrostatis yang Mamikos hadirkan bersama cara menghitungnya. Jadi, simak sampai akhir, ya!
Tekanan Hidrostatis
Daftar Isi
Daftar Isi
Sebelum kita mempelajari contoh soal tekanan hidrostatis, mari kita pelajari lebih dahulu mengenai pengertian tekanan hidrostatis. Apa itu tekanan hidrostatis?
Menurut Tim Smart Nusantara pada “Strategi Kuasai Fisika SMA/MTs Kelas VII, VIII, IX” (2017), tekanan pada zat cair dibagi menjadi dua yaitu tekanan hidrostatis, tekanan Archimedes, tekanan Pascal serta bejana berhubungan.
Tekanan hidrostatis didefinisikan sebagai tekanan yang diakibatkan oleh zat cair yang diam pada kedalaman tertentu.
Rumus Tekanan Hidrostatis
Setelah kamu mempelajari mengenai pengertiannya, maka kamu pasti penasaran bagaimana rumus tekanan hidrostatis.
Berikut rumus tekanan hidrostatis yang wajib kamu ketahui agar dapat mengerjakan contoh soal tekanan hidrostatis. Catat dan pahami, ya!
P = ρ⋅g⋅h
Keterangan
- P merupakan tekanan hidrostatis dengan satuan Pa atau N/M2
- ρ merupakan massa jenis dengan satuan kg/m3
- h merupakan tinggi atau kedalaman suatu wadah/bejana/kolam dengan satuan m
- g merupakan percepatan gravitasi dengan satuan m/s2
Contoh Soal Tekanan Hidrostatis Bagian 1
Soal 1
Kolam ikan yang bentuknya persegi panjang mempunyai panjang 3 meter, lebar 2 meter, serta tingginya 1 meter. Kolam itu berisikan air 200 liter (ρ = 1.000 kg/m³). Apabila g = 9,8 m/s², maka hitunglah:
a. Tekanan hidrostatis di dasar kolam (P)
b. Besarnya gaya hidrostatis di dasar kolam (F)
Pembahasan
Diketahui:
a. Tekanan Hidrostatis
Luas alas = panjang × lebar
Luas (A) = 3 m × 2 m = 6 m2
Volume air = 200 liter = 0,2 m³
Kedalaman air
h = v/A
h = 0,2 m3/6 m2
h = 0,033 m
Tekanan
P = ρ⋅g⋅h
P = 1000 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 0,033 m
P = 323,4 Pa
b. Gaya Hidrostatis
F = P⋅A
F = 323,4 Pa ⋅ 6 m2
F = 1940,4 N
Jadi tekanan hidrostatis di dasar kolam adalah sebesar 323,4 Pa sementara gaya hidrostatisnya adalah 1.940,4 N.
Soal 2
Suatu tangki diisi penuh air dengan massa jenis ρ=1000kg/m3. Hitunglah tekanan hidrostatis di kedalaman 10 meter dari permukaan air.
Pembahasan
P = ρ⋅g⋅h
P=1000 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 10 m
P=98000 Pa
Jadi, besar tekanan hidrostatis tangki tersebut adalah 98.000 Pa.
Soal 3
Suatu pipa diisi minyak yang memiliki massa jenis 800 kg/m³. Hitunglah tekanan hidrostatisnya apabila memiliki kedalaman 15 meter.
Pembahasan
P = ρ⋅g⋅h
P = 800 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 15 m
P=117600 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis pipa berisi minyak tersebut adalah 117.600 Pa.
Contoh Soal Tekanan Hidrostatis Bagian 2
Soal 4
Berapakah kedalaman air di dalam suatu kolam apabila tekanan hidrostatis yang terukur adalah sebesar 29.400 Pa dan massa jenis air yaitu 1000 kg/m³.
Pembahasan
P = ρ⋅g⋅h
h = P/ρ⋅g
h = 29400 Pa/1000 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2
h = 3 m
Soal 5
Terdapat dua keran yang dipasang pada ketinggian berbeda pada suatu bejana. Keran A dipasang pada ketinggian 2 meter sedangkan keran B dipasang pada ketinggian 4 meter.
Cairan yang digunakan untuk mengisi bejana tersebut memiliki massa jenis 900 kg/m³. Tentukan tekanan hidrostatis kedua keran tersebut.
Pembahasan:
Keran A
PA = ρ⋅g⋅hA
PA = 900 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 2 m
PA = 17640 Pa
Keran B
PB = ρ⋅g⋅hB
PB = 900 kg/m3⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 4
PB = 35280 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis pada keran A adalah 17.640 Pa sedangkan pada keran B adalah sebesar 35.280 Pa.
Soal 6
Suatu wadah diisi air dan minyak. Massa jenis yang dimiliki air adalah 1.000 kg/m³ sedangkan massa jenis minyak adalah 800 kg/m³.
Berapakah tekanan hidrostatis pada dasar wadah apabila tinggi air adalah 2 meter dan tinggi minyak adalah 1 meter?
Pembahasan
Untuk menghitung tekanan hidrostatis air dan minyak, kita perlu menjumlahkan tekanan hidrostatis masing-masing zat cair tersebut. Berikut cara menghitungnya.
Tekanan hidrostatis air
Pair = ρair ⋅ g ⋅ hair
Pair = 1000 kg/m3⋅9,8 m/s2⋅2 m
Pair = 19600 Pa
Tekanan hidrostatis minyak
Pminyak = ρminyak ⋅ g ⋅ hminyak
Pminyak = 800 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 1 m
Pminyak = 7840 Pa
Total tekanan (air dan minyak)
Ptotal = Pair + Pminyak
Ptotal = 19600 Pa + 7840 Pa
Ptotal = 27440 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis total (air dan minyak) dalam wadah tersebut adalah sebesar 27.440 Pa.
Contoh Soal Tekanan Hidrostatis Bagian 3
Soal 7
Hitung kedalaman sebuah laut yang memiliki tekanan hidrostatis sebesar 294.000 Pa. Asumsikan massa jenis air laut adalah 1025 kg/m³.
Pembahasan
P = ρ⋅g⋅h
h = P/ρ⋅g
h = 294000 Pa/1025 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2
h ≈ 29,26 m
Jadi, kedalaman laut tersebut adalah 29,26 m.
Soal 8
Hitunglah massa jenis suatu cairan dalam kolam apabila tekanan hidrostatis pada kedalaman 10 meter adalah sebesar 49.000 Pa!
Pembahasan
P = ρ⋅g⋅h
ρ = P/ g⋅h P
ρ = 49000 Pa/ 9,8 m/s2 ⋅ 10 m
ρ = 500kg/m3
Jadi, massa jenis carian di dalam kolam adalah sebesar ρ = 500kg/m3.
Soal 9
Suatu kapal selam ada di kedalaman 200 meter di bawah permukaan laut. Hitung tekanan hidrostatis yang dialami kapal selam itu jika diketahui massa jenis air laut adalah 1025 kg/m³, percepatan gravitasi 9,8 m/s².
Pembahasan
P = ρ⋅g⋅h
P = 1025 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 200 m
P = 2008500 Pa
P = 2008,5 kPa
Jadi, tekanan hidrostatis yang dialami kapal selam tersebut adalah sebesar 2008,5 kPa.
Contoh Soal Tekanan Hidrostatis Bagian 4
Soal 10
Sebuah bejana yang terbuka diisi minyak hingga setinggi 3 meter. Jika massa jenis minyak tersebut adalah 800 kg/m³, hitung tekanan hidrostatis yang ada di dasar bejana tersebut!
Pembahasan
P = ρ⋅g⋅h
P = 800 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 3 m
P = 23520 Pa
P = 23,52kPa
Jadi, tekanan hidrostatis di dasar bejana terbuka tersebut adalah sebesar 23,52 kPa.
Soal 11
Sebuah tangki memiliki bentuk silinder. Tangki tersebut berisi air setinggi 10 meter. Hitung tekanan hidrostatis di dasar tangki dan tentukan juga gaya yang diterima dasar tangki jika jari-jari tangki adalah 2 meter.
(Diketahui massa jenis air = 1000 kg/m³, percepatan gravitasi = 9,8 m/s²)
Pembahasan
Tekanan hidrostatis tangki
P = ρ⋅g⋅h
P = 1000 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 10 m
P = 98000 Pa
P = 98 kPa
Gaya yang diterima dasar tangki
A = π⋅r2
A = π⋅(2 m)2A
A = 4π m2
F = P⋅A
F = 98000 Pa ⋅ 4π m2
F = 392000π N
F ≈ 1232315,76 N
Jadi, tekanan hidrostatis di dasar tangki sebesar 98 kPa, sedangkan gaya yang diterima dasar tangki adalah kurang lebih 1.232.315,76 N.
Soal 12
Seekor ubur-ubur berada pada kedalaman 0,7 meter di dalam laut. Hitunglah tekanan hidrostatis yang diterima oleh ubur-ubur apabila massa jenis air laut adalah sebesar 1.025 kg/m³ serta percepatan gravitasi adalah sebesar 9,8 m/s².
Pembahasan
P = ρ⋅g⋅h
P = 1025 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 0,7 m
P = 7015 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis yang diterima oleh ubur-ubur adalah sebesar 7.015 Pa.
Soal 13
Sebuah pipa berbentuk huruf ‘U’ diisi dengan air dan minyak. Apabila tinggi kolom air adalah 30 cm dan tinggi kolom minyak adalah 20 cm, tentukan perbedaan tekanan di kedua ujung pipa U itu!
Diketahui massa jenis air = 1000 kg/m³, massa jenis minyak = 800 kg/m³, serta percepatan gravitasi = 9,8 m/s².
Pembahasan
Tekanan hidrostatis air
Pair = ρair ⋅ g ⋅ hair
Pair = 1000 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 0,3 m
Pair = 2940 Pa
Tekanan hidrostatis minyak.
Pminyak = ρminyak ⋅ g ⋅ hminyak
Pminyak = 800 kg/m3 ⋅ 9,8 m/s2 ⋅ 0,2 m
Pminyak = 1568 Pa
Perbedaan tekanan di kedua ujung pipa U:
ΔP = Pair−Pminyak
ΔP = 2940 Pa − 1568 Pa
ΔP = 1372 Pa
Jadi, perbedaan tekanan di kedua ujung pipa U itu sebesar 1.372 Pa.
Penutup
Tekanan hidrostatis ternyata sangat dipengaruhi oleh massa jenis, besar gaya gravitasi serta kedalaman.
Demikianlah pembahasan Mamikos mengenai tekanan hidrostatis. Semoga contoh soal tekanan hidrostatis di atas membantumu dalam memahami materi tekanan hidrostatis dengan lebih baik.
Apabila kamu memiliki pertanyaan yang belum terjawab oleh penjelasan Mamikos sebelumnya, kamu bisa menyimak FAQ berikut ini!
FAQ
Tekanan hidrostatis dapat kita jumpai pada kehidupan sehari-hari yaitu:
a. Bagian dasar suatu kolam atau bendungan akan dibuat semakin tebal untuk menahan tekanan zat cair.
b. Menyelam atau diving. Semakin dalam kita menyelam, kita akan merasakan besarnya tekanan hidrostatis di dalam air.
c. Kapal selam. Kapal selam dirancang oleh ilmuwan dengan struktur sedemikian rupa untuk menahan tekanan hidrostatis yang tinggi.
Kita dapat menghitung tekanan hidrostatis dengan menerapkan rumus berikut ini:
P = ρ⋅g⋅h
P adalah tekanan hidrostatis dengan satuan Pa atau N/M2
ρ adalah massa jenis dengan satuan kg/m3
h adalah kedalaman suatu wadah/bejana/kolam dengan satuan m
g adalah percepatan gravitasi dengan satuan m/s2
Tekanan hidrostatis memiliki sifat-sifat tersendiri yang membuatnya berbeda dengan tekanan jenis lain. Berikut sifat-sifat dari tekanan hidrostatis yang wajib kamu ketahui:
a. Tekanan zat cair nantinya akan diteruskan ke semua arah sama besar.
b. Besar tekanan hidrostatik berkaitan dengan kedalaman cairannya.
c. Besar tekanan hidrostatis juga berkaitan dengan gravitasi
d. Tekanan hidrostatis tidak berkaitan dengan bentuk wadah
e. Tekanan hidrostatis akan terpengaruh oleh kedalaman cairannya.
Tekanan pada umumnya dibagi menjadi tiga yaitu tekanan yang terjadi pada zat padat, cair serta gas.
Tekanan hidrostatis terjadi pada zat cair yang tidak bergerak, sehingga termasuk kedalam fluida statis.
Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu: