TEKANAN PADA ZAT CAIR Tekanan hidrostatis adalah tekanan

TEKANAN PADA ZAT CAIR
Rumusan pH dengan berat jenis benda
𝑃𝐻 = 𝑆 × ℎ
Keterangan:
PH = tekanan hidrostatis (Pa atau N/m2)
S = Berat jenis (N/m3)
h = kedalaman (m)
Rumusan Gaya hidrostatis (FH)
𝐹𝐻 = 𝜌 𝑔 ℎ 𝐴
Tekanan hidrostatis adalah tekanan pada zat
cair yang diam. Besarnya tekanan hidrostatis
bergantung kepada zat dan kedalaman, tidk
tergantung dari bentuk atau wadahnya.
Tekanan hidrostatis dapat dirumuskan
dengan:
Keterangan :
FH = Gaya hidrostatis (N)
𝜌=
HUKUM PASCAL
𝑃𝐻 = 𝜌 𝑔 ℎ
F2
Keterangan:
PH = Tekanan hidrostatis (Pa atau N/m2)
𝜌 = massa jenis (gr/cm3)
g = percepatan gravitasi (10 m/s2)
h = kedalaman (m)
contoh,
hitunglah tekanan yang dihasilkan oleh paku
bermassa 20 gr. Dengan luas ujung paku
0,2mm2, jika percepatan gravitasi 10 m/s2 !
diketahui
m = 20 gr
m = 2 x 10-3
A = 2 mm2 = 2 x 10-6 m2
g = 10 m/s2
ditanyakan : p
𝐹
jawab : 𝑝 = 𝐴 =
(2×10−3 )10
2 ×10−6
−2−(−6)
= 10
= 104 N/m2
A2
Bunyi hukum Pascal “Tekanan yang diberikan
pada zat cair dalam ruang tertutup akan
diteruskan kesegala arah dengan sama besar“.
Dapat dirumuskan dengan
𝐹1 𝐹2
=
𝐴1 𝐴2
Keterangan
F1 dan F2 = Gaya (N)
A1 dan A2 = Luas area tabung 1 dan 2
Contoh
Sebuah alat pengangkat mobil dengan
menggunakan penampang pengisap kecil 20
cm2 dan penngisap besar 100 cm2. Gaya yang
harus diberikan agar dapat mengangkat
mobil seberat 40.000 N sebesar……. N
Diketahui:
A1 = 20 cm2
A2 = 100 cm2
F1 = 40.000 N
Ditanya :
F2
Jawab:
𝐹1
𝐴1
𝐹
= 𝐴2
𝐹2 =
2
𝐹1 ×𝐴2
𝐴1
20
= 40.000 × 100
𝐹2 = 8.000 N
BEJANA BERHUBUNGAN
Bejana berhubungan adalah istilah yang
diguakan untuk suatu benda yang diisi zat cair
yang mempunyai lubang permukaan yang
berbeda. Contoh penggunaan alatnya: teko,
selang yang diisi air, kendil. Hal yang menarik
untuk diperhatikan adalah tinggian zat cair kedua
lubang permukaan adalah sama. Namun jika diisi
dengan zat x=cair yanng berbeda (air, minyak)
akan memiliki ketinggian yang berbeda kerena
massa jenisnya antara air dan minyak berbeda.
Berdasarkan persamaan hidrostatis dapat
diperoleh rumus sebagai berikut:
𝑃𝐻(𝑎𝑖𝑟) = 𝑃𝐻(𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘)
𝜌𝑎𝑖𝑟 𝑔 ℎ𝑎𝑖𝑟 = 𝜌𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑔 ℎ𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘
Peralatan laboratorium yang menggunakan
prinsip bejana berhubunngan adalah pipa U.
Selain itu pipa U juga mempunyai pipa
kapiler. Pipa kapiler yaitu saluran (rongga)
dengan diameter yanng sangat kecil. Pipa
kapiler inilah yang akan mempengaruhi
terhadap permukaan aiir yang akan
menempatinya.
Contoh :
Pipa kaca yang berbentuk U diisi dengan air,
setelah itu salah satu ujungnya diisi minyak
sehingga selisih ketinggian permukaan air
menjadi 6 cm. jika 𝜌𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 = 800 kg/m3 dan
𝜌𝑎𝑖𝑟 = 1000 kg/m3. Hitunglah ketinggian
minyak yang ada didalam tabung.
Diketahui:
𝜌𝑎𝑖𝑟 = 1000 kg/m3
𝜌𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 = 800 kg/m3
ℎ𝑎𝑖𝑟 = 6 cm = 6 x 10-2m
Ditanya: ℎ𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 ?
Jawab:
𝜌𝑎𝑖𝑟 𝑔 ℎ𝑎𝑖𝑟 = 𝜌𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑔 ℎ𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘
ℎ𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 =
𝜌𝑎𝑖𝑟 ×ℎ𝑎𝑖𝑟
𝜌𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘
=
−1
ℎ𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 = 0,75 × 10
1000×6×10−2
800
= 0,075 𝑚
GAYA ZAT CAIR
Zat cair mempunyai kemampuan untuk
memberikan tekanan kepada benda-benda
disekitarnya. Selin itu zat cair juga
mempunyai gayabyang diberikan kebendabenda
disekitarnya.
Hukum
yang
berhubungan adalah Hukum ARCHIMIDES,
yang berbunyi:
“Zat cair akan memberikan gaya angkat
terhadap suatu benda sebesar berat zat cair
yang dipindahkan benda itu”
Maksud yang dipindahkan adalah volume zat
cair yang terdesak karena kehadiran suatu
benda. Berdasarkan hukum Archimides, gaya
angkat (FA) yanng diberikan sama dengan
berat zat cair (WCair) yang dipindahkan.
Dapat dirumuskan:
𝐹𝐴 = 𝜌𝐶𝑎𝑖𝑟 𝑉𝐶𝑎𝑖𝑟 𝑔
𝑎𝑡𝑎𝑢
𝐹𝐴 = 𝑊𝑈𝑑𝑎𝑟𝑎 − 𝑊𝐶𝑎𝑖𝑟
Keterangan:
FA = Gaya angkat (N)
𝜌𝐶𝑎𝑖𝑟 = Massa jenis zat cair kg/m3
𝑉𝐶𝑎𝑖𝑟 = Volume zat cair yang dipindahkan
(m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
𝑊𝑈𝑑𝑎𝑟𝑎 = berat benda diudara (N)
𝑊𝐶𝑎𝑖𝑟 = Berat benda didalam zat cair (N)
Peristiwa penting ini terkait massalahnya
dengan gaya angkat dalam berbagai istilah,
Mengapung, melayang dan Tenggelam.
1. Mengapung
Sifat mengapung benda dipengaruhi nilai
massa jenis benda lebih kecil dibanding
massa jenis zat cair 𝜌𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎 < 𝜌𝑐𝑎𝑖𝑟
Dan dapat dirumuskan:
𝐹𝐶 = 𝑊𝐵
𝜌𝐶 𝑉𝐶 𝑔 = 𝜌𝑏 𝑉𝑏 𝑔
𝑉𝐶 𝜌𝑏
=
𝑉𝐵 𝜌𝐶
Keterangan:
VC= Volume zat cair yang dipindahkan (m3)
VB = Volume total benda (m3)
𝜌𝐶 = massa jenis zat cair (kg/m3)
𝜌𝑏 = massa jenis benda (kg/m3)
2. Melayang
Sifat melayang benda dipengaruhi nilai
massa jenis benda sama dengan massa jenis
zat cair 𝜌𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎 = 𝜌𝑐𝑎𝑖𝑟
3. Tenggelam
Sifat Tenggelam benda dipengaruhi nilai
massa jenis benda lebih besar dibanding
massa jenis zat cair 𝜌𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎 > 𝜌𝑐𝑎𝑖𝑟
Jadi volume benda sama dengan volume zat
cair yang tumpah.
Contoh
Volume es sebesar 40 cm3 tercelup kedalam
air. Air memiliki massa jenis 1.000 kg/m3.
Berapa gaya angkat zat cair jika percepatan
gravitasi 10 m/s2
Diketahui:
V = 40 cm3 = 4 x 10-5 m3
𝜌 = 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
ditanya: FA
FA = 𝜌𝐶𝑎𝑖𝑟 𝑉𝐵𝑒𝑛𝑑𝑎 𝑔
= (1.000)(4 x 10-5)(10)
= 4 x 10-1 N