Tekanan pada Zat Cair A. Definisi Tekanan zat cair bergantung pada kedalaman zat cair yaitu makin dalam, tekanan zat cair makin besar. Hal ini menjadi alasan kenapa saat membuat tanggul atau bendungan tembok bagian bawah dibuat lebih tebal daripada bagian atasnya. Tekanan yang ditimbulkan zat cair juga ditentukan oleh massa jenis zat cair. Semakin besar massa jenis zat cair, makin besar tekanan di dalam zat cair tersebut. Sehingga tekanan yang ditimbulkan oleh air akan lebih besar dibandingkan tekanan yang yang ditimbulkan oleh minyak atau alkohol.
Proses Fisika yang terjadi pada bejana U seperti itu diselidiki oleh Blaise Pascal. Melalui penelitiannya, Pascal berkesimpulan bahwa apabila tekanan diberikan pada fluida yang memenuhi sebuah ruangan tertutup, tekanan tersebut akan diteruskan oleh fluida tersebut ke segala arah dengan besar yang sama tanpa mengalami pengurangan. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum Pascal yang dikemukakan oleh Pascal pada 1653. Berdasarkan hukum pascal ini diperoleh prinsip bahwa dengan gaya yang kecil dapat menghasilkan suatu gaya yang lebih besar.
Air memancar keluar dengan kekuatan sama, jauh pancaran sama, hal ini menunjukkan bahwa tekanan yang dialami air tersebut sama besar. Air yang memancar melalui lubang-lubang itu mendapat tekanan dari itu yang tertekan, tekanan itu diteruskan air ke segala arah dengan sama besar.
Hukum Pascal dapat dirumuskan secara matematik sebagai berikut.
P1 = Tekanan pada penampang 1 (Pascal)
P2 = Tekanan pada penampang 2 (Pascal)
F1 = Gaya yang terjadi pada penampang 1 (N)
F2 = Gaya yang terjadi pada penampang 2 (N)
A1 = Luas penampang 1 (m2)
A2 = Luas penampang 2 (m2)
P1 = Tekanan pada penampang 1 (Pascal)
P2 = Tekanan pada penampang 2 (Pascal)
F1 = Gaya yang terjadi pada penampang 1 (N)
F2 = Gaya yang terjadi pada penampang 2 (N)
A1 = Luas penampang 1 (m2)
A2 = Luas penampang 2 (m2)
Satuan gaya F1 maupun F2 harus sama, demikian juga satuan A1 dan A2. Untuk memudahkan ubahlah semua satuan ke dalam Sistem Internasional.
A. HUKUM TEKANAN HIDROSTATIS
Menurut hukum tekanan hidrostatis “Tekanan hidrostatis yang terletak pada semua titik yang terletak pada suatu bidang datar dalam suatu jenis zat cair yang sama besarnya sama”
Hukum tekanan hidrostatis berlaku jika zat cair dalam keadaan diam (tidak mengalir).
Rumus tekanan hidrostatis
Untuk menghitung besar tekanan hidrostatis dapat di hitung dengan persamaan :
P = ρ g h
Dimana :
P = tekanan hidrostatis (Pa/ N/m2)
ρ = massa zat jenis cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
h = kedalaman zat cair (m)
Aplikasi hukum tekanan hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari :
1. Berenang
Pada saat berenang semakin dalam kita menyelam maka telinga akan terasa sakit. Hal ini karena semakin dalam kita menyelam maka tekanan hidrostatis juga akan semakin besar.
2. Pembuatan bendungan
Mengapa tukang bangunan membuat dinding bendungan bagian bwawah lebih tebal dari bagian atas ? sesuai konsep tekanan hidrostatis bahwa semakin dalam maka tekanan akan semakin besar. Dinding bendungan bagian bawah dibuat lebih tebal dari bagian atas agar bendungan tidak jebol karena tekanan zat cair terbesar berada pada dasar permukaan zat cair.
3. Pemasangan infus
Sebelum infus dipasang biasanya dilakukan pengukuran tekanan darah pasien. Hal ini dilakukan karena pemasangan infus harus memperhatikan tekanan darah pasien. Dimana tekanan infus harus lebih tinggi dari tekanan darah pasien agar cairan infusmengalir ke dalam tubuh pasien. Jika tekanan darah pasien lebih besar dari tekanan cairan infus maka yang terjadi darah pasien akan mengalir melalui selang infus menuju kantong infus.
Menurut hukum tekanan hidrostatis “Tekanan hidrostatis yang terletak pada semua titik yang terletak pada suatu bidang datar dalam suatu jenis zat cair yang sama besarnya sama”
Hukum tekanan hidrostatis berlaku jika zat cair dalam keadaan diam (tidak mengalir).
Rumus tekanan hidrostatis
Untuk menghitung besar tekanan hidrostatis dapat di hitung dengan persamaan :
P = ρ g h
Dimana :
P = tekanan hidrostatis (Pa/ N/m2)
ρ = massa zat jenis cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
h = kedalaman zat cair (m)
Aplikasi hukum tekanan hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari :
1. Berenang
Pada saat berenang semakin dalam kita menyelam maka telinga akan terasa sakit. Hal ini karena semakin dalam kita menyelam maka tekanan hidrostatis juga akan semakin besar.
2. Pembuatan bendungan
Mengapa tukang bangunan membuat dinding bendungan bagian bwawah lebih tebal dari bagian atas ? sesuai konsep tekanan hidrostatis bahwa semakin dalam maka tekanan akan semakin besar. Dinding bendungan bagian bawah dibuat lebih tebal dari bagian atas agar bendungan tidak jebol karena tekanan zat cair terbesar berada pada dasar permukaan zat cair.
3. Pemasangan infus
Sebelum infus dipasang biasanya dilakukan pengukuran tekanan darah pasien. Hal ini dilakukan karena pemasangan infus harus memperhatikan tekanan darah pasien. Dimana tekanan infus harus lebih tinggi dari tekanan darah pasien agar cairan infusmengalir ke dalam tubuh pasien. Jika tekanan darah pasien lebih besar dari tekanan cairan infus maka yang terjadi darah pasien akan mengalir melalui selang infus menuju kantong infus.
B. HUKUM PASCAL
Blaise Pascal mengemukakan hukum Pascal yang berbunyi: “ Tekanan yang diberikan zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama besar”
Keterangan: F1= gaya pada penampang A1 (N) A1=luas penampang 1 (m2) F2= gaya pada penampang A2 (N) A2=luas penampang 2 (m2) Aplikasi Hukum Pascal Peralatan-peralatan yang menggunakan prinsip kerja Hukum Pascal antara lain dijelaskan sebagai berikut.
a. Dongkrak Hidrolik
Pernahkah kamu melihat orang mengganti ban mobil? Bagian badan mobil yang akan diganti bannya harus diganjal supaya badan mobil tidak miring. Untuk melakukan itu, digunakan dongkrak hidrolik.
Gambar 1 memperlihatkan skema dongkrak hidrolik yang terdiri atas:dua bejana yang berhubungan terbuat dari bahan yang kuat misalnya besipenghisap kecil dan penghisap besar minyak pengisi bejana.Adapun cara kerja dongkrak hidrolik tersebut adalah sebagai berikut. Ketika sebuah gaya F1 diberikan melalui tuas dongkrak untuk menekan penghisap kecil A1, tekanan ini akan diteruskan oleh minyak ke segala arah. Oleh karena dinding bejana terbuat dari bahan yang kuat, gaya ini tidak cukup untuk mengubah bentuk bejana. Satu-satunya jalan, tekanan ini diteruskan oleh minyak ke penghisap besar A2.
Tekanan ini sama dengan tekanan yang diterima pengisap besar A2. (Ingat Hukum Pascal)
b. Rem Hidrolik
Tak terbayangkan jika sistem rem pada mobil tidak menggunakan Hukum Pascal. Pengendara mobil akan memerlukan tenaga besar untuk menghentikan laju mobilnya. Akan tetapi, dengan menerapkan Hukum Pascal pada sistem rem mobil, pengemudi hanya perlu memberikan gaya kecil untuk mengurangi laju kendaraannya. Gaya ini berupa injakan kaki pada pedal rem.
c. Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil
Gambar diatas memperlihatkan sebuah mesin hidrolik pengangkat mobil yang digunakan di tempat pencucian mobil. Secara umum, cara kerja mesin hidrolik tersebut sama dengan dongkrak hidrolik. d. Pompa Sepeda Ada dua jenis pompa sepeda, yaitu pompa biasa dan pompa hidrolik. Akan lebih mudah memompa ban sepeda menggunakan pompa hidrolik karena sedikit mengeluarkan tenaga. e. Mesin Pengepres Kapas (Kempa)
Mesin ini digunakan untuk mengepres kapas dari perkebunan sehingga mempunyai ukuran yang cocok untuk disimpan atau didistribusikan. Cara kerja alat ini adalah sebagai berikut. Gaya tekan dihasilkan oleh pompa yang menekan pengisap kecil. Akibat gaya ini, pengisap besar bergerak ke atas dan mendorong kapas. Akibatnya, kapas akan termampatkan.
Hukum Pascal Pada Aliran Darah
Hukum Pascal dapat juga terjadi pada aliran darah pada tubuh kita. Aliran darah pada tubuh kita berada dalam suatu ruang tertutup yakni di dalam ruang tertutup. Darah mengalir melalui suatu pembuluh darah. Jika orang yang sehat (normal), pembuluh darah orang yang sehat bersih tanpa ada penghambat. Sehingga orang yang normal aliran tekanan darahnya pun stabil.
Tetapi jika orang yang misalnya terkena penyakit tekanan darah tinggi karena kelebihan kolesterol makan pembuluh darahnya akan lebih menyempit. Sehingga jantung akan bekerja lebih keras dalam memompa lebih keras yang bahkan dapat menyebabkan pecahnya pembuluh darah. Penyebab lain tekanan darah tinggi yang dapat menyempitkan pembuluh darah adalah faktor keturunan, stres, usia, kebiasan merokok, dan minuman beralkohol.
Sumber:https://heriantopendidikanipauny.wordpress.com/2015/03/29/tekanan-pada-zat-cair-dan-penerapannya/Bunyi Hukum Archimedes
Hukum Archimedes berbunyi:
“Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan memperoleh gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya”
Akibat adanya gaya apung, berat beda di dalam zat cair akan berkurang, sehingga benda yang diangkat di dalam zat cair akan lebih ringan daripada benda yang diangkat di darat. Seakan benda berkurang bila benda dimasukan ke zat cair atau air. Karena adanya gaya ke atas yang ditimbulkan oleh air dan diterima oleh benda.
Maka resultan gaya antara gaya ke atas dan gaya berat merupakan berat benda di dalam zat cair. Kemudian berat disebut dengan berat semu yaitu berat benda tidak sebenarnya karena keadaan benda di dalam zat cair.
Coba Anda perhatikan gambar di atas akan terlihat bahwa sebagian zat cair naik ke atas ketika ada benda yang dimasukan ke dalamnya. Jika ΔV menyatakan volume zat cair yang dipindah oleh benda, maka besar ΔV akan sama sesuai dengan volume benda yang dicelupkan.
Rumus Hukum Archimedes
Rumus dari hukum archimedes ini yaitu FA = ρc.Vb.g
Keterangan:
- FA = gaya apung
- (N) ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
- Vb = volume benda yang tercelup (m3)
- g = gravitasi (m/s2).
Bila benda dicelupkan ke dalam zat cair atau fluida, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung.
1. Benda Terapung
Benda akan mengapung apabila massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair (ρb < ρc). Saat benda terapung maka hanya sebagian volume benda yang tercelup ke dalam zat cair, sedangkan sebagian lagi dalam keadaan mengapung. Volume total benda sejumlah dari volume benda yang tercelup ditambah dengan volume benda yang mengapung.
INTERESTING FOR YOU
Vb = V’ + V”FA = ρc.V”.g
Dengan :
- V’ = volume benda yang terapung (m3)
- V” = volume benda yang tercelup (m3)
- Vb = volume benda keseluruhan (m3)
- FA = gaya apung
- (N) ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
- g = gravitasi (m/s2)
Jika sistem dalam keadaan setimbang, maka berlaku :
> FA = W
> ρc.V”.g = ρb.Vb.g ρc.V” = ρb.Vb
Dengan :
ρb = massa jenis benda (kg/m3).
ρb = massa jenis benda (kg/m3).
2. Benda Melayang
Benda akan melayang apabila massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair (ρb = ρc). Benda melayang akan berada di antara permukaan zat car dan dasar bejana.
Karena massa jenis benda dan zat cair sama, maka berlaku :
FA = ρc.Vb.g = ρb.Vb.g
Dengan :
- FA = gaya apung
- (N) ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
- ρb = massa jenis benda (kg/m3)
- Vb = volume benda (m3)
- g = gravitasi (m/s2)
3. Benda Tenggelam 
Saat massa jenis benda lebih besar daripada masas jenis zat cair (ρb > ρc), maka benda akan tenggelam dan berada di dasar bejana. Berlaku:
FA = Wu − Wc
Dengan :
- FA = gaya apung (N)
- Wu = berat benda di udara/ berat sebenarnya (N)
- WC = berat benda dalam zat cair
- (N) g = gravitasi (m/s2) Wu > Wc
Karena berata benda merupakan hasil kali massa dengan gravitasi, maka diperoleh :
ρc.Vb = mu − mc
Dengan :
- ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
- mu = massa benda di udara (kg)
- mc = massa seolah-olah benda dalam zat cair (kg)
- Vb = volume benda (m3)
Contoh Soal Hukum Archimedes1. Hitunglah gaya apung yang dialami oleh benda bervolume 400 cm3 yang dimasukkan ke dalam air dan berada dalam posisi melayang.
Pembahasan :
Pembahasan :
Dik : Vb = 4 x 10-4 m3 ; ρc = 103 kg/m3.
FA = ρc.Vb.g
⇒ FA = 103.(4 x 10-4) (10)
⇒ FA = 4 N.
Penerapan Hukum Archimedes
Berikut ini beberapa penerapan hukum archimedes dalam kehidupan sehari-hari yang Yuksinau.iddapatkan:
1. Kapal selam
Tahukah Anda kenapa kapal selam bisa menyelam serta bisa mengapung? itu karena terdapat tangki dimana jika kapal selam berada di darat tangki itu akan terisi udara sehingga bisa mengapung. Dan jika kapal selam dimasukan ke dalam air maka tangki akan terisi air sehingga kapal bisa menyelam.
2. Hidrometer
Penerapan hukum archimedes juga diterapkan untuk mengukur massa jenis zat cair dengan hidrometer. Hidrometer berbentuk tabung yang ruang udara dan pemberat sehingga akan terapung tegak dan stabil seketika.
3. Jembatan poton
Jembatan poton merupakan jembatan yang berasal dari kumpulan drum kosong yang mengapung di atas air da diatur sehingga bisa menyerupai sebuah jembatan. Atau biasa juga disebut dengan jembatan apung.
Agar dapat mengapung, drum yang dijadikan sebagai jembatan poton harus dalam keadaan kosong dan tertutup rapat agar udara di dalam drum tidak bisa keluar dan air tidak bisa masuk ke dalam drum
4. Balon Udara
Penerapan hukum archimedes dalam kehidupan sehari-hari bukan hanya berlaku untuk benda jenis cair tetapi juga benda jenis gas. Agar bisa melayang di udara balon udara harus diisi dengan gas yang mempunyai masa jenis lebih kecil daripada udara atmosfer.
Balon udara bisa melayang karena mendapatkan gaya ke atas, misalkan balon udara diisi dengan udara yang dipanaskan, karena udara yang dipanaskan mempunyai tingkat kerenggangan lebih besar daripada udara biasa.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar