Bangun Budaya Positif, Wujudkan Pembelajaran Berdiferensiasi
-
Bangun Budaya Positif, Wujudkan Pembelajaran Berdiferensiasi
Apakah mereka membaca buku yang sama?
Pembelajaran berdiferensiasi yang optimal tidak serta mer...
Soal dan Pembahasan Tekanan Hidrostatis
1. Perhatikan pernyataan berikut:
1) berbanding lurus dengan percepatan gravitasi
2) berbanding lurus terhadap kedalaman zat cair
3) berbanding lurus terhadap massa jenis zat cair
4) berbanding lurus dengan massa benda
5) berbanding lurus dengan gaya tekan
Pernyataan yang benar mengenai besarnya tekanan hidrostatis adalah ....
A. 1 dan 2
B. 1 dan 4
C. 2 dan 3
D. 3 dan 4
Pembahasan
C.
Besarnya tekanan hidrostatis dirumuskan dengan P = ρ g h.
Dengan ρ = massa jenis, g = percepatan gravitasi bumi, dan h = kedalaman.
Mengapa A bukan merupakan jawaban yang benar. Karena pernyataannya adalah sebanding berhubungan dengan variabel, yang berarti jika sisi kanan rumus bertambah maka yang kanan bertambah besarnya dan sebaliknya. Tetapi besar percepatan gravitasi dianggap tetap (bukan variabel). Berbeda jika yang ditanyakan faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan hidrostatis, maka jawabannya 1, 2, dan 3. (Mungkin ada pendapat lain?)
2. Sebuah benda yang berada dalam sebuah wadah seperti pada gambar.
Jika massa jenis zat cair sebesar 1200 kg/m3, dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, maka tekanan yang dialami benda yang berada di dalam air itu adalah ....
A. 4,8 kPa
B. 7,2 kPa
C. 48 kPa
D. 72 kPa
Pembahasan
Jawab : A
ρ = 1200 kg/m3
g = 10 m/s2,
h = 40 cm = 0,4 m
P = ρ g h = 1200.10.0,4 = 4800 Pa
3. Perhatikan gambar berikut.
Jika massa jenis air sebesar 1 g/cm3, dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, maka tekanan yang dialami benda yang berada di dalam air itu adalah ....
A. 8 kPa
B. 12 kPa
C. 20 kPa
D. 28 kPa
Pembahasan
Jawab : B
ρ = 1 g/cm3 = 1000 kg/m3
g = 10 m/s2,
h = 2 m - 0,8 m = 1,2 m (kedalaman dihitung dari atas)
P = ρ g h = 1000.10.1,2 = 12000 Pa = 12 kPa
Catatan : banyak soal dengan tipe seperti ini, misalnya ikan yang berada pada posisi tertentu pada wadah.
A. Massa jenis zat cair makin besar
B. Luas penampang wadah makin besar
C. Luas penambang wadah makin kecil
D. Kedalaman wadah berkurang
Penyelesaian
A.
Tekanan hidrostatis makin besar jika massa jenis zat cair bertambah besar. Demikian juga dipengaruhi oleh kedalamannya, semakin dalam semakin besar. Luas penampang wadah tidak berpengaruh pada besarnya tekanan hidrostatis.
5. Perhatikan gambar berikut.
Air memancar paling jauh pada lubang yang paling bawah, karena ....
A. ukuran lubangnya paling besar
B. tekanannya paling besar
C. paling dekat dengan alasnya
D. percepatan gravitasi makin besar
Pembahasan
B. Tekanannya paling besar karena berada pada posisi paling dalam
Jika ada pembahasan yang keliru, tulis di komentar ya?
Tekanan Pada Zat Cair : Bejana Berhubungan
Permukaan zat cair di dalam bejana berhubungan selalu mendatar. Seperti pada gambar berikut.
 |
| Permukaan zat cair di dalam bejana selalu mendatar |
Zat cair selalu menyesuaikan bentuk seperti wadah yang ditempatinya. Permukaan zat cair juga tidak tergantung pada bentuk wadahnya.
 |
| Bejana Berhubungan |
Kita mungkin mendengar pepatah bagaikan air dengan minyak. Minyak di atas sedang airnya di bawah. Apakah memang seperti itu? Bagaimana penjelasannya?
Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita kembali kepada hukum hidrostatis yaitu
"Tekanan yang dilakukan zat cair yang sejenis pada kedalaman yang sama adalah sama besar".
Tekanan di sebelah kiri = tekanan di sebelah kanan
P1 = P2
ρ1 g h1 = ρ2 g h2
ρ1 h1 = ρ2 h2
Catatan :
Massa jenis raksa adalah 13.600 kg/m³ atau 13,6 gr/cm³
Massa jenis minyak adalah 800 kg/m³ atau 0,8 gr/cm³
Massa jenis air adalah 1.000 kg/m³ atau 1 gr/cm³
Massa jenis raksa > massa jenis air. Air di atas dan minyak di bawah
Massa jenis minyak < massa jenis air. Air di bawah dan minyak di atas.
Arsyad Riyadi
Februari 07, 2021
New Google SEO
Bandung, IndonesiaHukum Bejana berhubungan ini tidak berlaku jika
- ada pipa kapiler
- tekanan bejana tidak sama
- diisi zat cair yang tidak sejenis
Jika bejana berhubungan yang berbentuk U, jika diisi dua zat cair yang berbeda dapat digunakan untuk mencari massa jenis zat cair.
Tekanan Pada Zat Cair : Hukum Archimedes
 |
| Archimedes |
Ada yang mengenal siapakah dia?
Ada sebuah cerita. Pada suatu waktu Sang Raja memesan sebuah mahkota. Ketika mahkotanya sudah jadi, Sang Raja ragu akan kemurnian emas dari mahkota tersebut. Kemudian Sang Raja memanggil Archimedes. Archimedes tidak bisa memenuhi keinginan Sang Raja. Archimedes kebingungan.
Kemudian Archimedes pulang dan masuk ke bak air untuk mandi. Pada saat itulah, Archimedes menemukan jawaban atas pertanyaan Sang Raja. Saking gembiranya, Archimedes melompat-lompat...berteriak kegirangan dan berlarian sepanjang jalan dalam keadaan telanjang. Konon dialah penyanyi telanjang pertama di dunia.
"Eureka...eureka...eureka.." begitu yang dikatakannya.
Hukum Archimedes berbunyi
"suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya dalam suatu zat cair akan mengalami gaya tekan ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan (didesak) oleh benda tersebut"
Secara matematis Hukum Archimedes dapat dituliskan sebagai :
FA = WU - WA
FA = ρA VA g
FA = gaya tekan ke atas pada benda (N)
ρA = massa jenis zat cair (kg/m3)
VA = volume air yang terdesak (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Terapung, Tenggelam, dan Melayang
Benda yang dicelupkan ke dalam air akan mengalami 3 keadaan, yaitu mengapung, melayang, dan tenggelam yang ditentukan oleh besarnya gaya berat dan gaya ke atas yang dialami benda tersebut.
1) Mengapung :jika volume benda yang memindahkan cairan lebih kecil dari volume benda (massa jenis benda lebih kecil dari pada massa jenis cairan).
ρbenda< ρzat cair
2) Melayang jika volume benda yang memindahkan cairan sama dengan volume benda (massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cairan).
ρbenda= ρzat cair
3) Tenggelam jika benda tercelup seluruhnya (massa jenis benda lebih besar dari pada massa jenis cairan)
ρbenda> ρzat cair
Penerapan gaya Archimedes :
1. jembatan ponton
2. hidrometer (alat ukur massa jenis)
3. kapal laut
4. kapal selam
5. balon
Contoh Soal Hukum Archimedes
1. Sebuah benda jika di udara beratnya 10 N. Jika ditimbang di suatu zat cair ternyata beratnya 8,5 N. Tentukan besar gaya ke atas yang dialami benda tersebut?
Pembahasan
Gaya ke atas yang dialami benda di dalam zat cair sama besarnya dengan pengurangan berat benda dalam zat cair itu.
Gaya ke atas = berat di udara - berat di dalam zat cair
FA = WU - WA = 10 N - 8,5 N = 1,5 N
2. Sebuah benda memiliki massa jenis 1800 kg/m3 berada di dalam air seperti pada gambar.
 |
| Benda tenggelam |
a. Berapa besar gaya ke atasnya?
b. Berapa berat benda di air?
(g = 10 m/s2)
Penyelesaian
a. Besar gaya ke atas
VA = 4000 cm3 = 4000.10-6 m3=4.10-3 m3
ingat bahwa : 1 cm = 10-2 m sehingga 1 cm3 = 10-6 m3
FA = ρA VA g = 1200.4.10-3.10 = 48 N
b. Berat benda di air
Berat benda di air = Berat benda di udara - gaya ke atas
VB = VA = 4.10-3 m3
WU = ρB VB g = 1500.4.10-3.10 = 60 N
WA= WU - FA = 60 N - 48 N = 12 N
Wow..ternyata memang benda yang di dalam air akan terasa lebih ringan karena pengaruh gaya tekan ke atas.
Kita bisa merasakannya bukan saat membawa benda/batuan di dalam air sungai. Akan terasa lebih ringan dibanding jika batunya diangkat di atas air. Demikian juga saat menimba air. Saat timbanya di dalam air terasa ringan, semakin ke atas dan akhirnya di atas permukaan air maka akan terasa berat.
Selamat belajar
Tekanan pada Zat Cair : Hukum Pascal
 |
| Blaise Pascal (1623 -1662) |
Blaise Pascal (1623-1662) mengemukakan suatu hukum yang berlaku untuk semua zat zair dalam ruang tertutup, yaitu :
tekanan yang dikerjakan pada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan secara merata ke segala arah sama besar.Kita bisa membuktikan hukum tersebut dengan menggunakan percobaan sederhana sebagai berikut.
Sediakan sebuah plastik, kemudian isilah dengan air. Setelah itu lubangi plastik itu dengan lidi atau jarum di beberapa bagian, maka air pun akan memancar ke segala arah. Berikan tekanan dengan cara memeras bagian atasnya, maka air pun akan memancar dengan lebih keras. Hal ini berarti tekanan yang kamu lakukan akan diteruskan melalui zat cair itu. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut :
 |
| Tekanan pada zat cair |
Secara matematis, Hukum Pascal dapat dituliskan sebagai :
P1 = P (tekanan sama besar)
P1,2 = tekanan (Pascal atau N/m2)
F1,2 = gaya (N)
A1,2 = luas penampang (m2)
Alat-alat yang bekerja berdasarkan Hukum Pascal tersebut adalah :
- Dongkrak hidrolik
- Mesin hidrolik pengangkat mobil
- Rem piringan hidrolik
- Pompa hidrolik
- Kursi dokter gigi
Contoh dongkrak hidrolik dan penggunaannya
 |
| Dongkrak hidrolik |
Contoh soal :
Perhatikan kembali gambar dongkrak hidrolik di atas.
Jika dongkrak hidrolik tersebut memiliki luas penampang A1 = 0,02 m2 dan luas penampang A2 = 0,1 m2 serta diberikan gaya tekan F1 sebesar 20 N, berapa besar gaya F2 yang dihasilkan?Penyelesaian :
0,02F2= 20.0,1
0,02F2= 2
F2= 2/0,02 = 100 N
Perhatikan bahwa dengan gaya tekan sebesar 20 N menghasilkan gaya sebesar 100 N atau keuntungan mekanis sebesar 5x.
Sekarang, bagaimana agar mendapatkan keuntungan mekanis yang lebih besar? Tentunya bisa dengan mengurangi luas penampang A1 =atau memperbesar luas penampang A2, sehingga akan mendapatkan keuntungan yang jauh lebih besar. Luar biasa bukan?
Tekanan Pada Zat Cair - Tekanan Hidrostatis
Perhatikan gambar berikut.
Sebuah wadah yang diberi 3 lubang dengan posisi yang berbeda, kemudian air dimasukkan maka air akan memancar dengan jarak yang berbeda-beda. Dari gambar terlihat, bahwa semakin jauh dari permukaan air (semakin dalam) maka pancaran air semakin jauh, sedangkan yang berada pada dekat permukaan air pancarannya tidak jauh. Jauh tidaknya pancaran ini tergantung pada tekanan pada zat cair atau yang disebut dengan tekanan hidrostatis.
 |
| Tekanan hidrostatis zat cair beberapa ketinggian |
Besarnya tekanan hidrostatis tergantung pada jenis dan kedalaman zat cair, tidak tergantung pada bentuk wadahnya (asalkan wadahnya terbuka).
Sehingga tekanan hidrostatis ini dapat dirumuskan dengan :
P = ρ g hP = tekanan (Pa)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = perepatan gravitasi bumi (m/s2)
h = kedalaman (m)
Contoh :
Suatu kolam yang dalamnya 3 meter diisi penuh air (ρair = 1000 kg/m3). Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s2, berapa tekanan hidrostatis suatu titik yang terletak pada :
a. 20 cm dari dasar kolam?
b. 80 cm dari dasar kolam?
c. 120 cm dari dasar kolam?
Penyelesaian :
Diketahui :
ρ= 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
hA = (3 - 0,2) m = 2,8 m (ketinggian dihitung dari permukaan air)
Penyelesaian :
Diketahui :
ρ= 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
hA = (3 - 0,2) m = 2,8 m (ketinggian dihitung dari permukaan air)
hB = (3 - 0,8) m = 2,2 m
hC = (3 - 1,2) m = 1,8 m
Ditanya : P = ?Jawab :
PA = ρ g h = 1000. 10. 2,8 = 28.000 Pa = 28 kPa
PB = ρ g h = 1000. 10. 2,2 = 22.000 Pa = 22 kPa
PC = ρ g h = 1000. 10. 1,8 = 18.000 Pa = 18 kPa
Penerapan tekanan hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari
- bagian bawah bendungan didesain dengan lebih tebal dari bagian atasnya untuk menahan tekanan zat cair yang semakin besar
- Seorang penyelam akan merasakan tekanan yang semakin besar jika semakin ke dalam. Sehingga baju selam pun dirancang untuk mengatasi/melindungi dari tekanan hidrostatis. Jika menyelam di air tawar dengan air laut yang massa jenisnya berbeda tentunya kedalaman yang dapat dicapai pun berbeda dengan tekanan hidrostatis yang sama.
Selamat belajar ya.
