Rumus Tekanan Hidrostatis, Cara Menghitung dan Contoh Soalnya

Hai, Sobat Zenius, apa kabar? Di artikel Materi Fisika Kelas 11 ini, gue mau ngebahas rumus tekanan hidrostatis dan cara menghitungnya. Materi ini sering muncul di ujian dan UTBK lho. Yuk baca artikel ini sampai selesai!

Bicara soal tekanan hidrostatis, gue mau ngasih contoh sederhana nih. Di antara elo tentu pernah berenang kan? Adakah Sobat Zenius yang pernah menyelam di laut? Coba ingat-ingat, saat elo berenang dan menyelam di laut misalnya, apa yang elo rasakan?

Saat elo berenang atau menyelam di laut, elo pasti merasakan perbedaan tekanan air yang ada di permukaan dengan yang lebih dalam kan? Kalau elo mencoba menyelam lebih dalam, tubuh elo akan terasa lebih berat. Itulah kenapa saat menyelam, elo butuh perlengkapan khusus, yaitu fins atau kaki katak buat memudahkan pergerakan elo di dalam air.

Kenapa sih hal itu bisa terjadi? Apakah di dalam air juga bisa mengalami tekanan? Yap bisa, makin dalam suatu titik dari permukaan zat cair maka tekanan hidrostatisnya lebih besar.  

Sehingga semakin dalam menyelam, maka elo terkena tekanan hidrostatis yang lebih besar. Tekanan ini juga terjadi pada semua benda yang ada di dalam air, lho. Tekanan yang elo rasakan itu ada perhitungannya, jadi, elo bisa tahu nih berapa besar tekanan yang elo rasakan jika menyelam di kedalaman tertentu.

Untuk mengetahui besaran tekanan itu, elo perlu menggunakan rumus dan cara menghitung tekanan hidrostatis. Yuk, kita bahas lebih jauh. Simak penjelasan di bawah ini ya!

Apa Itu Tekanan Hidrostatis?

Dari analogi di atas, elo sudah dapat gambaran kan apa sih tekanan hidrostatis itu? Intinya, tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang ditimbulkan oleh zat cair diam pada suatu kedalaman tertentu ke semua arah.

Tadi kan udah dikasih contoh tentang menyelam di kedalaman tertentu, misalnya di laut.

Tekanan hidrostatisnya diakibatkan oleh air laut terhadap penyelam. Ada tekanan air dari atas penyelam, dari samping, bahkan dari bawah. Nah, tekanan tersebut dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Elo bisa lihat contoh dan rumus tekanan hidrostatis dalam ilustrasi berikut ini.

Saat menghitung rumus tekanan hidrostatis, elo bakal nemuin kalau besarnya tekanan hidrostatis juga tergantung pada ketinggian zat cair, massa jenis zat cair, dan percepatan gravitasi bumi. Gravitasi inilah yang menyebabkan partikel-partikel zat cair menekan partikel lain di bawahnya hingga ke dasar zat cair tersebut.

Makanya, semakin dalam menyelam di air, penyelam akan lebih sulit berenang. Karena, tekanan dari atas semakin besar juga. Tapi, perlu diingat bahwa kedalaman penyelam atau suatu benda berada, tidak berpengaruh terhadap massa jenis zat cair, berat benda, luas permukaan zat cair, maupun bentuk wadahnya. 

Pokoknya semua itu tetap deh, gak akan berpengaruh terhadap tekanan hidrostatis.

Sifat dan Faktor yang Mempengaruhi Tekanan Hidrostatis

Nah, sebelum mencari cara menghitung tekanan hidrostatis, elo perlu tahu tentang sifat dan faktor yang mempengaruhi tekanan hidrostatis, sebagai berikut: 

• Tekanan hidrostatis ke segala arah memiliki ukuran yang sama besar.
• Tekanan hidrostatis tergantung pada kedalaman, massa jenis zat cair, dan percepatan gravitasi.
• Tekanan hidrostatis tidak bergantung pada bentuk wadahnya.

Nah, sekarang udah makin paham ya pengertian dan sifat dari tekanan hidrostatis.Oh iya, sebelum lanjut ke pembahasan rumus tekanan hidrostatis dan contoh soalnya, buat elo yang belum punya aplikasi Zenius, elo bisa download apps-nya dengan klik banner di bawah ini. Pilih button yang sesuai dengan device yang elo gunakan ya!

Rumus Tekanan Hidrostatis

Untuk menemukan cara menghitung tekanan hidrostatis, elo perlu menerapkan rumus berikut:

Ph = ρ.g.h

Keterangan:

Ph : tekanan hidrostatis (N/m3) atau (Pa)

ρ : massa jenis zat (kg/m3)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

h : tinggi (m)

Jadi, secara nggak langsung persamaan matematis dari tekanan hidrostatis adalah Ph = ρ.g.h

Contoh Soal Tekanan Hidrostatis dan Pembahasannya

Supaya lebih paham tentang rumus tekanan hidrostatis, langsung aja deh kita masuk ke contoh soal dan pembahasan berikut ini, yuk!

Contoh Soal

Seorang penyelam berada di kedalaman 10 m di bawah permukaan air. Jika massa jenis air adalah 1.000 kg/m3, dengan gravitasinya 10 m/s2. Maka, tekanan hidrostatis yang dialami ikan sebesar….

Pembahasan

Diketahui: h = 10 m; ρ : 1.000 kg/m3; g : 10 m/2.

Ditanya: Ph

Jawab:

Ph = ρ.g.h = 1.000 kg/m3 . 10 m/s . 10 m = 10^5 Pa.

Jadi, tekanan hidrostatis yang dialami ikan adalah 10^5 Pa.

Penerapan Tekanan Hidrostatis dalam Kehidupan Sehari-hari

Rumus tekanan hidrostatis ternyata sering kita temui di kehidupan sehari-hari, lho. Meskipun, terkadang elo mungkin gak menyangka bahwa aktivitas tersebut menggunakan konsep hidrostatis.

Pada dasarnya tekanan hidrostatis membantu elo untuk mempelajari dan mengamati sifat-sifat cairan ketika mereka hadir dalam keadaan setimbang.

Ini adalah tekanan yang diberikan oleh molekul-molekul cairan karena gaya gravitasi yang ada di dalamnya atau antara molekul dan dinding wadah.

Contoh penerapan tekanan hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut:

Mengukur Volume Bangun Ruang

Rumus tekanan hidrostatis, digunakan untuk menghitung volume suatu objek yang memiliki geometri sempurna secara lebih mudah.

Tapi, gimana kalo elo disuruh untuk menghitung volume benda yang memiliki geometri abstrak atau serampangan.

Untuk mengukur volume benda seperti itu, salah satu metode terbaik adalah menggunakan gaya hidrostatik.

Caranya adalah merendam objek ke dalam wadah berisi cairan dan mengukur jumlah air yang dipindahkan (tumpah) setelah dimasukkan objek.

Banyaknya air yang dipindahkan karena benda yang dicelupkan ke dalam wadah sama dengan volume yang dimiliki benda tersebut.

Untuk Pengobatan

Menggunakan rumus tekanan hidrostatis untuk mengukur besarnya tekanan zat cair (fluida), ternyata memiliki manfaat di dunia pengobatan. Salah satunya yaitu untuk mengukur tekanan darah dan menentukan karakteristik cairan tubuh.

Dalam hal ini, rumus hidrostatis digunakan untuk menentukan tekanan yang disebabkan oleh kedalaman dan kecepatan fluida (zat cair) pada tubuh.

Cara mencari tekanan hidrostatis pada kecepatan fluida, dalam hal ini darah, didapatkan dengan mengukur tekanan yang diberikan darah pada dinding pembuluh darah. 

Rumus tekanan hidrostatis juga digunakan untuk mengukur hidrostatik kapiler arteri. Biasanya terlihat dari ukuran 35 mm air raksa pada alat ukur. Gaya statis fluida yang dihasilkan dapat mendorong cairan keluar dari kapiler untuk tujuan filtrasi. 

Untuk Mengukur Tekanan Atmosfer

Tekanan atmosfer mengacu pada gaya yang diberikan oleh udara pada suatu permukaan. Hal ini sebagian besar diperkirakan dengan gaya hidrostatik yang disebabkan karena berat udara.

Variasi gaya hidrostatik atau tekanan atmosfer menyebabkan aliran udara, sebagian besar dari tekanan tinggi ke tekanan rendah, yang disebut angin. Hal ini juga bertanggung jawab pada terjadinya fenomena siklon dan tornado.

Untuk Membuat Kapal Selam

Kapal selam adalah kapal yang mampu mengapung di permukaan air serta bergerak di bawah air.

Gaya apung membantu memungkinkan operasi mengambang kapal selam, sedangkan gaya hidrostatik menangani operasi bawah airnya.

Para engineer pembuat kapal selam harus memiliki pengetahuan yang baik tentang tekanan hidrostatik sebelum membuat kapal.

Manfaat Mempelajari Tekanan Hidrostatis

Setelah mempelajari rumus tekanan hidrostatis dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, elo bisa tau kalau mempelajari rumus yang satu ini sangat bermanfaat bahkan dari aktivitas terkecil di dalam tubuh kita.

Adanya tekanan hidrostatis juga mempermudah para dokter untuk mengukur tekanan pada kapiler darah, membantu para mekanik pembuat kapal selam dan membantu mempermudah mengukur volume bangun ruang tidak beraturan.

Hingga akhirnya tercipta alat yang digunakan untuk menunjukkan besarnya tekanan hidrostatis disebut hidrometer. Alat yang biasanya terbuat dari kaca ini digunakan untuk mengukur massa jenis cairan dan larutan dengan batang silinder dan bola lampu.

Hidrometer telah dibuat sesuai dengan prinsip Archimedes. Hidrometer tenggelam dalam cairan ke ketinggian sehingga dapat menggantikan berat sama dengan berat hidrometer.

Volume cairan atau larutan adalah yang dipindahkan sama dengan volume bagian terendam hidrometer.

Itu dia penjelasan mengenai cara mencari tekanan hidrostatis menggunakan rumus Ph = ρ.g.h. Bagaimana Sobat Zenius, sudah makin paham kan?

Biar makin mantap, Zenius punya beberapa paket belajar yang bisa lo pilih sesuai kebutuhan lo. Di sini lo nggak cuman mereview materi aja, tetapi juga ada latihan soal untuk mengukur pemahaman lo. Yuk langsung aja klik banner di bawah ini!

Baca Juga Artikel Lainnya:

Usaha dan Energi

Energi Potensial dalam Fisika

Hukum Gravitasi Newton

Originally Published: April 13, 2021
Updated By: Arieni Mayesha, Maulana Adieb, dan Rizaldi Abror