Sponsors Link

Tekanan Hidrostatis Pada Pipa U

Sponsors Link

Pipa U merupakan bejana sederhana yang saling berhubungan berbentuk huruf U. Pipa ini jika diisidengan cairan tertentu maka di kedua sisi memiliki tinggi yang sama sesuai dengan hukum bejana berhubungan. Hukum bejana berhubungan tidak berlaku untuk cairan dengan berbeda massa jenis lebih dari satu, namun tekanan dikedua permukaan zat cair dikedua mulut pipa selalu sama. Tekanan tersebut dinamakan tekanan hidrostatis.

ads

Paradoks Hidrostatis dan Hukum Pascal

Dasar dari hukum utama hidrostatis adalah tekanan hidrostatis yang dimiliki bejana adalah sama yaitu

Ph =r.g.h

Paradoks hidrostatis merupakan gaya hidrostatis dasar bejanayang tergantung pada massa jenis zat cair, tinggi zat cairdi atas bejana, luar dasar bejana sehingga dapat dihitung dengan persamaan:

Fh = r.g.h.A

Hukum pascal menyatakan bahwa

“tekanan yang diberikan zat cair oleh gaya luar akan diteruskan ke segala arah dengan sama banyak.”

Besarnya tekanan di suatu titik cairan statis (tidak bergerak) selalu sebanding dengan kedalaman titik cairan tersebut (h) juga sebanding dengan massa jenis (ρ). Secara matematis tekanan hidrotstatis dapat dituliskan:

Ph = ρgh

Keterangan:

Ph = tekanan hidrostatis yang dialami zat cair (Pa)

ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)

g =percepatangravitasi bumi (m/s2)

h = kedalaman atau ketinggian titik (mm)

Contoh Soal 1

Ikan berada di kedalaman 10 meter dari permukaan sungai. Berapa tekanan hidrostatis yang dialami ikan tersebut? (g = 10 m/s2; D = 1000 kg/m3)

Pembahasan 1

Diketahui: h = 10 m ; g = 10 m/s2; D = 1000 kg/m3

Ditanyakan: Ph……….?

Ph = ρgh

  • Ph = 1000 (10)(10)
  • Ph = 000 N/m2
  • Ph = 105 N/m2

Jadi tekanan hidrostatis ikan di sungai tersebut adalah 105 N/m2

Sponsors Link

Besar tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh tekanan udara luar (P0 atau Patm) sehingga total tekanan yang dialami zat cair merupakan jumlah dari Patm dengan Ph.

Ptotal  = P0+ Pρgh

Contoh Soal2

Penyelam menyelami laut sedalam 20 meter di bawah permukaan laut dengan tekanan udara di luar sebesar 105 N/m2,dimana g = 10 m/s2; ρ = 1000 kg/m3. Berapakah tekanan keseluruhan yang dialami penyelam tersebut?

Pembahasan 2:

Diketahui: h = 20 m ; P0 = 105 N/m2 g = 10 m/s2; ρ = 1000 kg/m3

Ditanyakan: Ph……….?

Ph = P0 + ρgh

  • Ph = 105 N/m2 + 1000 (10)(20)
  • Ph = 105 + ( 2 x 105 ) N/m2
  • Ph = 3 x 105 N/m2

Jadi tekanan hidrostatis total penyelam tersebut adalah 3 x 105 N/m2

Hubungan Massa Jenis dan Tinggi Zat Cair dalam Pipa U            

Jika terdapat massa jenis cairan yang pertama dilambangkan dengan D1 dan massa jenis cairan kedua dengan D2, maka pertemuan cairan tersebut dibuat garis mendatar yang memotong kedua kaki pipa U dan tinggi permukaan zat cair pertama diberi lambang h1 dan yang kedua dengan h2 maka dengan memasukan rumus P1 = P2 diperoleh rumusan berikut:

ρ1. g. h1 = ρ2. g.h2

Karena gravitasi bernilai sama maka dapat diabaikan dan rumusan menjadi:

ρ1.  h1 = ρ2. h2

Pipa U yang diisi air hingga ketinggian tertentu kemudian air disebelah kanan di tekan ke bawah hingga turun setinggi X lalu dilebarkan maka air akan bergerak harmonik sederhana.

Sponsors Link

Contoh Soal 3

soal tekanan hidrostatisSebuah pipa U diisi dengan 2 cairan berbeda yaitu air raksa dan minyak seperti pada gambar. Jika ketinggian minyak dinyatakan h2 dan bernilai 27,2 cm dan massa jenis minyak sebesar  0,8 gr/cm3. Berapa tinggi air raksa jika massa jenis air raksa sebesar 13,6 gr/cm3

Pembahasan 3
Diketahui: h2 = 27,2 cm ; ρminyak =  0,8 gr/cm3  ; ρ air raksa  =   13,6 gr/cm3

Ditanyakan: h1 ……?

Jawab:

Phg = Pminyak

D1h1 = D2h2

(13,6) (h1) = (0,8) (27,2)

h1 = (0,8) (27,2): 13,6

h1 = 1,6 cm

sehingga didapat ketinggian air raksa sekitar 1,6 cm

Demikian uraian dari penulis mengenai tekanan hidrostatis pipa U. Semoga bermanfat.

Sponsors Link
,
Oleh :
Kategori : Fisika