Tekanan pada zat cair

1. Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis adalah tekanan pada zat cair yang diam. Besarnya tekanan hidrostatis tergantung pada jenis dan kedalaman zat cair, tidak tergantung pada bentuk wadahnya (asalkan wadahnya terbuka).

Besarnya tekanan hidrostatis dirumuskan dengan :

P = p g h

Keterangan:
P = tekanan (Pa atau N/m2))
p = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = perepatan gravitasi bumi (m/s2 atau N/kg)
h = kedalaman (m)Contoh Soal:
Suatu kolam yang dalamnya 2 meter diisi penuh air (pair = 1000 kg/m3). Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s2, berapa tekanan hidrostatis suatu titik yang terletak 20 cm dari dasar kolam?
Penyelesaian :

p = 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
h = (2 – 0,2) m = 1,8 m

Maka,  P = p g h = 1000. 10. 1,8 = 18.000 Pa

2. Hukum Pascal

Ketika pengisap kecil kamu dorong maka pengisap tersebut diberikan gaya sebesar F1 terhadap luas bidang A1, akibatnya timbul tekanan sebesar p1. Menurut Pascal, tekanan ini akan diteruskan ke segala arah dengan sama rata sehingga tekanan akan diteruskan ke pengisap besar dengan sama besar. Dengan demikian, pada pengisap yang besar pun terjadi tekanan yang besarnya sama dengan p1. Tekanan ini menimbulkan gaya pada luas bidang tekan pengisap kedua (A2) sebesar F2 sehingga kamu dapat menuliskan persamaan sebagai berikut.

Jadi, gaya yang ditimbulkan pada pengisap besar adalah:

Dari Persamaan , dapat disimpulkan bahwa untuk mendapatkan efek gaya yang besar dari gaya yang kecil, maka luas penampangnya harus diperbesar. Inilah prinsip kerja sederhana dari alat teknik pengangkat mobil yang disebut pompa hidrolik.

3. Bejana Berhubungan

Prinsip bejana berhubungan adalah sebuah peristiwa di mana permukaan air selalu rata. Dalam hal ini, tidak dipengaruhi oleh bentuk permukaan dasarnya atau bentuk tabungnya, dengan syarat tempat air tersebut berhubungan. Aplikasi bejana berhubungan dalam kehidupan sehari-hari!

a. Tukang Bangunan

Tukang bangunan menggunakan konsep bejana berhubungan untuk membuat titik yang sama tingginya. Kedua titik yang sama ketinggiannya ini digunakan untuk membuat garis lurus yang datar. Biasanya, garis ini digunakan sebagai patokan untuk memasang ubin supaya permukaan ubin menjadi rata dan memasang jendela-jendela supaya antara jendela satu dan jendela lainnya sejajar. Tukang bangunan menggunakan slang kecil yang diisi air dan kedua ujungnya diarahkan ke atas. Akan dihasilkan dua permukaan air, yaitu permukaan air kedua ujung slang. Kemudian, seutas benang dibentangkan menghubungkan dua permukaan air pada kedua ujung slang. Dengan cara ini, tukang bangunan akan memperoleh permukaan datar.

b. Teko Air

Perhatikan teko air di rumahmu. Teko tersebut merupakan sebuah bejana berhubungan. Teko air yang baik harus mempunyai mulut yang lebih tinggi daripada tabung tempat menyimpan air.

c. Tempat Penampungan Air

Biasanya, setiap rumah mempunyai tempat penampungan air. Tempat penampungan air ini ditempatkan di tempat tinggi misalnya atap rumah. Jika diamati, wadah air yang cukup besar dihubungkan dengan kran tempat keluarnya air menggunakan pipa-pipa. Jika bentuk bejana berhubungan pada penjelasan sebelumnya membentuk huruf U, bejana pada penampungan air ini tidak berbentuk demikian. Hal ini sengaja dirancang demikian karena sistem ini bertujuan untuk mengalirkan air ke tempat yang lebih rendah dengan kekuatan pancaran yang cukup besar.

4. Hukum Archimedes

Besarnya gaya apung ini bergantung pada banyaknya air yg didesak oleh benda tersebut. Semakin besar air yg didesak maka semakin besar pula gaya apungnya. Hasil penemuannya dikenal dengan Hukum Archimedes yg menyatakan bahwa apabila suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, baik sebagian atau seluruhnya, benda akan mendapat gaya apung (gaya ke atas) yg besarnya sama dengan berat zat cair yg didesaknya (dipindahkan) oleh benda tersebut. Secara matematis ditulis sebagai berikut.

dengan:  = gaya apung (N), ρ = massa jenis zat cair (kg/m3), V = volume zat cair yg didesak atau volume benda yg tercelup (m3), g = konstanta gravitasi atau percepatan gravitasi (m/s2).