Sebelumnya membahas prinsip dan contoh soal hukum utama hidrostatis, kita harus memahami dulu apa itu pengertian tekanan hidrostatis. Apa sih tekanan hidrostatis itu?
Secara definisi, tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan, pada kedalaman tertentu. Intinya, setiap jenis zat cair, akan memberikan tekanan tertentu, tergantung dari kedalamannya.
Itulah sebabnya bila kita menyelam di kedalaman tertentu sangat berbahaya bagi manusia. Misalnya kita berenang di permukaan kemudian menyelam di kedalaman misalnya 3 sampai 4 meter maka kepala akan terasa pusing. Sederhananya kita akan susah berlari di dalam air dibanding dengan di darat, itu adalah contoh ekstrem dari adanya tekanan hidrostatis.
Prinsip Hukum Utama Hidrostatis
sekarang perhatikanlah bejana berhubungan pada gambar 1 di bawah ini. Gambar tersebut memperlihatkan sebuah bejana berhubungan yang diisi dengan fluida, misalnya air. Anda dapat melihat bahwa tinggi permukaan air di setiap tabung adalah sama, walaupun bentuk setiap tabung berbeda. Bagaimanakah tekanan yang dialami oleh suatu titik di setiap tabung? Samakah tekanan total di titik A, B, C, dan D yang letaknya segaris? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, Anda harus mengetahui Hukum Utama Hidrostatis.
Gambar 1 Tekanan di titik A, B, C, dan D sama besar, serta tidak bergantung pada bentuk penampang tempat fluida tersebut.
Prinsip Hukum Utama Hidrostatis menyatakan bahwa semua titik yang berada pada bidang datar yang sama dalam fluida homogen, memiliki tekanan total yang sama. Jadi, walaupun bentuk penampang tabung berbeda, besarnya tekanan total di titik A, B, C, dan D adalah sama. Persamaan Hukum Utama Hidrostatis dapat diturunkan dengan memperhatikan Gambar 2. Misalkan, pada suatu bejana berhubungan dimasukkan dua jenis fluida yang massa jenisnya berbeda, yaitu ρ 1 dan ρ 2.
Gambar 2 Tekanan total di titik A dan B pada bejana U yang terisi fluida homogen adalah sama besar, pA = pB.
Jika diukur dari bidang batas terendah antara fluida 1 dan fluida 2, yaitu titik B dan titik A, fluida 2 memiliki ketinggian h2 dan fluida 1 memiliki ketinggian h1. Tekanan total di titik A dan titik B sama besar. Menurut persamaan tekanan hidrostatis, besarnya tekanan di titik A dan titik B bergantung pada massa jenis fluida dan ketinggian fluida di dalam tabung. Secara matematis, persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.
pA = pB
p0 + ρ1gh1 = p0 + ρ2gh2
ρ1 h1 = ρ2 h2
dengan: h1 = jarak titik A terhadap permukaan fluida 1,
h2 = jarak titik B terhadap permukaan fluida 2,
ρ1 = massa jenis fluida satu, dan
ρ2 = massa jenis fluida dua.
Contoh menghitung tekanan pada pipa U
Perhatikanlah gambar bejana di samping Jika diketahui massa jenis minyak 0,8 g/cm3, massa jenis raksa 13,6 g/cm3, dan massa jenis air 1 g/cm3, tentukanlah perbedaan tinggi permukaan antara minyak dan air.
Jawab
Diketahui: ρ m = 0,8 g/cm3, ρ r = 13,6, dan ρ air = 1 g/cm3.
Air dan minyak batas terendahnya sama sehingga diperoleh persamaan berikut
ρa ha = ρm hm
Jadi, perbedaan tinggi permukaan minyak dan air = 15 cm – 12 cm = 3 cm.
Demikianlah apa yang bisa kami sampaikan mengenai Prinsip Hukum Utama Hidrostatis dan Contoh soalnya. Semoga bermanfaat dan sampai jumpa lagi di lain bahasan yang lebih menarik. Selamat belajar merdeka belajar (maglearning.id).