Pengertian Massa Jenis dan Tekanan Hidrostatis

KIta telah mengetahui bahwa zat yang terdapat di alam ini dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis yaitu zat padat, zat cair dan zat gas, zat cair dan gas memiliki kesamaan sifat, yaitu dapat mengalir. Suatu zat yang memiliki kemampuan mengalir dinamakan fluida. Sehingga zat cair dan gas termasuk fluida. Sebuah cabang ilmu pengetahuan dalam fisika yang khusus mempelajari tentang fluida adalah mekanika fluida. Bab ini akan membahas lebih luas tentang kajian cabang ilmu pengetahuan ini dan bab ini mencakup materi – materi :
1. Fluida statik
2. Fluida  dinamik
Fluida Static
Sebelum membahas mengenai konsep tekanan pada fluida statik , kita ingat kembali konsep massa jenis.
Massa jenis atau kerapatan suatu zat didefinisikan sebagai perbandingan massa dengan volume zat tersebut. Secara matematis, massa jenis dirumuskan sebagai berikut :

Dimana :

r = massa jenis (Kg/m³)
M = massa benda (Kg)
V = volume benda (m³)
Satuan massa jenis dinyatakan juga dengan (gr / cm³)
Pada tabel berikut ditunjukkan nilai massa jenis beberapa zat :

NO	NAMA ZAT	Massa Jenis (Kg/m3)
1	Air	1000
2	Alkohol	790,0900
3	Mercury	13600
4	Bensin	900
5	Zat padat
6	Aluminium	2700
7	Besi	7900
8	Emas	19300
9	Es	910
10	Perunggu	8500
11	Timah	11300
12	Tembaga	8900
13	Seng	7100
14	Gas
15	Amonia	0,771
16	Karbon dioksida	1,980
17	Karbon monoksida	1,250
18	Hidrogen	0,090
19	Helium	0,180
20	Neon	0,900
21	Nutrogen	1,250
22	Oksigen	1,430
23	udara	1,200

2.   Tekanan Hidrostatic
Fluida yang berada dalam suatu wadah memiliki berat akibat pengarug grafmitasi bumi. Berat fluida menimbulkan tekanan pada setiap bidang permukaan yang bersinggungan dengannya.
Pada dasarnya fluida selalu memberikan tekanan pada setiap bidang yang bersentuhan dengannya. Besarnya tekanan bergabtung pada besarnya gaya dan luas bidang tempat gaya bekerja.
Dalam hal ini tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang tiap satuan luas bidang tersebut. Secara sistematis tekanan dirumuskan sebagai berikut.

Karena dalam keadaan statik, air hanya melakukan gaya berat sebagai akibat gaya grafitasi bumi, maka

Berdasarkan persamaan massa jenis diperoleh

Sehingga persamaan sebelumnya menjadi

Karena V = Ah maka

Maka :

Dimana :
r = massa jenis zat cair (Kg/m³)
g = percepatan grafitasi bumi (m/s²)
h = kedalaman zat cair diukur dari permukaan ke titik yang diberi tekanan (m)
P = Tekanan Hidrostatis (N / m²)
Berdasarkan rumus tekanan hidrostatis di atas, diketahui bahwa tekanan hidrostatis bergantung pada massa jenis zat cair, ketianggian atau ke dalaman zat cair, serta percepatan grafitasi bumi. Perhatikan gambar berikut.
Kegiatan ilmiah
1. Alat dan bahan
a.      Kaleng bekas
b.      Palu
c.      Selotip
d.      Air
2. Langkah – langkah kegiatan
a.      Ambil salah satu kaleng, kemudian buatlah tiga buah lubang pada kaleng tersebut secara vertikal menggunakan paku.
b.      Ambil kaleng yang lain kemudian buatlah lubang yang sama tingginya9 mendatar)
c.      Tutup lubang – lubang pada kedua kaleng tersebut dengan selotip.
d.   isi kaleng pertama (lubang vertikal) dengan air sampai penuh, kemudian buka penutup dari masing – masing lubang!. Amati pancaran air yang keluar dari lubang – lubang tersebut!
e.   isi kaleng ke dua (lubang vertikal) dengan air sampai penuh, kemudian buka masing – masing penutup dari masing – masing lubang !. Amati pancaran air yang keluar dari lubang – lubang tersebut.
3.    Pertanyaan
a.  Apakah pancaran air dari setiap lubang kaleng pertama mempunyai jarak yang berbeda ?
b.  Apakah pancaran air dari setiap lubang kaleng kedua mempunyai jarak yang sama ?
c.  Buatlah kesimpulan dari hasil kegiatan tersebut ?
4.    Kesimpulan
Berdasarkan percobaan di atas
a.  Semakin tinggi ……………….., semakin ……………………………………………..
b.  Kekuatan pancaran air ditentukan …………………………………………………..
c.  Pada kedalaman yang sama , tekanan ……………………………………………………………. tersebut
Bumi yang kita tempati dikelilingi oleh lapisan udara yang disebut atmosfir. Pada setiap lapisan atmosfir bekerja gaya grafitasi bumi sehingga udara pada lapisan atmosfir  memmpunyai berat. Gaya berat dari komponen – komponen atmosfir tersebut memberikan tekanan terhadap benda – benda dipermukaan bumi. Tekanan yang diberikan oleh komponen – komponen udara tersebut dinamakan dengan tekanan udara atau tekanan atmosfir.
Besarnya tekanan udara dipermukaan bumi dapat berbeda – beda bergantung pada ketinggiansuatu tempat dipermukaan bumi. Semakin rendah tempat tersebut dari permukaan bumi maka tekanan udara (atmosfirnya) semakin besar. Sebaliknya, semakin tinggi suatu tempat di permukaan bumi maka tekanan atmosfirnya semakin kecil.
Alat yang digunakan untuk mengukur tyekanan atmosfir adalah Barometer. Salah satu jenis barometer yang banyak digunakan adalah barometer raksa. Barometer raksa ini merupakan hasil pengembangandari alat yang digunakan pada suatu percobaan yang dilakukan oleh ahli Fisika berkebangsaan Italia yaitu Evangelista Torricelli pada tahun 1643.
Satuan yang digunakan untuk menyatakan tekanan atmosir adalah atmosfir (atm) atau cmHg.
1 atm = 6 cmHg
1 atm = 1,01 x 10⁵ Pa
Berdasarkan hasil pengukuran diketahui bahwa tekanan atmosfir dipermukaan air laut yaitu kira – kira 1 atm atau 76 cmHg. Semakin rendah posisi suatu tempat dari permukaan laut, semakin besar tekanan atmosfirnya. Sedangkan semakin tinggi posisi suatu tempat dari permukaan laut, semakin kecil tekanan atmosfirnya.
Tekanan atmosfir dapat mempengaruhi tekanan pada kedalaman tertentu pada zat cair, karena tekanan atmosfir yang menekan permukaan zat cair akan menambah besar tekanan dalam zat cair. Besarnya tekanan pada kedalaman tertentu dalam zat cair apabila dipengaruhi oleh tekanan atmosfir dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut :
P_t =P_o + P
Atau
P_t = P_o +   r h g
Dimana :
P_t = Tekanan total dalam zat cair
P_o = Tekanan atmosfir
P = r h g = Tekanan Hidrostatis
5.    Tugas
a.  Jawabablah pertanyaan (3) tulis jawabannya di komentar
b.  Lengkapi kesimpulan (4) dan tuliskan di komentar
6.    Harap segera dikerjakan untuk  XI IPA 1, XI IPA 2, XI IPA 3

Tweet