Pengertian, Rumus Tekanan Hidrostatis, dan Contoh Soal

Rumus tekanan hidrostatis merupakan salah satu yang dipelajari dalam Fisika, mengacu pada tekanan zat cair. Supaya bisa memahami cara menghitung tekanan hidrostatis, pertama-tama kita perlu memahami dulu tentang tekanan hidrostatis. Yuk, simak pembahasannya di bawah ini, lengkap dengan contohnya di bawah ini, Sobat Pijar!

Baca juga: Rumus Tekanan Zat Padat: Definisi dan Contoh Soalnya

Apa yang Dimaksud dengan Tekanan Hidrostatis?

Tekanan zat cair merupakan tekanan yang disebabkan oleh keberadaan zat cair ke semua benda yang ada di sekitarnya pada tingkat kedalaman tertentu. Pada konsep tekanan hidrostatis zat cair, semua jenis zat cair akan memberi tekanan tertentu, tergantung dari tingkat kedalamannya. Contohnya adalah saat kita berenang, di kolam renang dangkal akan lebih mudah berenang daripada di kolam renang dalam. 

Lalu apakah satuan tekanan hidrostatis? Tekanan hidrostatis satuan adalah Newton per meter kuadrat (N/m²) atau Pascal.

Faktor Apa Saja yang Mempengaruhi Tekanan Hidrostatis?

Tekanan hidrostatis bergantung pada beberapa faktor yang penting untuk kita pelajari. Besarnya tekanan hidrostatis bergantung pada beberapa faktor di bawah ini:

1. Kedalaman Zat Cair

Faktor pertama adalah tingkat kedalaman zat cair. Semakin jauh atau semakin dalam suatu titik dalam zat cair dari permukaan, maka akan semakin besar tekanan hidrostatisnya. Dengan kata lain, tekanan hidrostatis akan semakin meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman titik zat cair. 

2. Massa Jenis Zat Cair

Faktor kedua adalah massa jenis zat cair yang jika jumlahnya makin besar, maka semakin besar pula tekanan zat cairnya. Sebagai contoh di antara air, air garam, dan minyak yang memiliki massa jenis paling besar adalah air garam. 

Saat ketiga jenis cairan ini dimasukkan ke dalam 3 kantong plastik yang berbeda, lalu diberi lubang di titik yang sama persis, maka tekanan hidrostatis pada air garam menjadi yang paling berat. Tekanan hidrostatis air berada di peringkat selanjutnya, dan minyak berada di urutan terakhir. 



3. Percepatan Gravitasi

Terakhir, percepatan gravitasi juga mampu mempengaruhi tekanan hidrostatis pada zat cair. Jika percepatan gravitasi dikombinasikan dengan massa jenis zat cair, maka akan menghasilkan besaran berat zat cair. 

Sementara itu, faktor yang tidak mempengaruhi besarnya tekanan hidrostatis adalah luas bidang. Tidak masalah seberapa luas atau sempitnya luas bidang, variabel ini tidak akan masuk ke dalam perhitungan tekanan zat cair. 

Apa Contoh Tekanan Hidrostatis?

Apakah 5 contoh penerapan tekanan pada zat cair dalam kehidupan sehari-hari? Tekanan zat cair terjadi di sekeliling kita tanpa disadari, lho. Ini dia beberapa contohnya yang mungkin pernah Sobat Pijar alami sendiri:

1. Menyelam di Air yang Dangkal dan Dalam

Saat kita menyelam atau sekedar berenang di kolam dan perairan lainnya, maka akan terasa berbeda saat berada di perairan yang dangkal dan dalam. Saat berada di kolam yang dalam, maka kita akan merasakan tekanan hidrostatis yang lebih besar. Semakin jauh kita menyelam, maka tekanannya juga semakin besar. Sebaliknya, semakin kita bergerak ke sisi kolam yang dangkal, maka tekanannya akan semakin ringan. 

2. Pemasangan Botol Infus

Saat memasang botol infus, posisi botolnya ternyata juga sangat berpengaruh pada tekanan hidrostatis. Jika botol infus diletakkan lebih tinggi, maka tekanan hidrostatisnya lebih besar. Artinya, cairan infus justru semakin mudah masuk ke dalam aliran darah pasien. Meletakkan botol infus ke dekat tubuh pasien ternyata justru membuat cairan infusnya lebih sulit masuk ke aliran darah. 

3. Ketebalan Dasar Bendungan

Setiap bendungan dirancang dengan bagian dasar yang semakin tebal. Ternyata rancangan ini ada maksudnya dan ada hubungannya dengan tekanan hidrostatis. Dasar bendungan yang semakin tebal fungsinya adalah untuk menahan tekanan zat cair yang semakin ke bawah semakin besar. 

4. Lubang Pada Bak Air

Pada bak penampungan air biasanya dibuat lubang supaya bisa mudah mengeluarkan air yang sudah dalam keadaan kotor. Posisi lubang pada bak air biasanya diletakkan di bawah dan hal ini bukan tanpa sebab. Lubang yang dibuat di bawah akan mengalami tekanan hidrostatis yang lebih besar. Dengan begitu, air dan kotoran akan lebih cepat keluar dan bak penampungan bisa segera dibersihkan. 

5. Plastik Berisi Air yang Dilubangi

Contoh terakhir sangat simpel. Misalnya kita memiliki tas plastik atau plastik bening, lalu diberi lubang di 3 titik yang berbeda. Saat dimasukkan air ke dalam plastik, maka air yang keluar dari titik paling bawah akan keluar lebih jauh dibandingkan air yang keluar dari titik di atasnya. 

Alasannya adalah lubang yang paling bawah sudah pasti mengalami tekanan zat cair paling besar jika dibandingkan dengan dua titik di atasnya. Karena itu, air yang keluar mampu mencapai jarak yang lebih jauh. 

Rumus Tekanan Hidrostatis

Kita bisa menghitung tekanan hidrostatis dengan menggunakan rumus di bawah ini:

$P =\rho \times g \times h$

Keterangan:

$P$ = tekanan hidrostatis ($Pa$)

$g$ = percepatan gravitasi ($m/s²$)

$h$ = kedalaman ($m$)

$\rho$ = massa jenis cairan ($kg/m³$) 

Dimensi dalam fisika merupakan bentuk penulisan besaran menggunakan lambang satuan besaran pokok. Jadi dimensi menunjukkan besaran turunan dari besaran pokok penyusunnya. Dalam tekanan zat cair, ada pula yang disebut dengan dimensi tekanan hidrostatis. Untuk mengetahui rumus dimensi tekanan hidrostatis digunakan rumus di atas, yaitu:

$P = \rho \times g \times h$

$P = kg/m³ \times m/s² \times m$

$P = kg/m \times s²$

Jadi dimensinya adalah P = [M] [L]⁻¹ [T]⁻².

Contoh Soal Tekanan Hidrostatis

Berikut ini beberapa contoh soal tekanan hidrostatis:

1. Tekanan hidrostatis pada dasar bejana dapat diperkecil dengan cara....

A. Menambah lubang pembuangan

B. Mempertebal dasar bejana

C. Tidak mengisi air terlalu banyak.

Jawaban: B. Mempertebal dasar bejana, karena prinsipnya sama dengan contoh bendungan di atas. Jika bagian dasarnya dipertebal, maka tekanan hidrostatisnya bisa dikurangi. 

2. Seorang penyelam berada di kedalaman $3 m$ dengan massa jenis air $1.000 kg/m³$. Gravitasi pada perairan tersebut adalah $10 N/kg$. Lalu berapakah tekanan hidrostatisnya?

A. $30 kPa$

B. $33 kPa$

C. $35 kPa$

Jawaban: A. $30 kPa$

Pembahasan:

Diketahui:

$h = 3 m$

$\rho = 1.000 kg/m³$

$g = 10 N/kg$

Ditanya: Berapakah P?

Dijawab:

$P = \rho \times g \times h$

$P = 1000 \times 10 \times 3$

$P = 30.000 Pa$

$P = 30 kPa$

Baca juga: Rumus Tekanan Gas, Faktor yang Mempengaruhi & Contohnya

____________________

Itulah pembahasan tentang rumus tekanan hidrostatis, lengkap dengan contoh dalam kehidupan sehari-hari dan contoh soalnya, Sobat Pijar. Nah, kalau masih ingin tahu lebih jauh tentang tekanan zat lainnya, Sobat Pijar bisa mencari infonya di Pijar Belajar. Nggak cuma fisika saja, lho, kamu juga bisa menemukan materi bidang studi lainnya. 

Tunggu apa lagi? Yuk, unduh Pijar Belajar sekarang juga!