11 Contoh soal tekanan hidrostatis beserta jawaban dan pembahasannya

Brilio.net - Saat melakukan aktivitas berenang atau menyelam di laut, pastinya paham bagaimana sulitnya agar bisa sampai titik kedalaman tertentu. Tentunya tak akan sama dengan berenang di permukaan, berenang di kedalaman tertentu yang lebih dalam memerlukan tenaga yang sangat besar.

Hal tersebut dapat terjadi karena adanya tekanan hidrostatis di kedalaman yang lebih kuat apabila dibandingkan dengan tekanan di permukaan air. Tekanan hidrostatis merupakan jenis tekanan yang diberikan air pada benda apapun yang berada di dalamnya. Jadi, tekanan hidrostatis terhadap sebuah benda akan bertambah seiring dengan bertambahnya kedalaman benda tersebut.

foto: pixabay.com

Maka dari itulah, ketika berenang atau menyelam di permukaan dangkal akan terasa lebih mudah apabila dibandingkan dengan menyelam di kedalaman tertentu. Karena semakin banyak volume air yang ada di atas maka semakin besar pula tekanan yang diberikan dari air pada tubuh.

Dalam materi tekanan hidrostatis, terdapat satu rumus yang akan selalu digunakan yakni sebagai berikut:
P = .g.h

- P = Tekanan Hidrostatis (N/m2 atau Pa) >> 1 atm = 1 Pa
- = Massa jenis (km/m3)
- g = Gaya gravitasi (m/s2)
- h = Kedalaman (m)

Tekanan hidrostatis pada titik kedalaman berapa pun tak akan terpengaruh oleh berat air, bentuk bejana air, ataupun luasan permukaan air. Tekanan hidrostatis menekan ke seluruh arah. Satuan tekanan yakni newton per meter kuadrat (N/m2) atau Pascal (Pa). Rumus tekanan hidrostatis diformulasikan dengan:

P = .g.h

- P = tekanan hidrostatis
- = masa jenis cairan
- g = percepatan gravitasi
- h = kedalaman

Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Tekanan Hidrostatis

1. Masa jenis zat cair
Apabila massa jenis dari suatu zat cair semakin besar massa jenis, maka akan semakin besar juga tekanan hidrostatisnya. Misalnya, ada tiga jenis zat cair, yakni air, minyak, dan juga larutan garam yang dimasukkan ke dalam tiga kaleng yang terpisah. Saat kita menunjuk titik dengan kedalaman yang sama pada tiap-tiap cairan, maka efeknya akan berbeda-beda. Tekanan hidrostatis yang dimiliki oleh larutan garam akan lebih besar dibandingkan dengan air biasa. Sementara, tekanan hidrostatis dari air biasa akan lebih besar apabila dibandingkan dengan minyak.

2. Kedalaman zat cair (h)
Kedalaman zat cair juga menjadi pengaruh bagi tekanan hidrostatis pada zat cair. Semakin jauh jarak suatu titik dalam zat cair dari permukaannya, maka akan semakin kuat pula tekanan hidrostatisnya. Maksudnya, tekanan hidrostatis akan semakin meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman titik dari suatu zat cair.

Misalnya, pada sebuah kaleng diberi tiga lubang dengan posisi ketinggiannya yang berbeda-beda. Jarak pancaran air pada titik atau lubang yang paling bawah akan lebih jauh apabila dibandingkan dengan titik yang berada di atasnya. Hal tersebut dikarenakan lubang yang terletak di paling bawah akan mengalami tekanan hidrostatis yang paling besar dibandingkan dengan dua titik lain yang berada di atasnya.

3. Percepatan gravitasi (g)
Percepatan gravitasi juga bisa memberikan pengaruh pada tekanan hidrostatis yang berada di zat cair. Percepatan gravitasi yang dikombinasikan dengan massa jenis zat cair, akan menghasilkan besaran berat zat cair (S).

Penerapan Tekanan Hidrostatis dalam Kehidupan Sehari-hari

Ada banyak sekali contoh dari tekanan hidrostatis yang sering dilakukan dalam kegiatan sehari-hari. Antara lain:

1. Saat menyelam di kolam atau laut, maka akan merasakan tekanan hidrostatis yang semakin besar jika menyelam semakin dalam.
2. Dasar bendungan pada bagian dasar akan semakin tebal guna untuk menahan tekanan zat cair yang semakin ke bawah semakin kuat.
3. Dalam pemasangan infus, apabila semakin tinggi posisi botol infus, maka akan semakin besar tekanan yang terjadi. Hal ini memudahkan cairan infus untuk lebih mudah masuk ke dalam aliran darah.

Sifat-sifat Tekanan Hidrostatis

Dibawah ini merupakan sifat dari tekanan hidrostatis:

- Tekanan hidrostatik akan bergantung pada kedalaman cairan.
- Tekanan zat cair ke segala arah besarnya sama.
- Pada kedalaman yang sama, jumlah tekanannya juga sama.
- Hidrostatis akan sangat memiliki ketergantungan pada gravitasi.
- Tekanan hidrostatik tak akan bergantung pada bentuk tempat.
- Kemudian tekanan hidrostatik juga akan bergantung menyesuaikan pada massa jenis zat cair.

Untuk mengetahui lebih lanjut, berikut contoh soal tekanan hidrostatis beserta jawaban dan pembahasannya. Semua telah dirangkum brilio.net dari berbagai sumber padaRabu (19/10).

Contoh soal 1

Seorang penyelam menyelam dengan kedalaman 3 m, massa jenis air 1.000 kg/m, dan konstanta gravitasi pada tempat tersebut adalah 10 n/kg. Besar tekanan hidrostatisnya adalah ... n/m

Jawab:
Kedalaman = h = 3m
Massa jenis air = = 1.000 kg/m
Percepatan gravitasi = g = 10 N/kg
P = gh
P = 1.000 x 10 x 3
P = 30.000
Jadi, tekanan hidrostatis yang dirasakan penyelam tersebut adalah sebesar 30.000 Pascal (Pa).

Penulis: Magang/Annisa Dheaning Triprasiwi

Contoh soal 2

Seorang penyelam berada di kedalaman 10 m di bawah permukaan air. Jika massa jenis air adalah 1.000 kg/m3, dengan gravitasinya 10 m/s2. Maka, tekanan hidrostatis yang dialami ikan sebesar ...

Jawab:
Ph = .g.h
= 1.000 kg/m3 . 10 m/s . 10 m
= 10^5 Pa.
Jadi, tekanan hidrostatis yang dialami ikan adalah 10^5 Pa.

Contoh soal 3

Seekor kura-kura sedang berenang di akuarium. Kura-kura tersebut sedang berada pada posisi 50 cm dari permukaan akuarium. Maka berapakah jumlah tekanan hidrostatis yang diterima oleh kura-kura tersebut? Apabila massa jenis air=1000 kg/m3 dan dengan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2)

Jawab:
h = 50 cm = 0,5 m
= 1000 kg/m3, g = 10 m/s2
Ph = .g.h
Ph = 1000 x 10 x 0,5
Ph = 5000 Pa.
Jadi, Jadi tekanan hidrostatis yang diterima oleh kura-kura adalah 5000 pascal.

Contoh soal 4

Pada sebuah botol apabila diisi dengan menggunakan air hingga dengan ketinggian 50 cm pada dasar botol. Apabila botol dilubangi 10 cm dari dasarnya, maka tentukanlah tekanan hidrostatis pada lubang apabila percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan massa jenis air 1000 kg/m3!

Jawab:
ph = . g . h
ph = 1000 kg/m3 . 10 m/s2 . 0,4 m
ph = 4.000 N/m2
Jadi, tekanan hidrostatis pada lubang apabila percepatan gravitasi bumi adalah 4.000 N/m2.

Contoh soal 5

Sebuah bejana berhubungan diisi dengan air dan minyak. Apabila massa jenis air mempunyai 1 g/cm3 sedangkan massa minyak 0,8 g/cm3. Apabila tinggi permukaan air dari batas minyak 10 cm, maka hitunglah tinggi permukaan minyak tersebut ...

Jawab:
pair = pminyak
air . g . hair = minyak . g . hminyak
1 g/cm3 . 10 cm = 0,8 g/cm3 . hminyak
hminyak = 10 cm/0,8 = 12,5 cm
Jadi, tinggi permukaan minyak tersebut adalah 12,5 cm.

Contoh soal 6

Pada sebuah bola kecil yang tercelup oleh zat cair yang mempunyai massa jenis 100 kg/m3 dengan tekanan hidrostatis 100 N/m3. Percepatan gravitasi bumi yakni 10 m/s2. Maka di kedalaman berapakah bola tersebut jatuh?

Jawab:
ph = . g . h
100 N/m2 = 100 kg/m3 . 10 m/s2 . h
h = 1 m3/10 m2
h = 0,1 m
Jadi, bola tersebut jatuh pada kedalaman 0,1 m.

Contoh soal 7

Dari dalam dasar kolam air terdeteksi menggunakan alat pengukur tekanan hidrostatis menunjukkan angka 50.000 pascal. Maka berapakah kedalaman dari kolam air tersebut?

Jawab:
ph = . g . h
50.000 = 1000 . 10 . h
h = 5 m
Jadi, kedalaman dari kolam air tersebut adalah 5m.

Contoh soal 8

Sebuah bak mandi berbentuk persegi panjang memiliki panjang 2 m, lebar 1 m, dan tinggi 0,5 m. Bak air tersebut berisi 50 liter air. Jika g = 10 ms, tentukan tekanan hidrostatis pada dasar bak.

Jawab:
Luas alas = panjang x lebar
A = 2 m x 1 m = 2 m
V = 50 liter = 0,50 m
h = V : A = 0,50 m : 2 m = 0,25 m
P = h x p x g = 0,25 m x 10 kg m x 10 ms
P = 250 pa
Jadi, tekanan hidrostatis pada dasar bak adalah 250 pa.

Contoh soal 9

Pada botol apabila diisi oleh air hingga dengan ketinggian 50 cm Pada dasar botol. Jika botol dilubangi 10 cm dari dasarnya, maka tentukan tekanan hidrostatis pada lubang jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan massa jenis air 1000 kg/m3!

Jawab:
ph = . g . h
ph = 1000 kg/m . 10 m/s . 0,4 m
ph = 4.000 N/m
Jadi, tekanan hidrostatis pada lubang adalah 4.000 N/m.

Contoh soal 10

Pada sebuah kelereng yang tercelup oleh zat cair yang mempunyai massa jenis 100 kg/m3 dengan tekanan hidrostatis 100 N/m3. Percepatan gravitasi bumi ialah 10 m/s2. Maka di kedalam berapa kelereng tersebut jatuh?

Jawab:
ph = . g . h
100 N/m = 100 kg/m . 10 m/s . h
h = 1 m/10 m
h = 0,1 m
Jadi, kelereng tersebut jatuh pada kedalaman 0,1 m.

Contoh soal 11

Hitunglah tekanan hidrostatis yang dialami penyelam yang berada pada kedalaman 100 m dengan masa jenis air laut 1.025 kg/m3
dan gravitasi bumi 10 m/s2!

Jawab:
P = . g . h
P = 1.025 10 100
P = 1.025.000
P = 1.025 106 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis yang dialami oleh penyelam adalah sebesar 1.025 106 Pa.