Tekanan Zat Cair

Tekanan Zat Cair

Ketika kita menyelam di dalam air, telinga kita akan terasa tertekanan bukan? Apalagi jika kolam yang kita selami lebih dalam. Semakin dalam tekanan tersebut rasanya lebih kencang. Mengapa hal tersebut dapat terjadi?

Ternyata, kedalaman zat cair dan massa jenis zat cair memengaruhi tekanan yang dihasilkan oleh zat cair atau disebut dengan tekanan hidrostatis. Semakin dalam zat cair, semakin besar tekanan yang dihasilkan.

Tekanan Hidrostatis

Dapat disimpulkan bahwa Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang dihasilkan zat cair berdasarkan kedalaman dan massa jenisnya. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Oleh karena fenomena tekanan hidrostatis tersebut, saat kita menghitung tekanan di dalam air kita tidak dapat menggunakan rumus yang sama dengan tekanan zat padat. Pada zat cair, gaya (F) disebabkan oleh berat zat cair (w) yang berada di atas benda.

Namun demikian, berat zat cair tidak dapat diambil begitu saja, karena Massa benda (m) dan percepatan gravitasi akan memengaruhinya pula. Untuk mengetahui berat zat cair yang sebenarnya, kita harus mengalikan massa benda (m) dengan percepatan gravitasi (g), maka rumus tekanan zat cair adalah:

(Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 9)

Intinya, rumus tekanan zat cair (p) adalah Massa Jenis Zat Cair dikali Percepatan Gravitasi dikali Tinggi Zat Cair. 

Hukum Archimedes

Tentunya kita semua telah melihat dan mengetahui bahwa benda yang dimasukkan ke air terkadang dapat mengapung ketika dimasukkan ke kolam air. Peristiwa tersebut seakan membuat suatu benda yang dimasukkan ke dalam air beratnya berkurang.

Sebetulnya bukan berarti ada massa benda yang hilang, hal tersebut disebabkan oleh adanya gaya apung (Fa ) yang mendorong benda ke atas atau berlawanan dengan arah berat benda. Secara matematis, gaya apung dapat diperoleh melalui rumus:

(Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 12)

Fenomena ini telah diamati dan dipelajari oleh Archimedes yang hasilnya kemudian dinyatakan sebagai hukum Archimedes yang berbunyi: “Jika benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda itu akan mendapat gaya ke atas yang sama besar dengan berat zat cair yang didesak oleh benda tersebut”.

Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air daripada di udara karena di dalam air benda mendapat gaya ke atas. Ketika di udara, benda memiliki berat mendekati yang sesungguhnya. Karena berat zat cair yang didesak atau dipindahkan benda adalah:

(Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 12)

Hukum Archimedes tersebut dapat digunakan sebagai dasar pembuatan kapal laut atau kapal selam. Hal itu karena kita mengetahui bahwa suatu benda dapat terapung atau tenggelam tergantung pada besarnya gaya berat dan gaya apung, dengan pertimbangan: 

1. Jika gaya apung maksimum lebih besar daripada gaya berat maka benda akan terapung.
2. Sebaliknya, jika gaya apung maksimum lebih kecil daripada gaya berat maka benda akan tenggelam.
3. Jika gaya apung maksimum sama dengan berat benda, maka benda akan melayang.

Sebagai catatan, gaya apung maksimum adalah gaya apung jika seluruh benda berada di bawah permukaan zat cair.

Hukum Pascal

Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup ternyata akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama. Hal ini merupakan bunyi dari hukum Pascal yang dikemukakan oleh Blaise Pascal (1623- 1662).

Mengapa hal demikian menjadi penting? Karena melalui hukum tersebut kita tahu bahwa benda kecil seperti tiang sekalipun dapat memiliki tekanan yang tinggi. Misalnya bagaimana alat pengangkat mobil di tempat pencucian mobil dapat mengangkat mobil hanya dengan udara atau minyak saja.

Menurut hukum Pascal tekanan p tersebut diteruskan ke segala arah dengan sama besar, termasuk ke luas penampang. Secara matematis diperoleh persamaan pada dongkrak hidrolik sebagai berikut.

Pompa hidrolik menerapkan prinsip dari Hukum Pascal. Pada pompa hidrolik terdapat dua luas penampang yang berbeda, yaitu luas penampang kecil (A1 ) dan luas penampang besar (A2 ). Tekanan p (10 N/cm2 ) akan diteruskan menuju luas penampang besar (A2 ) misalnya 100 cm2.

Berdasarkan contoh tersebut dapat dilihat bahwa dengan memberikan gaya 10 N pada luas penampang kecil mampu menghasilkan gaya 1.000 N pada luas penampang besar. Berdasarkan prinsip inilah pompa hidrolik tersebut mampu mengangkat mobil yang cukup berat dan jauh lebih besar dari penampangnya.

sumber : https://serupa.id