211
Fisika SMAMA XI
Contoh Soal 1
Bila tekanan di permukaan adalah 101 kPa, carilah tekanan yang dialami sebuah kapal yang berada di kedalaman 100 m di bawah permukaan
laut. Jika U = 10
3
kgm
3
. Penyelesaian :
Diketahui : P
o
= 101 u 103 Pa,
h = 100 m Jawab :
Dengan menggunakan persamaan 9: P = P
o
+ Ugh
= 101 u 10
3
Pa + 10
3
kgm
3
9,8 Nm100 m = 1081 kPa
Sebuah pipa U berisi dua cairan dengan kerapatan berbeda pada keadaan setimbang. Di pipa sebelah kiri berisi minyak yang tidak diketahui
kerapatannya, di sebelah kanan berisi air dengan kerapatan 1000 kgm
3
. Bila selisih ketinggian di permukaan air adalah h =13 mm dan selisih
ketinggian antara minyak dan air adalah 15 mm. Berapakah kerapatan minyak?
Penyelesaian : Tekanan di sebelah kiri pipa disebabkan
karena tekanan atmosfer dan berat minyak. Tekanan di sebelah kanan pipa adalah
karena berat air dan tekanan atmosfer. Tekanan pada titik yang segaris adalah sama
sehingga: Ug
1
h
1
= Ug
2
h
2
Jadi kerapatan minyak adalah 866,7 kgm
3
.
Contoh Soal 2
Fisika SMAMA XI
212
Paradoks hidrolik
Amatilah bentuk bejana pada Gambar 7.3. Gambar tersebut menunjukkan bejana dengan bagian-bagian air yang
bentuknya berbeda-beda. Menurut kalian mana yang tekanannya paling besar? Sekilas tampaknya di bejana yang
paling besar dibagian yang sempit. Tetapi jika kalian memerhatikan persamaan 9, bukankah yang mempe-
ngaruhi tekanan adalah ketinggian bukan bentuk bejana? Keadaan yang tampaknya berlawan ini disebut sebagai
paradoks hidrostatik.
Tekanan hidrostatik tidak tergantung pada bentuk bejana tetapi hanya tergantung pada kedalaman. Tekanan dititik A,
B, dan C adalah sama. Air di bejana terbesar memang lebih berat dari bejana yang lain, tetapi sebagian berat air yang diberi
tanda gelap, ditopang oleh sisi bejana yang miring. Sisi yang miring memberikan gaya normal terhadap tekanan air, dan
gaya normal ini memiliki komponen ke atas yang menopang berat air.
Gambar 7.3 Tekanan pada dasar ketiga bejana sama
3. Tekanan Gauge
Sifat fluida ini beda tekanan pada fluida sebanding dengan kedalaman dapat kita gunakan untuk mengukur tekanan yang
tidak kita ketahui. Mari kita tinjau alat pengukur tekanan yang sederhana yaitu manometer tabung terbuka. Salah satu ujung
tabung yang terbuka dihubungkan dengan ruangan yang hendak kita cari tekanannya, sehingga tekanannya adalah
tekanan ruangan. Misalkan tekanannya kita sebut P. Ujung B
A C
213
Fisika SMAMA XI
yang lain dibiarkan terbuka, sehingga tekanan di ujung ini adalah tekanan
udara luar yaitu P
o
atau tekanan atmosfer. Karena adanya tekanan P maka cairan
dalam manometer akan berbeda ketinggiannya sebesar h lihat Gambar
7.4.
Perbedaan tekanan antara P dan P
o
disebut sebagai tekanan Gauge. Tekanan P disebut tekanan mutlak. Kita bisa
mengatakan bahwa tekanan mutlak adalah tekanan Gauge + tekanan atmosfer.
P = P
Gauge
+ P
atm
.... 10 Besarnya tekanan Gauge adalah
Ugh. Kerapatan cairan adalah
U dalam manometer dan h selisih ketinggian cairan dalam manometer. Tekanan Gauge merupakan tekanan yang
ditunjukkan oleh alat ukur. Dalam hal ini alat ukurnya adalah manometer terbuka.
Pada manometer pipa terbuka:
.... 11
Bagaimana jika kita menggunakan barometer tertutup? Barometer adalah
alat untuk mengukur tekanan udara luar. Mari kita lihat gambar barometer
pipa U untuk mengukur tekanan atmosfer di samping ini.
Pada pipa U barometer tekanan di tabung tertutup adalah nol, sedang tekanan pada ujung pipa
terbuka adalah tekanan atmosfer. Besarnya tekanan atmosfer dengan demikian adalah:
.... 12
P
at
h P = 0
Gambar 7.5 barometer pipa tertutup U. Barometer ini digunakan untuk mengukur
tekanan atmosfer.
Sumber : IPP, Growlier
Gambar 7.4 Manometer terbuka dihubungkan dengan ruangan dengan volume V.
V A
P
o
Fisika SMAMA XI
214
Ketinggian air raksa pada Barometer pipa U di suatu tempat adalah 760 mm.
a. Berapakah tekanan atmosfer di tempat itu bila r air raksa adalah
13,595 u 10
3
kgm
3
? b.
Jika pipa tidak berisi air raksa tetapi digunakan air, berapa tinggi kolom air di tempat itu?
Penyelesaian : Diketahui :
h = 760 mm,
r
air raksa
= 13,595 u 10
3
kgm
3
. Jawab :
a. Dengan menggunakan persamaan 9 maka:
P = 13,595
u 10
3
kgm
3
9,8 mdet
2
760 u 10
-3
m = 101,255 Pa
b. Jika pipa tidak berisi air raksa tetapi air yang kerapatannya
1.000 kgm
3
. 101,255 = 10
3
kgm
3
9,8 mdet
2
hm h = 10,3 m atau 10300 mm
Tekanan diberi satuan mm Hg, atau ftH
2
O atau atm: 1 atm
= 760 mmHg = 33,9 ft H
2
O = 101,325 kPa
1 mmHg = 1 torr = 133,3 Pa
Ketinggian kolom barometer air raksa pada suatu ruangan pada suhu -5 ° adalah 740 cm. Kerapatan air raksa saat itu adalah 1,3608x10
4
kgm
3
. Berapa tekanan udara di ruang itu?
Penyelesaian : Diketahui :
U = 1,3608 u 10
4
kgm
3
, h = 7,40 m
Contoh Soal 3
Contoh Soal 4
