39 Hukum Utama Hidrostatis menyatakan bahwa semua titik yang
terletak pada satu bidang datar yang sama di dalam zat cair yang diam sejenis memiliki tekanan mutlak yang sama Marthen kanginan, 2006:
233. Pada lapisan atas zat cair bekerja tekanan atmosfer. Atmosfer adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi. Pada tiap bagian atmosfer
bekerja gaya tarik gravitasi. Sehingga makin ke bawah lapisan udara semakin berat. Oleh karena itu, semakin rendah suatu tempat, maka
semakin tinggi tekanan atmosfernya. Di permukaan laut, tekanan atmosfer bernilai 1 atm atau 1,01 x 10
5
Pa.
b. Hukum Pascal
Hukum Pascal berbunyi sebagai berikut, tekanan yang bekerja pada fluida di dalam ruang tertutup akan diteruskan oleh fluida
tersebut ke segala arah dengan sama besar Tipler, 1998: 391. Gambar 5 berikut menunjukkan penekan hidrolik yang berupa bejana
tertutup yang dilengkapi dengan dua buah penghisap yang luas penampangnya berbeda.
Gambar 5. Prinsip Kerja Pompa Hidrolik F
1
F
2
A
2
A
1
40 Permukaan fluida pada kedua kaki bejana berhubungan sama
tinggi. Bila kaki I yang luas penampangnya A
1
dikerjakan gaya F
1
, tekanan P
1
diteruskan oleh zat cair lewat pipa penghubung ke kaki II yang luas penampangnya A
2
dengan gaya F
2
yang memberikan tekanan P
2
. Menurut hukum Pascal tekanan pada kedua penghisap sama berlaku, maka berlaku persamaan 5 dan 6 sebagai berikut.
5
� �
6
Jika A
2
jauh lebih besar dari A
1
, sebuah gaya yang kecil F
1
dapat digunakan untuk mengadakan gaya yang jauh lebih besar F
2
untuk mengangkat sebuah beban yang ditempatkab di penghisap yang lebih
besar.
c. Hukum Archimedes
Sebuah batu yang diikat dengan tali dimasukkan kedalam wadah yang berisi air, maka tampak bahwa permukaan air akan naik dan gaya
berat yang ditimbulkan oleh batu menjadi sedikit berkurang. Gambar 7 a menunjukkan benda tergantung di udara terbuka dan memiliki berat
tertentu. Ketika benda tercelup dalam fluida Gambar 7 b, berat benda terukur menjadi berkurang. Hal ini terjadi karena zar cair memberikan
gaya ke atas yang sebagian mengimbangi gaya berat benda.
41 Gambar 7. Perbedaan Berat Benda a benda tidak tercelup,
b benda tercelup sumber: http:www.shmoop.com
Benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mengalami gaya ke atas. Pernyataan ini pertama kali
dikemukakan oleh Archimedes 287 - 212 SM, yang dikenal dengan
Hukum Archimedes , yang berbunyi:
“Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya di dalam fluida mengalami gaya ke atas yang
besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan” Tipler, 1998: 394. Besar gaya ke atas tersebut besarnya sama dengan berat fluida
yang dipindahkan oleh benda. Secara matematis, Hukum Archimedes
dituliskan seperti persamaan 7 berikut.
7 Keterangan:
F
A
= gaya ke atas N, ρ
f
= massa jenis fluida kgm
3
,
42 V
f
= volume fluida yang dipindahkan m
3
, dan g = percepatan gravitasi ms
3
. Berdasarkan Persamaan 7 dapat diketahui bahwa besarnya gaya
ke atas yang dialami benda di dalam fluida bergantung pada massa jenis fluida, volume fluida yang dipindahkan, dan percepatan gravitasi Bumi.
Apabila sebuah benda padat dicelupkan ke dalam zatcair, maka ada tiga kemungkinan yang terjadi pada benda, yaitu tenggelam, melayang, atau
terapung. Pertanyaan ini dapat dijelaskan dengan hukum Archimedes Bambang Haryadi, 2009: 148-149.
1 Terapung
Gambar 8. Skema Benda Terapung Benda dikatakan terapung jika sebagian benda tercelup di
dalam zat cair seperti pada Gambar 8. Pada kondisi tersebut hanya sebagian volume benda yang tercelup di dalam zat cair, sehingga
volume zat cair yang dipindahkaan lebih kecil dari volume total benda yang mengapung, maka menggunakan hukum I Newton pada
arah vertikal diperoleh persamaan 8 sebagai berikut. ∑
y
= 0
43 Karena
, maka 8
sehingga benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis fluida
ρ
b
ρ
f
. Apabila volume benda tercelup dalam zat cair
dan volume benda total
, maka massa jenis benda yang terapung dalam fluida memenuhi persamaan 9 dan 10 berikut.
9
10 Keterangan:
h
f
= tinggi benda yang tercelup dalam fluida m, h
b
= tinggi benda m, Pada benda yang mengapung terjadi keseimbangan antara
berat benda w
b
dan gaya apung F
a
, sehingga berlaku persamaan 11 sebagai berikut.
11
44
2 Melayang
Gambar 9. Skema Benda Melayang Benda dikatakan melayang jika seluruh benda tercelup ke
dalam zat cair, tetapi tidak menyentuh dasar zat cair seperti pada Gambar 9. Sebuah benda akan melayang dalam zat cair apabila
gaya ke atas yang bekerja pada benda sama dengan berat benda seperti pada persamaan 12 berikut.
∑
y
= 0
Karena , maka
12 sehingga benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan melayang
jika massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida ρ
b
= ρ
f
.
45
3 Tenggelam
Gambar 10. Skema Benda Tenggelam Benda dikatakan tenggelam, jika benda berada di dasar zat
cair seperti pada Gambar 10. Pada saat tenggelam, besarnya gaya apung F
A
lebih kecil daripada berat benda w = mg. Pada peristiwa tersebut, volume benda yang tercelup di dalam zat cair sama
dengan volume total benda, namun benda bertumpu pada dasar bejana sehingga ada gaya normal sebesar N. Hukum I Newton pada
arah vertikal diperoleh persamaan 13 sebagai berikut. ∑
y
= 0
Karena dan gaya normal N selalu positif maka syarat
benda tenggelam adalah
13
N
46 sehingga benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan tenggelam
jika massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis fluida ρ
b
ρ
f
. Jika benda yang dapat tenggelam dalam fluida ditimbang di dalam fluida tersebut, berat benda akan menjadi seperti persamaan
14 dan 15 berikut. 14
15 Keterangan:
= berat benda dalam fluida N, dan = berat benda di udara N.
d. Tegangan Permukaan, Kapilaritas, Viskositas
