Barometer Mikrajuddin Abdullah Fisika Dasar I 2016

741  r adalah massa jenis air raksa; g adalah percepatan gravitasi bumi; h adalah ketinggian kolom air raksa. Gambar 10.21. kiri Contoh barometer air raksa patrickmarney.co.uk. kanan Skema barometer air raksa. Terdapat wadah penampungan air raksa dan pipa kecil yang dicelupkan terbalik secara vertikal bagian terbuka tercelup di dalam air raksa dan bagian tertutup di sisi atas. Pipa divakumkan. Air raksa dalam wadah ditekan oleh udara luar sehingga terdesak naik sepanjang pipa. Pipa gelas diberi skala dan tiap skala diberi angka tekanan yang diukur.Jika barometer dibawa ke permukaan laut maka tekanan udara P = 1 atm = 1,01  10 5 Pa. Dengan menggunakan data massa jenis air raksa  r = 13.600 kgm 3 maka ketinggian kolom air raksa adalah 76 , 82 , 9 600 . 13 10 01 , 1 5      g P h r  m Jadi ketinggian kolom air raksa pada barometer ketika mengukur tekanan 1 atm adalah 0,76 m = 76 cm. Oleh karena itu, tekakan 1 atm kadang disebut 742 tekanan 76 cmHg. Artinya tekanan yang menyebabkan kolom air raksa barometer naik setinggi 76 cm. Jika tekanan di suatu tempat adalah 60 cmHg maka dalam satuan atmosfer tekanan tersebut adalah 6076  1 atm = 0,79 atm Bisakah menggunakan air sebagai zat cair dalam barometer? Massa jenis air adalah 1.000 kgm 3 . Jika digunakan mengukur tekanan 1 atm maka ketinggian kolom air adalah 1,01  10 5 1.000  9,82 = 10,28 meter Jadi, jika menggunakan air sebagai zat cair maka tinggi kolom barometer harus lebih dari 10 meter Tentu tidak praktis bukan? Contoh 10.9 Jika barometer air raksa dibawa ke puncak gunung Tambora yang memiliki ketinggian 2.850 meter dari permukaan laut, berapakah tinggi kolom air raksa dalam barometer? Gunakan massa jenis udara 1 kgm 3 dan massa jenis air raksa 13.600 kgm 3 . Jawab Tekanan hidrostatis udara setebal 2.850 meter adalah  udara gh = 1  10  2.850 = 28.500 Pa. Tekanan udara di permukaan laut adalah 1 atm = 100.000 Pa. Tekanan di puncak Tambora sama dengan tekanan di permukaan laut dikurang tekanan hidrostatis udara setebal 2.850 m, yaitu P = 100.000 – 28.500 = 71.500 Pa. Ketinggian kolom air raksa dalam barometer adalah 10 600 . 13 500 . 71    g P h r  = 0,53 m = 53 cm.

10.9 Gaya Angkat Archimedes

Di udara kamu mungkin kesulitan atau bahkan tidak sanggup mengangkat sebuah batu. Tetapi ketika di dalam air, batu yang sama kadang dapat kamu angkat dengan mudah. Di udara sebuah benda yang dilepas akan jatuh hingga ke tanah. Tetapi ketika dimasukkan ke air sebagian benda malah diam di permukaan air terapung. Kita melihat kapal-kapal raksasa yang yang terbuat dari baja terapung di laut Gambar 10.22. Mengapa benda yang begitu berat bisa terapung? Mengapa benda ketika di udara sangat berat, namun ketika dimasukkan dalam air menjadi begitu ringan? Jawabnya adalah zat cair menghasilkan gaya angkat pada benda yang tercelup di dalamnya. 743 Gambar 10.22 Kapal terbesar yang ada saat ini adalah Maersk Triple-E. Kapal ini memiliki panjang 400 meter, lebar 59 meter, dan kapasitas 18.000 TEU, artinya dapat mengangkut 18.000 kontainer. Kapal ini memiliki kecepatan maksimum 23 knots. Tinggi kapal diukur dari permukaan laut adalah 73 meter. Kedalaman yang tercelup dalam air adalah 14,5 meter. Berapakah besar gaya angkat oleh zat cair? Mari kita tentukan persamaannya. Misalkan sebuah balok dengan panjang sisi p, l, dan t dicelupkan ke dalam zat cair Gambar 10.23. Permukaan atas balok berada pada kedalaman h 1 dan permukaan bawahnya berada pada kedalaman h 2 = h 1 +t. Untuk nenentukan gaya angkat kita hanya perlu memperhitungkan gaya yang bekerja pada permukaan atas dan bawah balok. Permukan kiri, kanan, depan, dan belakang hanya menghasilkan gaya arah horisontal sehingga tidak memberi kontribusi pada gaya angkat. Bisa juga kamu buktikan bahwa resultan gaya dalam arah horuisontal adalah nol. Gambar 10.23. Benda berbentuk balok yang dicelupkan ke dalam zat cair. Benda mendapat tekanan hidrostatis dari berbagai sisi. Perkalian tekanan deengan luas menghasilkan gaya. Jadi, ada gaya yang bekerja pada tiap sisi benda. Jumlah semua gaya tersebut menghasilkan gaya netto ke atas. Inilah yang disebut gaya angkat Archimeses. h 1 h 2 = h 1 + t t p l P