Tekanan Hidrostatis dan pembahasam
TEKANAN HIDROSTATIS
Hamzah,Nurwahida*), Rabianti,WindiYastuti
Laboratorium Fisika Dasar jurusan fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar 2015
Abstrak.Telah dilakukan percobaan di laboraorium fisika dasar tentang “tekanan hidrostatik”.
Dimana percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan
hidrostatik, mengetahui pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik dan memahami
prinsip percobaan tekanan hidrostatik. Pada percobaan ini dilakukan dua kegiatan, yang pertama
menguji pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik dan yang kedua pengaruh massa jenis
zat cair terhadap tekanan hidrostatik. Pada kegiatan pertama massa jenis zat cair tidak diubah-ubah
atau tetap dan kedalaman zat cair diubah-ubah sebanyak lima kali untuk mendapatkan lima
data,kegiatan ini untuk mengetahui pengaruh kedalaman zat cair terhadap tekanan
hidrostatik.sedangkan untuk mengetahui pengaruh antara massa jenis zat cair dilakukan percobaan
sebanyak tiga kali, Dapat disimpulkan bahwa semakin besar kedalamannya maka semakin besar
pula tekanan hidrostatiknya. Pada percobaan kedua, dapat disimpulkan bahwa semakin besar
massa jenis zat cairnya maka semakin besar pula tekanan hidrostatiknya.
Kata kunci: tekanan hidrostatik, massa jenis, kedalaman zat cair,selisih ketinggian
RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik ?
2. Bagaimana pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik?
3. Apa prinsip dari percobaan tekanan hidrostatik ?
TUJUAN
1. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik
2. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan
hidrostatik
3. Mahasiswa dapat memahami prinsip percobaan tekanan hidrostatik
TEORI SINGKAT
Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan bidang dan
dibagi luas permukaan bidang tersebut. Secara matematis, persamaan tekanan dituliskan
sebagai berikut.
P
F
A
(1)
Satuan SI untuk tekanan adalah newton per meter persegi (N/m2), yang
dinamakan Pascal (Pa), untuk menghormati Blaise Pascal, yaitu :
1 Pa = 1 N/ m
2
P = tekanan (N/m2) atau Pascal (Pa)
dimana
F = gaya (N)
A = luas (m2)
1 Atmosfer (1 atm) = 76 Hg = 1,013. 105 N/m2.
Catatan :
1 cm Hg
= 1.333, 2 N/m2
1 torr = 1 mmHg = 133,32 N/m2 = 1 torricelli
Benda yang berada dalam zat cair akan mengalami tekanan. Besarnya tekanan yang
dialami tekanan diberikan dalam persamaan:
Ph = Po +
(2)
Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada
zat cair terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu. Besarnya tekanan ini
bergantung kepada ketinggian zat cair, massa jenis dan percepatan gravitasi. Tekanan
Hidrostatika hanya berlaku pada zat cair yang tidak bergerak. Sedangkan tekanan zat cair
yang bergerak akan dipelajari lebih lanjut dalam Mekanika Fluida
Tekanan pada zat cair secara umum dibedaka n menjadi dua jenis tekanan, yakni
tekanan zat cair yang tidak bergerak (tekanan hidrostatis) dan tekanan zat cair yang
bergerak (mengalir). Secara konseptual tekanan hidrostatis adalah tekanan yang berlaku
pada fluida atas dasar Hukum Pascal.
Tekanan Hidrostatik dirumuskan sebagai berikut
p=ρxgxh
Keterangan:
P= Tekanan Hidrostatik (N/m2)
ρ= Massa Jenis (kg/m3)
g= Percepatan gravitasi ( m/det2)
h= Kedalaman/ketinggian (m)
(3)
METODOLOGI EKSPERIMEN
Alat dan Bahan
Alat
1. Pipa berbentuk U
2. Neraca ohauss 2610 gram
3. Gelas Kimia
4. Selang Plastik
5. Corong
6. Mistar Biasa
Bahan
1. Air (aquades)
2. Minyak
3. Gliserin
Identifikasi Variabel
Kegiatan 1
1. Variabel manipulasi: kedalaman zat cair (cm)
2. Variabel kontrol
: massa jenis air (gr/cm3)
3. Variabel respon
: perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Kegiatan 2
1. Variabel manipulasi: massa jenis zat cair (gr/cm3)
2. Variabel kontrol
: kedalaman zat cair (cm)
3. Variabel respon
: perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Definisi Operasional Variabel
Kegiatan 1
1. Variabel manipulasi : kedalaman zat cair (cm)
Kedalaman zat cair adalah hasil pengukuran jarak dari permukaan air di dalam
corong dengan permukaan air pada gelas kimia dengan satuan (cm). Kedalaman zat
cair merupakan variabel manipulasi karena merupakan variabel yang selalu diubah –
ubah.
2. Variabel kontrol
: massa jenis zat cair (gr/cm3)
Zat cair yang digunakan adalah air. Air menjadi variabel kontrol karena zat cair
yang digunakan sama pada setiap pengukuran.
3. Variabel respon
: perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Perbedaan ketinggian zat cair diukur dengan memperhatikan tinggi zat cair pada
pipa U sebelah kanan dan pipa U sebelah kiri dengan satuan (cm). Perbedaan
ketinggian zat cair pada pipa U merupakan variabel respon karena dipengaruhi oleh
kedalaman tekan corong pada zat cair.
Kegiatan 2
1. Variabel manipulasi : massa jenis zat cair (gr/cm3)
Massa jenis diperoleh dari perhitungan massa dibagi dengan volume dengan
satuan (gram/cm3). Massa jenis merupakan variabel manipulasi karena jenis zat cair
yang digunakan di setiap pengukuran berbeda - beda dan merupakan variabel yang
selalu diubah - ubah. Pertama air, kedua garam 20 g, ketiga garam 50 g, keempat
minyak, dan terakhir adalah gliserin.
2. Variabel kontrol
: kedalaman zat cair (cm)
Kedalaman zat cair adalah hasil pengukuran jarak dari permukaan air di dalam
corong dengan permukaan air pada gelas kimia dengan satuan (cm). Kedalaman zat
cair merupakan variabel kontrol karena kedalaman pada setiap pengukuran selalu
sama, yaitu 2,0 cm.
3. Variabel respon
: perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Perbedaan ketinggian diukur dari permukaan zat cair dalam corong ke permukaan
zat cair pada gelas kimia dengan satuan (cm). Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa
U merupakan variabel respon karena dipengeruhi oleh kedalaman tekan corong pada
zat cair.
Definisi Operasional Variabel
1. Massa jenis adalah massa per volume yang di miliki oleh zat cair yang di gunakan
untuk menentukan besarnya tekanan hidrostatik, dengan menggunakan neraca ohauss
311 untuk mendapatkan massa dan gelas ukur untuk mengukur volume
2. Kedalaman zat cair adalah kedalaman diukur dari permukaan zat cair dalam corong ke
permukaan zat cair, dalam hal ini tekanan kedalaman yang diberikan zat cair
satuannya adalah cm dengan menggunakan mistar
3. Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair
terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu, dalam hal ini hasil yang
diperoleh dari eksperimen satuannya Pa atau N/m2.
Prosedur Kerja
Kegiatan 1: pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik
1. Menentukan massa jenis zat cair yang akan digunakan, dengan diukur massa dan
volumenya
2. Menghubungkan pipa U yang berisi dengan zat cair dengan sebuah corong gelas oleh
selang plastik
3. Memaasukkan corong kedalam air, kemudian ditekan dengan kedalaman tertentu, dan
diukur kedalaman dengan mistar biasa (diukur dari permukaan air ke permukaan air
dalam corong).
4. Mengamati perubahan tinggi permukaan zat cair pada kedua pipa U. Mengukur
selisih ketinggan zat cair pada pipa U. Kemudian mencatat hasil pengukuran dalam
tabel pengamatan.
5. Mengulangi percobaan dengan kedalaman yang berbeda-beda.
Kegiatan 2 : pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik
1. Menentukan massa jenis air, gliserin, dan minyak dengan mengukur masa dan
volumenya.
2. Menentukan kedalaman masing-masing massa jenis zat cair dengan kedalaman yang
sama
3. Memasukkan corong kedalam air, kemudian ditekan dengan kedalaman yang telah di
tentukan.
4. Mengamati perubahan tinggi permukaan zat cair pada kedua pipa U. Diukur selisih
ketinggan zat cair pada pipa U. Kemudian Dicatat hasil pengukuran dalam tabel
pengamatan.
5. Melakukan percobaan ini dengan jenis zat cair yang berbeda.
6. Menentukan besar tekanan hidrostatik yang terjadi jika tan yang di peroleh sama
dengan ρ g , dengan menggunakan rumus P = ρ g h
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA
Hasil pengamatan
Kegiatan 1
Tabel 1. Massa jenis zat cair
No.
Jenis Zat Cair
Massa (gram)
Volume (ml)
1
Aqudes
|194,9 ± 0,005|
|200 ± 1 |
2
Gliserin
|239,3 ± 0,005|
|200 ± 1 |
3
Minyak
|171,0 ± 0,005|
|200 ± 1 |
Kegiatan 1. Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik
Jenis zat cair
= Air
Tabel 2. Hubungan antara kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatik
No.
Kedalaman (cm)
Perbedaan ketinggian zat cair pada
pipa U (cm)
|1,60 ± 0,05|
1
1
|1,50 ± 0,05|
|1,60 ± 0,05|
|1,80 ± 0,05|
|2,40 ± 0,05|
2
2
|3,00 ± 0,05|
|2,60 ± 0,05|
|2,60 ± 0,05|
|3,70 ± 0,05|
3
|4,50 ± 0,05|
|3,70 ± 0,05|
|3,80 ± 0,05|
|4,40 ± 0,05|
4
|6,00 ± 0,05|
|4,50 ± 0,05|
|4,60 ± 0,05|
|5,60 ± 0,05|
5
|7,50 ± 0,05|
|5,60 ± 0,05|
|5,80 ± 0,05|
Kegiatan 2. Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik
Kedalaman
= |3,00 ± 0,05| cm
Tabel 3. Hubungan antara massa jenis zat cair dengan tekanan hidrostatik
N
o.
1
1
Massa Jenis Zat Cair
Perbedaan ketinggian zat cair pada
pipa U (cm)
Air
|3,00 ± 0,05|
|0,975 ± 0,05|
|3,00 ± 0,05|
|3,10 ± 0,05|
2
2
|1,196 ± 0,05|
3
3
Gliserin
Minyak
|0,855 ± 0,05|
|3,80 ± 0,05|
|3,60 ± 0,05|
|3,50 ± 0,05|
|2,80 ± 0,05|
|2,80 ± 0,05|
|2,90 ± 0,05|
ANALISIS DATA
PERBANDINGAN ANTARA KEDALAMAN DAN TEKANAN HIDROSTATIK
101900
101800
Tekanan Hidrostatk
101700
101600
101500
101400
101300
101200
0.01 0.02 0.02 0.03
0.03 0.04 0.04 0.05
0.05 0.06 0.06
kedalaman zat cair
Grafik 1. Hubungan antara tekanan hidrostatik dan perbedaan ketinggian
Tan
θ
=
ρ g =
P =
p
h
p
h
ρ gh
Besar massa jenis zat cair dan ketidakpastiannya
-1
ρ=m× V
∂ρ
∂ρ
dρ =
dm +
dV
∂m
∂V
| | | |
|
| |
|
||
|
∂(m × V-1 )
∂(m × V-1 )
dm +
dV
∂m
∂V
∆ρ =|V -1 × ∆m|+|-V-2 × m × ∆V|
-1
-2
∆ρ V × ∆m -V × m × ∆V
=
+
ρ
m × V -1
m × V-1
∆ρ ∆m ∆V
=
+
ρ
m
V
dρ =
|
| || |
∆ρ =
∆V
+
ρ
|∆m
m
V |
1. Air
ρ air
m air
Vair
1 94 , 9
=
=0, 97 4 5 g/ c m 3
20 0
∆m ∆V
=
+
ρ
m air V air air
=
ρair
∆ρair
|
∆ρair =
∆ρair
|
|10,05
94 ,9
|
1
ρ
20 0 air
+
|1940,05, 9 + 2001 |
=
= |0,0002 + 0,005| 974,5
∆ρair
¿ 97 4, 5 k g/ m 3
= 5,0674
k g/ m
974,5
k g/ m
3
k g/ m 3
3
Sehingga,
KR =
∆ρair
5,0674
×100 % =
×100 % = 0,5
ρair
97 4, 5
DK = 100% - KR = 100% -
0,5 %
= 99,5 %
PF = |ρair ± ∆ρair|
= |974,5
2. Gliserin
ρgliserin
=
± 5,0674 | k g/ m 3
m gliserin
Vgliserin
% = 4 AB
239,3
=1,196 g/ c m 3
20 0
∆m
∆V
=
+
ρ
m gliserin Vgliserin gliserin
ρgliserin
=
|
∆ρgliserin
∆ρgliserin
=
¿ 1196 k g/ m 3
|
5
1
+
1196
|0,0
239,3 20 0 |
k g/ m 3
∆ρgliserin = | 0,0 0 0 2 + 0,00 5 |1196 k g/ m 3
3
∆ρgliserin =6,219 k g/ m
Sehingga,
KR =
∆ρgliserin
6,219
×100 % =
×100 % = 0,5 % = 4 AB
ρgliserin
1196
DK = 100% - KR = 100% -
0,5 %
= 99,5%
PF = |ρgliserink ± ∆ρgliserink|
= |1196 ± 6,219| k g/ m 3
3. Minyak
m minyak
Vminyak
171,0
3
3
=
=0,855 g/ c m =855 k g/ m
20 0
∆m
∆V
=
+
ρ
m minyak V minyak minyak
ρminyak
=
ρminyak
|
∆ρminyak
∆ρminyak
=
|
5
1
+
855 k g/ m
|0,0
171,0 20 0 |
3
∆ρminyak = | 0,0 0029 + 0,0 0 5 |855 k g/ m
∆ρminyak =4,522 k g/ m 3
3
Sehingga,
KR =
∆ρ minyak
4,52295
×100 % =
×100 % = 0,5 % = 4 AB
ρ minyak
855
DK = 100% - KR = 100% -
0,5 %
= 99,5%
PF = |ρminyak ± ∆ρminyak|
= |8550 ± 4,522| k g/ m
3
Kegiatan 1
Besar tekanan hidrostatik pada pipa U
P = P0 + ρ gh
P = ρh
∂P
∂P
dP=
dρ+
dh
∂ρ
∂h
∂( ρ × g × h)
∂( ρ × g × h)
dP=
dρ+
dh
∂ρ
∂h
∆P=|g × h × ∆ ρ|+|ρ × g × ∆h|
∆P g × h × ∆ρ ρ × g × ∆h
=
+
P
P
P
∆P g × h × ∆ρ ρ × g × ∆h
=
+
P
ρgh
ρ gh
∆P ∆ ρ ∆h
=
+
P
ρ
h
∆ ρ ∆h
∆P=
+
P
ρ
h
| | | |
|
| |
|
|
||
|
||
| || |
| |
|
|
1. Kedalaman |1,50 ± 0,05| cm
ρ
± 5,0674 | k g/ m 3
= |974,5
air
P0
= 1,013x 105
h´
=
N/ m2
h1+ h2 +h3
3
=
1,60+1,60+ 1,80
3
¿ 1,66 cm=0,0166 m
P1 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,0166 m
= 101300 N/ m2 + 161,767 N/ m2
= 101461 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,0166 – 0,0160| m = 0,0006 m
δ2
= | h´
-
h2 | = |0,0166– 0,0160| m = 0,0006 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,0166– 0,0180| m = 0,0014 m
Δh
=
δ maks = 0,0014 m
ΔP
=
| Δρρ + Δhh|
P
0,0014
+
|5,0674
97 4 5 , 0,0166 |
=
101461 N/ m2
= |0,0052 + 0,08| 101461 N/ m2
= 8644,4 N/ m2
KR
ΔP
P
=
8644,4
101461
=
x 100%
x 100%
= 8,5 %
DK
(3 AP)
= 100% - KR
= 100% - 8,5 %
= 91,5 %
PF = |P
±
∆P |
± 8644,4| N/m2
P1 = |101461
2. Kedalaman |3,00 ± 0,05| cm
ρ
± 5,0674 | k g/ m 3
= |974,5
air
P0
= 1,013x 105
h´
=
N/ m2
h1+ h2 +h3
3
=
2,40+ 2,60+2,60
3
¿ 2,53 cm=0,0253 m
P2 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 .0,0253 m
= 101300 N/ m2 + 246,5485 N/ m2
= 101546 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,0253 – 0,024 | m = 0,0013 m
δ2
= | h´
-
h2 | = 0,0253 – 0,026 | m = 0,0007 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,0253 – 0,026 | m = 0,0007m
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,0013
| Δρρ + Δhh|
0,0013
+
|5,0674
974,5 0,0253 |
=
P
101546 N/ m2
=
2,53
cm
= |0,0052 + 0,051| 101546 N/ m2
= 5706,8 N/ m2
KR
ΔP
P
=
5706,8
101546
=
x 100%
= 5,6 %
DK
x 100%
(3 AP)
= 100% - KR
= 100% - 8,0%
= 94,4 %
PF = |P
±
∆P |
P2 = |101546
± 5706,8| N/ m2
3. Kedalaman |4,50 ± 0,05| cm
ρ
= |974,5
air
± 5,0674 | k g/ m
P0
= 1,013x 105
h´
=
3
N/ m2
h1+ h2 +h3
3
=
3,70+ 3,70+3,80
3
¿ 3,73 cm=0,0373 m
P2 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,0373m
= 101300 N/ m2 + 363,4885 N/ m2
= 101663 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,0373– 0,037| m = 0,0003 m
δ2
= | h´
-
h2 | = |0,0373– 0,037| m = 0,0003 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,0373– 0,038| m = 0,0007 m
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,0007 m
| Δρρ + Δhh|
0,0007
+
|5,0674
97 4, 5 0,0373 |
=
P
101663N/ m2
= |0,0052+ 0,018| 101663 N/m2
= 2358,5 N/ m2
=
3,73
cm
KR
ΔP
P
=
2358,5
101663
=
x 100%
x 100%
= 2,3 %
DK
(3 AP)
= 100% - KR
= 100% - 4,7%
= 97,7%
PF = |P
±
∆P |
P3 = |101663
± 2358,5| N/ m2
4. Kedalaman |6,00 ± 0,05| cm
ρ
= |974,5
air
± 5,0674 | k g/ m
P0
= 1,013x 105
h´
=
3
N/ m2
h1+ h2 +h3
3
=
4,40+4,50+ 4,60
3
¿ 4,50 cm=0,045 m
P4 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,045 m
= 101300 N/ m2 + 438,525 N/ m2
= 101738 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,045– 0,044 | m = 0,001m
δ2
= | h´
-
h2 | = |0,045 – 0,046 | m = 0,001 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,045 – 0,047 | m = 0,002 m
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,002 m
| Δρρ + Δhh|
0,002
+
|5,0674
97 4, 5 0,045 |
=
P
101738 N/ m2
= |0,0052 + 0,004| 101738 N/ m2
= 935,9 N/ m2
KR
=
ΔP
P
x 100%
=
4,50
cm
935,9
101738
=
x 100%
= 0,9 %
DK
(4 AP)
= 100% - KR
= 100% - 0,9%
= 99,1 %
±
PF = |P
∆P |
± 935,9| N/ m2
P4 = |101738
5. Kedalaman |7,50 ± 0,05| cm
ρ
= |974,5
air
± 5,0674 | k g/ m
P0
= 1,013x 105
h´
=
P5 =
h1+ h2 +h3
3
3
N/ m2
=
5,60+5,60+ 5,80
3
= 5,6 cm = 0,056 m
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,056 m
= 101300 N/ m2 + 545,72 N/ m2
= 101845 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,056 – 0,056 | m = 0 m
δ2
= | h´
-
h2 | = 0,056– 0,056 | m = 0 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,056 – 0,058 | m = 0,002 m
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,002 m
| Δρρ + Δhh|
0,002
+
|5,0674
97 4, 5 0,056 |
=
P
101845 N/ m2
= |0,0052 + 0,035| 101845 N/ m2
= 4094,1 N/ m2
KR
=
=
4094,1
101845
=4%
DK
ΔP
P
x 100%
x 100%
(3 AP)
= 100% - KR
= 100% - 4 %
= 96 %
PF = |P
±
∆P |
P5 = |101845
± 4094,1| N/ m2
Kegiatan 2
1. Air
ρ
= | 974,5 ± 5,0674 | kg/m3
air
h´
h1+ h2 +h3
3
=
=
3,00+ 3,00+3,10
3
¿ 3,03 cm=0,0303 m
P1 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,0303 m
= 101300 N/ m2 + 295,2735 N/ m2
= 101595 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,0303 – 0,0300 m = 0,0003 cm
δ2
= | h´
-
h2 | = 0,0303 – 0,0300| m = 0,0003 cm
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,0303 – 0,0310| m = 0,0007 cm
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,0007 m
| Δρρ + Δhh|
0,0007
+
|5,0674
97 4, 5 0,0303 |
=
P
101595N/ m2
= |0,0052 + 0,023| 101595 N/ m2
= 2864,9 N/ m2
KR
=
=
2864,9
101595
ΔP
P
x 100%
x 100%
= 2,8 % (3 AP)
DK
= 100% - KR
= 100% - 2,8 %
= 97,2 %
PF = |P
±
∆P |
P = |101595
± 2864,9| N/ m2
2. Gliserin
ρ
gliserin
h´
=|1196 ± 6,219| kg/m3
h1+ h2 +h3
3
=
=
3,60+ 3,60+3,80
3
¿ 3,60 cm=0,036 m
P0 + ρ g h
P1 =
= 1,013 . 105 N/ m2 + 1196 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,036 m
= 101300 N/ m2 +430,56 N/ m2
= 101730 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,036 – 0,036 | m = 0 m
δ2
= | h´
-
h2 | = |0,036 – 0,036 | m = 0 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,036 – 0,038 | m = 0,002 m
Δh
=
δ maks = 0,002 cm
| Δρρ + Δhh|
6
0,002
+
|1960
0,036 |
ΔP
=
P
101730 N/ m2
=
= |0,003 + 0,05| 101730 N/ m2
= 305,24 N/ m2
KR
=
ΔP
P
305,24
101730
=
x 100%
x 100%
= 0,3 % (4 AP)
DK
= 100% - KR
= 100% - 0,3%
=99,7%
PF = |P
±
∆P |
P = |101730
± 305,24| N/ m2
3. Minyak
ρ
minyak
= | 855 ± 4,522| kg/m3
=
3,6
cm
h´
h1+ h2 +h3
3
=
=
2,80+ 2,80+2,90
3
=
2,83
cm
¿ 2,83 cm=0,0283 m
P1 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 855 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,0283 m
= 101300 N/ m2 + 241,965 N/ m2
= 101541 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,0283 – 0,0280 | m = 0,0003 m
δ2
= | h´
-
h2 | = |0,0283 – 0,0280 | m = 0,0003 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,0283 – 0,0290 | m = 0,0007 m
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,0007 m
| Δρρ + Δhh|
855 0,0007
+
|4,522
0,0283 |
=
P
101541 N/ m2
= |189,0 + 0,024| 101541 N/ m2
= 19200793,8 N/ m2
ΔP
P
x 100%
19200793,7
101541
x 100%
KR
=
=
= 19 %
DK
(2 AP)
= 100% - KR
= 100% - 19%
= 81 %
PF = |P
±
P = |101541
∆P |
± 1931715,9| N/ m2
PEMBAHASAN
Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya-gaya yang
bekerja pada zat cair dalam keadaan diam. Berdasarkan percobaan pertama yang di
lakukan, dapat disimpulkan bahwa tekanan hidrostatik di pengaruhi oleh kedalaman.
Dapat dilihat pada tabel percobaan bahwa semakin dalam corong di tekan ke dalam zat
cair maka semakin tinggi selisih jarak zat cair pada pipa U. Hal ini membuktikan
bahwa ternyata semakin besar kedalaman zat cair maka tekanan hidrostatiknya juga
semakin besar. Dengan kata lain, kedalaman berbanding lurus dengan tekanan
hidrostatik.
Pada percobaan kedua adalah pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan
hidrostatik. Di dalam percobaan ini, ada tiga massa jenis zat cair yang di pakai yaitu
massa jenis air, minyak, dan gliserin. Di mana berdasarkan hasil percobaan yang
dilakukan, massa jenis zat cair yang paling besar adalah gliserin dengan kedalaman
yang sama. Sehingga gliserin memiliki tekanan hidrostatik yang tinggi. Hal ini
membuktikan bahwa semakin besar massa jenis zat cair maka tekanan hidrostatiknya
juga akan semakin besar. Hasil kegiatan yang di peroleh menujukkan bahwa hal ini
sesuai dengan teori tentang hukum tekanan hidrostatik di mana,
P=
ρgh
Sehingga dapat kita ketahui bahwa ternyata massa jenis dan kedalaman zat cair
sangat berpengaruh terhadap tekanan. Di mana jika massa jenis dan kedalaman zat cair
besar maka tekanan hidrostatik juga besar. Karena massa jenis dan kedalaman
berbanding lurus dengan tekanan.
Hasil eksperimen ini memiliki kekurangan yang disebabkan ketidaktelitian saat
mengukur kedalaman zat, pada saat memasukkan zat cair kedalam gelas kimia padahal
gelas kimia belum terlalu bersih ataukah masih ada zat-zat cair lain yang masih tersisa,
serta pembulatan nilai data juga membuat data mengalami perubahan dari nilai
sebenarnya, sehingga kesalahan dalam melakukan eksperimen ini masih ditemukan.
SIMPULAN
Dari percobaan tekanan hidrostatik yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1). Hubungan antara kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatik, semakin besar
kedalamannya maka semakin besar pula tekanan hidrostatiknya.;
2). Hubungan antara massa jenis zat cair dengan tekanan hidrostatik, semakin besar
massa jenis zat cairnya maka semakin besar pula tekanan hidrostatiknya.
REFERENSI
Laboratorium, Unit Fisika Dasar. 2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar.
Makassar: Jurusan Fisika UNM
Giancolli.2001( terjemahan Yuhliza Hanum ). Fisika Edisi Kelima Jilid 1.
Jakarta : Erlangga.
Hamzah,Nurwahida*), Rabianti,WindiYastuti
Laboratorium Fisika Dasar jurusan fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar 2015
Abstrak.Telah dilakukan percobaan di laboraorium fisika dasar tentang “tekanan hidrostatik”.
Dimana percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan
hidrostatik, mengetahui pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik dan memahami
prinsip percobaan tekanan hidrostatik. Pada percobaan ini dilakukan dua kegiatan, yang pertama
menguji pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik dan yang kedua pengaruh massa jenis
zat cair terhadap tekanan hidrostatik. Pada kegiatan pertama massa jenis zat cair tidak diubah-ubah
atau tetap dan kedalaman zat cair diubah-ubah sebanyak lima kali untuk mendapatkan lima
data,kegiatan ini untuk mengetahui pengaruh kedalaman zat cair terhadap tekanan
hidrostatik.sedangkan untuk mengetahui pengaruh antara massa jenis zat cair dilakukan percobaan
sebanyak tiga kali, Dapat disimpulkan bahwa semakin besar kedalamannya maka semakin besar
pula tekanan hidrostatiknya. Pada percobaan kedua, dapat disimpulkan bahwa semakin besar
massa jenis zat cairnya maka semakin besar pula tekanan hidrostatiknya.
Kata kunci: tekanan hidrostatik, massa jenis, kedalaman zat cair,selisih ketinggian
RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik ?
2. Bagaimana pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik?
3. Apa prinsip dari percobaan tekanan hidrostatik ?
TUJUAN
1. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik
2. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan
hidrostatik
3. Mahasiswa dapat memahami prinsip percobaan tekanan hidrostatik
TEORI SINGKAT
Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan bidang dan
dibagi luas permukaan bidang tersebut. Secara matematis, persamaan tekanan dituliskan
sebagai berikut.
P
F
A
(1)
Satuan SI untuk tekanan adalah newton per meter persegi (N/m2), yang
dinamakan Pascal (Pa), untuk menghormati Blaise Pascal, yaitu :
1 Pa = 1 N/ m
2
P = tekanan (N/m2) atau Pascal (Pa)
dimana
F = gaya (N)
A = luas (m2)
1 Atmosfer (1 atm) = 76 Hg = 1,013. 105 N/m2.
Catatan :
1 cm Hg
= 1.333, 2 N/m2
1 torr = 1 mmHg = 133,32 N/m2 = 1 torricelli
Benda yang berada dalam zat cair akan mengalami tekanan. Besarnya tekanan yang
dialami tekanan diberikan dalam persamaan:
Ph = Po +
(2)
Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada
zat cair terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu. Besarnya tekanan ini
bergantung kepada ketinggian zat cair, massa jenis dan percepatan gravitasi. Tekanan
Hidrostatika hanya berlaku pada zat cair yang tidak bergerak. Sedangkan tekanan zat cair
yang bergerak akan dipelajari lebih lanjut dalam Mekanika Fluida
Tekanan pada zat cair secara umum dibedaka n menjadi dua jenis tekanan, yakni
tekanan zat cair yang tidak bergerak (tekanan hidrostatis) dan tekanan zat cair yang
bergerak (mengalir). Secara konseptual tekanan hidrostatis adalah tekanan yang berlaku
pada fluida atas dasar Hukum Pascal.
Tekanan Hidrostatik dirumuskan sebagai berikut
p=ρxgxh
Keterangan:
P= Tekanan Hidrostatik (N/m2)
ρ= Massa Jenis (kg/m3)
g= Percepatan gravitasi ( m/det2)
h= Kedalaman/ketinggian (m)
(3)
METODOLOGI EKSPERIMEN
Alat dan Bahan
Alat
1. Pipa berbentuk U
2. Neraca ohauss 2610 gram
3. Gelas Kimia
4. Selang Plastik
5. Corong
6. Mistar Biasa
Bahan
1. Air (aquades)
2. Minyak
3. Gliserin
Identifikasi Variabel
Kegiatan 1
1. Variabel manipulasi: kedalaman zat cair (cm)
2. Variabel kontrol
: massa jenis air (gr/cm3)
3. Variabel respon
: perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Kegiatan 2
1. Variabel manipulasi: massa jenis zat cair (gr/cm3)
2. Variabel kontrol
: kedalaman zat cair (cm)
3. Variabel respon
: perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Definisi Operasional Variabel
Kegiatan 1
1. Variabel manipulasi : kedalaman zat cair (cm)
Kedalaman zat cair adalah hasil pengukuran jarak dari permukaan air di dalam
corong dengan permukaan air pada gelas kimia dengan satuan (cm). Kedalaman zat
cair merupakan variabel manipulasi karena merupakan variabel yang selalu diubah –
ubah.
2. Variabel kontrol
: massa jenis zat cair (gr/cm3)
Zat cair yang digunakan adalah air. Air menjadi variabel kontrol karena zat cair
yang digunakan sama pada setiap pengukuran.
3. Variabel respon
: perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Perbedaan ketinggian zat cair diukur dengan memperhatikan tinggi zat cair pada
pipa U sebelah kanan dan pipa U sebelah kiri dengan satuan (cm). Perbedaan
ketinggian zat cair pada pipa U merupakan variabel respon karena dipengaruhi oleh
kedalaman tekan corong pada zat cair.
Kegiatan 2
1. Variabel manipulasi : massa jenis zat cair (gr/cm3)
Massa jenis diperoleh dari perhitungan massa dibagi dengan volume dengan
satuan (gram/cm3). Massa jenis merupakan variabel manipulasi karena jenis zat cair
yang digunakan di setiap pengukuran berbeda - beda dan merupakan variabel yang
selalu diubah - ubah. Pertama air, kedua garam 20 g, ketiga garam 50 g, keempat
minyak, dan terakhir adalah gliserin.
2. Variabel kontrol
: kedalaman zat cair (cm)
Kedalaman zat cair adalah hasil pengukuran jarak dari permukaan air di dalam
corong dengan permukaan air pada gelas kimia dengan satuan (cm). Kedalaman zat
cair merupakan variabel kontrol karena kedalaman pada setiap pengukuran selalu
sama, yaitu 2,0 cm.
3. Variabel respon
: perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
Perbedaan ketinggian diukur dari permukaan zat cair dalam corong ke permukaan
zat cair pada gelas kimia dengan satuan (cm). Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa
U merupakan variabel respon karena dipengeruhi oleh kedalaman tekan corong pada
zat cair.
Definisi Operasional Variabel
1. Massa jenis adalah massa per volume yang di miliki oleh zat cair yang di gunakan
untuk menentukan besarnya tekanan hidrostatik, dengan menggunakan neraca ohauss
311 untuk mendapatkan massa dan gelas ukur untuk mengukur volume
2. Kedalaman zat cair adalah kedalaman diukur dari permukaan zat cair dalam corong ke
permukaan zat cair, dalam hal ini tekanan kedalaman yang diberikan zat cair
satuannya adalah cm dengan menggunakan mistar
3. Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair
terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu, dalam hal ini hasil yang
diperoleh dari eksperimen satuannya Pa atau N/m2.
Prosedur Kerja
Kegiatan 1: pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik
1. Menentukan massa jenis zat cair yang akan digunakan, dengan diukur massa dan
volumenya
2. Menghubungkan pipa U yang berisi dengan zat cair dengan sebuah corong gelas oleh
selang plastik
3. Memaasukkan corong kedalam air, kemudian ditekan dengan kedalaman tertentu, dan
diukur kedalaman dengan mistar biasa (diukur dari permukaan air ke permukaan air
dalam corong).
4. Mengamati perubahan tinggi permukaan zat cair pada kedua pipa U. Mengukur
selisih ketinggan zat cair pada pipa U. Kemudian mencatat hasil pengukuran dalam
tabel pengamatan.
5. Mengulangi percobaan dengan kedalaman yang berbeda-beda.
Kegiatan 2 : pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik
1. Menentukan massa jenis air, gliserin, dan minyak dengan mengukur masa dan
volumenya.
2. Menentukan kedalaman masing-masing massa jenis zat cair dengan kedalaman yang
sama
3. Memasukkan corong kedalam air, kemudian ditekan dengan kedalaman yang telah di
tentukan.
4. Mengamati perubahan tinggi permukaan zat cair pada kedua pipa U. Diukur selisih
ketinggan zat cair pada pipa U. Kemudian Dicatat hasil pengukuran dalam tabel
pengamatan.
5. Melakukan percobaan ini dengan jenis zat cair yang berbeda.
6. Menentukan besar tekanan hidrostatik yang terjadi jika tan yang di peroleh sama
dengan ρ g , dengan menggunakan rumus P = ρ g h
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA
Hasil pengamatan
Kegiatan 1
Tabel 1. Massa jenis zat cair
No.
Jenis Zat Cair
Massa (gram)
Volume (ml)
1
Aqudes
|194,9 ± 0,005|
|200 ± 1 |
2
Gliserin
|239,3 ± 0,005|
|200 ± 1 |
3
Minyak
|171,0 ± 0,005|
|200 ± 1 |
Kegiatan 1. Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik
Jenis zat cair
= Air
Tabel 2. Hubungan antara kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatik
No.
Kedalaman (cm)
Perbedaan ketinggian zat cair pada
pipa U (cm)
|1,60 ± 0,05|
1
1
|1,50 ± 0,05|
|1,60 ± 0,05|
|1,80 ± 0,05|
|2,40 ± 0,05|
2
2
|3,00 ± 0,05|
|2,60 ± 0,05|
|2,60 ± 0,05|
|3,70 ± 0,05|
3
|4,50 ± 0,05|
|3,70 ± 0,05|
|3,80 ± 0,05|
|4,40 ± 0,05|
4
|6,00 ± 0,05|
|4,50 ± 0,05|
|4,60 ± 0,05|
|5,60 ± 0,05|
5
|7,50 ± 0,05|
|5,60 ± 0,05|
|5,80 ± 0,05|
Kegiatan 2. Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik
Kedalaman
= |3,00 ± 0,05| cm
Tabel 3. Hubungan antara massa jenis zat cair dengan tekanan hidrostatik
N
o.
1
1
Massa Jenis Zat Cair
Perbedaan ketinggian zat cair pada
pipa U (cm)
Air
|3,00 ± 0,05|
|0,975 ± 0,05|
|3,00 ± 0,05|
|3,10 ± 0,05|
2
2
|1,196 ± 0,05|
3
3
Gliserin
Minyak
|0,855 ± 0,05|
|3,80 ± 0,05|
|3,60 ± 0,05|
|3,50 ± 0,05|
|2,80 ± 0,05|
|2,80 ± 0,05|
|2,90 ± 0,05|
ANALISIS DATA
PERBANDINGAN ANTARA KEDALAMAN DAN TEKANAN HIDROSTATIK
101900
101800
Tekanan Hidrostatk
101700
101600
101500
101400
101300
101200
0.01 0.02 0.02 0.03
0.03 0.04 0.04 0.05
0.05 0.06 0.06
kedalaman zat cair
Grafik 1. Hubungan antara tekanan hidrostatik dan perbedaan ketinggian
Tan
θ
=
ρ g =
P =
p
h
p
h
ρ gh
Besar massa jenis zat cair dan ketidakpastiannya
-1
ρ=m× V
∂ρ
∂ρ
dρ =
dm +
dV
∂m
∂V
| | | |
|
| |
|
||
|
∂(m × V-1 )
∂(m × V-1 )
dm +
dV
∂m
∂V
∆ρ =|V -1 × ∆m|+|-V-2 × m × ∆V|
-1
-2
∆ρ V × ∆m -V × m × ∆V
=
+
ρ
m × V -1
m × V-1
∆ρ ∆m ∆V
=
+
ρ
m
V
dρ =
|
| || |
∆ρ =
∆V
+
ρ
|∆m
m
V |
1. Air
ρ air
m air
Vair
1 94 , 9
=
=0, 97 4 5 g/ c m 3
20 0
∆m ∆V
=
+
ρ
m air V air air
=
ρair
∆ρair
|
∆ρair =
∆ρair
|
|10,05
94 ,9
|
1
ρ
20 0 air
+
|1940,05, 9 + 2001 |
=
= |0,0002 + 0,005| 974,5
∆ρair
¿ 97 4, 5 k g/ m 3
= 5,0674
k g/ m
974,5
k g/ m
3
k g/ m 3
3
Sehingga,
KR =
∆ρair
5,0674
×100 % =
×100 % = 0,5
ρair
97 4, 5
DK = 100% - KR = 100% -
0,5 %
= 99,5 %
PF = |ρair ± ∆ρair|
= |974,5
2. Gliserin
ρgliserin
=
± 5,0674 | k g/ m 3
m gliserin
Vgliserin
% = 4 AB
239,3
=1,196 g/ c m 3
20 0
∆m
∆V
=
+
ρ
m gliserin Vgliserin gliserin
ρgliserin
=
|
∆ρgliserin
∆ρgliserin
=
¿ 1196 k g/ m 3
|
5
1
+
1196
|0,0
239,3 20 0 |
k g/ m 3
∆ρgliserin = | 0,0 0 0 2 + 0,00 5 |1196 k g/ m 3
3
∆ρgliserin =6,219 k g/ m
Sehingga,
KR =
∆ρgliserin
6,219
×100 % =
×100 % = 0,5 % = 4 AB
ρgliserin
1196
DK = 100% - KR = 100% -
0,5 %
= 99,5%
PF = |ρgliserink ± ∆ρgliserink|
= |1196 ± 6,219| k g/ m 3
3. Minyak
m minyak
Vminyak
171,0
3
3
=
=0,855 g/ c m =855 k g/ m
20 0
∆m
∆V
=
+
ρ
m minyak V minyak minyak
ρminyak
=
ρminyak
|
∆ρminyak
∆ρminyak
=
|
5
1
+
855 k g/ m
|0,0
171,0 20 0 |
3
∆ρminyak = | 0,0 0029 + 0,0 0 5 |855 k g/ m
∆ρminyak =4,522 k g/ m 3
3
Sehingga,
KR =
∆ρ minyak
4,52295
×100 % =
×100 % = 0,5 % = 4 AB
ρ minyak
855
DK = 100% - KR = 100% -
0,5 %
= 99,5%
PF = |ρminyak ± ∆ρminyak|
= |8550 ± 4,522| k g/ m
3
Kegiatan 1
Besar tekanan hidrostatik pada pipa U
P = P0 + ρ gh
P = ρh
∂P
∂P
dP=
dρ+
dh
∂ρ
∂h
∂( ρ × g × h)
∂( ρ × g × h)
dP=
dρ+
dh
∂ρ
∂h
∆P=|g × h × ∆ ρ|+|ρ × g × ∆h|
∆P g × h × ∆ρ ρ × g × ∆h
=
+
P
P
P
∆P g × h × ∆ρ ρ × g × ∆h
=
+
P
ρgh
ρ gh
∆P ∆ ρ ∆h
=
+
P
ρ
h
∆ ρ ∆h
∆P=
+
P
ρ
h
| | | |
|
| |
|
|
||
|
||
| || |
| |
|
|
1. Kedalaman |1,50 ± 0,05| cm
ρ
± 5,0674 | k g/ m 3
= |974,5
air
P0
= 1,013x 105
h´
=
N/ m2
h1+ h2 +h3
3
=
1,60+1,60+ 1,80
3
¿ 1,66 cm=0,0166 m
P1 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,0166 m
= 101300 N/ m2 + 161,767 N/ m2
= 101461 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,0166 – 0,0160| m = 0,0006 m
δ2
= | h´
-
h2 | = |0,0166– 0,0160| m = 0,0006 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,0166– 0,0180| m = 0,0014 m
Δh
=
δ maks = 0,0014 m
ΔP
=
| Δρρ + Δhh|
P
0,0014
+
|5,0674
97 4 5 , 0,0166 |
=
101461 N/ m2
= |0,0052 + 0,08| 101461 N/ m2
= 8644,4 N/ m2
KR
ΔP
P
=
8644,4
101461
=
x 100%
x 100%
= 8,5 %
DK
(3 AP)
= 100% - KR
= 100% - 8,5 %
= 91,5 %
PF = |P
±
∆P |
± 8644,4| N/m2
P1 = |101461
2. Kedalaman |3,00 ± 0,05| cm
ρ
± 5,0674 | k g/ m 3
= |974,5
air
P0
= 1,013x 105
h´
=
N/ m2
h1+ h2 +h3
3
=
2,40+ 2,60+2,60
3
¿ 2,53 cm=0,0253 m
P2 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 .0,0253 m
= 101300 N/ m2 + 246,5485 N/ m2
= 101546 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,0253 – 0,024 | m = 0,0013 m
δ2
= | h´
-
h2 | = 0,0253 – 0,026 | m = 0,0007 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,0253 – 0,026 | m = 0,0007m
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,0013
| Δρρ + Δhh|
0,0013
+
|5,0674
974,5 0,0253 |
=
P
101546 N/ m2
=
2,53
cm
= |0,0052 + 0,051| 101546 N/ m2
= 5706,8 N/ m2
KR
ΔP
P
=
5706,8
101546
=
x 100%
= 5,6 %
DK
x 100%
(3 AP)
= 100% - KR
= 100% - 8,0%
= 94,4 %
PF = |P
±
∆P |
P2 = |101546
± 5706,8| N/ m2
3. Kedalaman |4,50 ± 0,05| cm
ρ
= |974,5
air
± 5,0674 | k g/ m
P0
= 1,013x 105
h´
=
3
N/ m2
h1+ h2 +h3
3
=
3,70+ 3,70+3,80
3
¿ 3,73 cm=0,0373 m
P2 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,0373m
= 101300 N/ m2 + 363,4885 N/ m2
= 101663 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,0373– 0,037| m = 0,0003 m
δ2
= | h´
-
h2 | = |0,0373– 0,037| m = 0,0003 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,0373– 0,038| m = 0,0007 m
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,0007 m
| Δρρ + Δhh|
0,0007
+
|5,0674
97 4, 5 0,0373 |
=
P
101663N/ m2
= |0,0052+ 0,018| 101663 N/m2
= 2358,5 N/ m2
=
3,73
cm
KR
ΔP
P
=
2358,5
101663
=
x 100%
x 100%
= 2,3 %
DK
(3 AP)
= 100% - KR
= 100% - 4,7%
= 97,7%
PF = |P
±
∆P |
P3 = |101663
± 2358,5| N/ m2
4. Kedalaman |6,00 ± 0,05| cm
ρ
= |974,5
air
± 5,0674 | k g/ m
P0
= 1,013x 105
h´
=
3
N/ m2
h1+ h2 +h3
3
=
4,40+4,50+ 4,60
3
¿ 4,50 cm=0,045 m
P4 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,045 m
= 101300 N/ m2 + 438,525 N/ m2
= 101738 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,045– 0,044 | m = 0,001m
δ2
= | h´
-
h2 | = |0,045 – 0,046 | m = 0,001 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,045 – 0,047 | m = 0,002 m
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,002 m
| Δρρ + Δhh|
0,002
+
|5,0674
97 4, 5 0,045 |
=
P
101738 N/ m2
= |0,0052 + 0,004| 101738 N/ m2
= 935,9 N/ m2
KR
=
ΔP
P
x 100%
=
4,50
cm
935,9
101738
=
x 100%
= 0,9 %
DK
(4 AP)
= 100% - KR
= 100% - 0,9%
= 99,1 %
±
PF = |P
∆P |
± 935,9| N/ m2
P4 = |101738
5. Kedalaman |7,50 ± 0,05| cm
ρ
= |974,5
air
± 5,0674 | k g/ m
P0
= 1,013x 105
h´
=
P5 =
h1+ h2 +h3
3
3
N/ m2
=
5,60+5,60+ 5,80
3
= 5,6 cm = 0,056 m
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,056 m
= 101300 N/ m2 + 545,72 N/ m2
= 101845 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,056 – 0,056 | m = 0 m
δ2
= | h´
-
h2 | = 0,056– 0,056 | m = 0 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,056 – 0,058 | m = 0,002 m
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,002 m
| Δρρ + Δhh|
0,002
+
|5,0674
97 4, 5 0,056 |
=
P
101845 N/ m2
= |0,0052 + 0,035| 101845 N/ m2
= 4094,1 N/ m2
KR
=
=
4094,1
101845
=4%
DK
ΔP
P
x 100%
x 100%
(3 AP)
= 100% - KR
= 100% - 4 %
= 96 %
PF = |P
±
∆P |
P5 = |101845
± 4094,1| N/ m2
Kegiatan 2
1. Air
ρ
= | 974,5 ± 5,0674 | kg/m3
air
h´
h1+ h2 +h3
3
=
=
3,00+ 3,00+3,10
3
¿ 3,03 cm=0,0303 m
P1 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 974,5 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,0303 m
= 101300 N/ m2 + 295,2735 N/ m2
= 101595 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,0303 – 0,0300 m = 0,0003 cm
δ2
= | h´
-
h2 | = 0,0303 – 0,0300| m = 0,0003 cm
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,0303 – 0,0310| m = 0,0007 cm
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,0007 m
| Δρρ + Δhh|
0,0007
+
|5,0674
97 4, 5 0,0303 |
=
P
101595N/ m2
= |0,0052 + 0,023| 101595 N/ m2
= 2864,9 N/ m2
KR
=
=
2864,9
101595
ΔP
P
x 100%
x 100%
= 2,8 % (3 AP)
DK
= 100% - KR
= 100% - 2,8 %
= 97,2 %
PF = |P
±
∆P |
P = |101595
± 2864,9| N/ m2
2. Gliserin
ρ
gliserin
h´
=|1196 ± 6,219| kg/m3
h1+ h2 +h3
3
=
=
3,60+ 3,60+3,80
3
¿ 3,60 cm=0,036 m
P0 + ρ g h
P1 =
= 1,013 . 105 N/ m2 + 1196 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,036 m
= 101300 N/ m2 +430,56 N/ m2
= 101730 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,036 – 0,036 | m = 0 m
δ2
= | h´
-
h2 | = |0,036 – 0,036 | m = 0 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,036 – 0,038 | m = 0,002 m
Δh
=
δ maks = 0,002 cm
| Δρρ + Δhh|
6
0,002
+
|1960
0,036 |
ΔP
=
P
101730 N/ m2
=
= |0,003 + 0,05| 101730 N/ m2
= 305,24 N/ m2
KR
=
ΔP
P
305,24
101730
=
x 100%
x 100%
= 0,3 % (4 AP)
DK
= 100% - KR
= 100% - 0,3%
=99,7%
PF = |P
±
∆P |
P = |101730
± 305,24| N/ m2
3. Minyak
ρ
minyak
= | 855 ± 4,522| kg/m3
=
3,6
cm
h´
h1+ h2 +h3
3
=
=
2,80+ 2,80+2,90
3
=
2,83
cm
¿ 2,83 cm=0,0283 m
P1 =
P0 + ρ g h
= 1,013 . 105 N/ m2 + 855 kg/ m3 . 10 m/ s2 . 0,0283 m
= 101300 N/ m2 + 241,965 N/ m2
= 101541 N/ m2
δ1
= | h´
-
h1 | = |0,0283 – 0,0280 | m = 0,0003 m
δ2
= | h´
-
h2 | = |0,0283 – 0,0280 | m = 0,0003 m
δ3
= | h´
-
h3 | = |0,0283 – 0,0290 | m = 0,0007 m
Δh
=
ΔP
=
δ maks = 0,0007 m
| Δρρ + Δhh|
855 0,0007
+
|4,522
0,0283 |
=
P
101541 N/ m2
= |189,0 + 0,024| 101541 N/ m2
= 19200793,8 N/ m2
ΔP
P
x 100%
19200793,7
101541
x 100%
KR
=
=
= 19 %
DK
(2 AP)
= 100% - KR
= 100% - 19%
= 81 %
PF = |P
±
P = |101541
∆P |
± 1931715,9| N/ m2
PEMBAHASAN
Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya-gaya yang
bekerja pada zat cair dalam keadaan diam. Berdasarkan percobaan pertama yang di
lakukan, dapat disimpulkan bahwa tekanan hidrostatik di pengaruhi oleh kedalaman.
Dapat dilihat pada tabel percobaan bahwa semakin dalam corong di tekan ke dalam zat
cair maka semakin tinggi selisih jarak zat cair pada pipa U. Hal ini membuktikan
bahwa ternyata semakin besar kedalaman zat cair maka tekanan hidrostatiknya juga
semakin besar. Dengan kata lain, kedalaman berbanding lurus dengan tekanan
hidrostatik.
Pada percobaan kedua adalah pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan
hidrostatik. Di dalam percobaan ini, ada tiga massa jenis zat cair yang di pakai yaitu
massa jenis air, minyak, dan gliserin. Di mana berdasarkan hasil percobaan yang
dilakukan, massa jenis zat cair yang paling besar adalah gliserin dengan kedalaman
yang sama. Sehingga gliserin memiliki tekanan hidrostatik yang tinggi. Hal ini
membuktikan bahwa semakin besar massa jenis zat cair maka tekanan hidrostatiknya
juga akan semakin besar. Hasil kegiatan yang di peroleh menujukkan bahwa hal ini
sesuai dengan teori tentang hukum tekanan hidrostatik di mana,
P=
ρgh
Sehingga dapat kita ketahui bahwa ternyata massa jenis dan kedalaman zat cair
sangat berpengaruh terhadap tekanan. Di mana jika massa jenis dan kedalaman zat cair
besar maka tekanan hidrostatik juga besar. Karena massa jenis dan kedalaman
berbanding lurus dengan tekanan.
Hasil eksperimen ini memiliki kekurangan yang disebabkan ketidaktelitian saat
mengukur kedalaman zat, pada saat memasukkan zat cair kedalam gelas kimia padahal
gelas kimia belum terlalu bersih ataukah masih ada zat-zat cair lain yang masih tersisa,
serta pembulatan nilai data juga membuat data mengalami perubahan dari nilai
sebenarnya, sehingga kesalahan dalam melakukan eksperimen ini masih ditemukan.
SIMPULAN
Dari percobaan tekanan hidrostatik yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1). Hubungan antara kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatik, semakin besar
kedalamannya maka semakin besar pula tekanan hidrostatiknya.;
2). Hubungan antara massa jenis zat cair dengan tekanan hidrostatik, semakin besar
massa jenis zat cairnya maka semakin besar pula tekanan hidrostatiknya.
REFERENSI
Laboratorium, Unit Fisika Dasar. 2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar.
Makassar: Jurusan Fisika UNM
Giancolli.2001( terjemahan Yuhliza Hanum ). Fisika Edisi Kelima Jilid 1.
Jakarta : Erlangga.