LAPORAN FLUIDA TEKANAN HIDROSTATIS

LAPORAN FLUIDA

TEKANAN HIDROSTATIS

Disusun oleh:

Kelompok 8

1.      Siti Ropita                    (13030654004)

2.      Ariska Yuniar              (13030654015) 

3.   Febrian De iza I. H.     (13030654019) 

4.   May Puspitasari           (13030654032)

Prodi Pendidikan IPA A 2013

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Surabaya

2015

TEKANAN HIDROSTATIK

ABSTRAK

Percobaan “Tekanan Hidrostatik” bertujuan mengetahui pengaruh ke dalaman terhadap tekanan hidrostatis. Metode yang digunakan adalah mengisi silinder air, memasukkan air kedalam selang U, mengatur selang sesuai dengan jenis yang dimanipulasi yaitu (ke atas, ke bawah atau ke samping), kemudian mengukur perbedaan tekanan permukaan air (h) dalam U-Manometer. Pada percobaan ini, diperoleh hasil untuk posisi ujung selang ke atas pada kedalaman selang 3 cm, 6 cm, dan 9 cm diperoleh perbedaan tinggi muka air dengan tekanan hidrostatiknya berturut-turut adalah 2,0 cm; 3,5 cm dan 5,5 cm. Pada percobaan ini, diperoleh hasil untuk posisi ujung selang ke bawah pada kedalaman selang 3 cm, 6 cm, dan 9 cm diperoleh perbedaan tinggi muka air dengan tekanan hidrostatiknya berturut-turut adalah 3,0 cm , 4,0 cm dan  6,0 cm. Pada percobaan ini, diperoleh hasil untuk posisi ujung selang ke samping pada kedalaman selang 3 cm, 6 cm, dan 9 cm diperoleh perbedaan tinggi muka air dengan tekanan hidrostatiknya berturut-turut adalah 3,0 cm, 5,0 cm dan 7,0 cm. Dapat di simpulkan praktikum, pada suatu ke dalaman tertentu tekanan zat cair yang di hasilkan akan sama besar ke segala arah. Apabila semakin dalam maka tekanan yang di hasilkan akan semakin besar. Posisi selang yang berbeda-beda tidak mempengaruhi tekanan zat cair yang di hasilkan. Meskipun hasil tekanan yang di hasilkan anatra posisi selang satu dengan yang lainya berbeda-beda

           

Kata Kunci: kedalaman benda, posisi ujung selang, tekanan hidrostatik

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Tekanan adalah satuan fisika untuk menyatakan satuan gaya (F) per satuan luas (A). Ketika membicarakan mengenai tekanan, tidak akan jauh dari fluida. Misalnya saja tekanan air, uap air, udara dan masih banyak lagi jenis fluida. Fluida itu sendiri merupakan suatu zat yang dapat mengalir. Karena sifat fluida yang mengalir dan menempati ruang, maka sangatlah penting untuk mengetahui berapa besar kekuatan yang ditimbulkan dari fluida tersebut. Agar tidak terjadi kesalahan ketika penggunaan fluida dalam kehidupan sehari-hari. Misalkan saja pada pipa hidrolik yang biasanya dipakai di bengkel-bengkel. Oleh karena itulah pada praktikum mekanika kali ini akan dibahas mengenai bagaimana cara menghitung tekanan fluida khususnya pada manometer U. Lalu apakah pengaruh tekanan air terhadap tingginya?

B.     Rumusan Masalah

Dari latar belakang tersebut didapat rumusan masalah sebagai berikut :

Bagaimana pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik?

C.    Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum ini yaitu :

Menyelidiki pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik

BAB II

KAJIAN TEORI

A.    Tekanan

Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas (A). Dimanasatuannya adalah gaya (N)/luas (m²). N/m² adalah Pa (Pascal). Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan atau gas.

Tekanan udara dapat diukur dengan menggunakan barometer. Saat ini atau sebelumnya unit tekanan rakyat adalah sebagai berikut:

a.       Atmosfer (atm) 

b.      Manometricunit:

1.      Sentimeter, inci, dan milimeter merkuri (torr)

2.      Templat:Jangkar Tinggi kolom air yang setara, termasuk milimeter (mm H₂O), sentimeter (cm H₂O), meter, inci, dan kaki dari air

c.       Adatunit:

1.      Tidur, ton-force (pendek), ton-force (lama), pound-force, ons-force, dan poundal inci per persegi

2.      Ton-force (pendek), dan ton-force (lama) per inci persegi

d.      Non-SI unit metrik:

1.      Bar, decibar, milibar

2.      Kilogram-force, atau kilopond, per sentimeter persegi (tekanan atmosfer)

3.      Gram-force dan ton-force (ton-force metrik) per sentimeter persegi

4.      Barye (dyne  per sentimeter persegi)

5.      Kilogram-force dan ton-gaya per meter persegi

6.      Sthene  per meter persegi (pieze)

7.      Sthene  per meter persegi (pieze) 

Pada dasarnya tekanan dibedakan menjadi beberapa jenis seperti dibawah ini:

a.      Tekanan Hidrostatis

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi  juga menentukan tekanan air tersebut.Tekanan zat cair pada massa jenis yang sama, dapat diilustrasikan misalnya dengan mengambil salah satu titik yang berada pada kedalaman h di bawah permukaan zat cair (yaitu  permukaan yang berada diketinggian h diatas titik ini), seperti yang ditunjukkan pada gambar:

Tekanan yang disebabkan pada kedalaman h ini disebabkan oleh berat kolom zat cair diatasnya. Dengan demikian gaya yang bekerja pada daerah tersebut adalah F = m.g = ρ.V.g = ρ.A.h.g, dimana A.h adalah volume benda, ρ adalah massa jenis zat cair (dianggapkonstan), dan g adalah percepatan gravitasi (10m/s²). Sehingga besar tekanan, P adalah sebagai berikut:

P = ρ. g.h

Persamaan diatas menyatakan tekanan hidrostatik tersebut yang disebabkan oleh zat cair itu sendiri, yang dimana didalam zat cair yang diam tersebut tidak terjadi tegangan geser dan tekanan pada suatu titik didalam zat cair tersebut adalah sama besar kesegala arah. Dengan demikian, tekanan berbanding lurus dengan massa jenis zat cair, dan dengan kedalaman didalam zat cair. Besarnya tekanan hidrostatis tidak dipengaruhi oleh bentuk wadah zat cair. Berikut ini adalah sifat-sifat dari tekanan hidrostatis, adalah sebagai berikut :

1.      Semakin dalam letak suatu titik dari permukaan zat cair, tekanannya semakin  besar

2.      Pada kedalaman yang sama, tekanannya juga sama

3.      Tekanan zat cair kesegala arah adalah sama besar

Pengaruh tekanan hidrostatik memegang peranan penting dalam kehidupan sehari-hari seperti pembuatan kapal, tanggul, bendungan, dan pintu air.

b.      Tekanan Udara atau tekanan atmosfer Atmosfer

Tekanan udara atau atmosfir adalah lapisan yang melindungi  bumi. Lapisan ini meluas hingga 1000 km ke atas bumi dan memiliki massa 4.5 x 10¹⁸kg. Massa atmosfer yang menekan permukaan inilah yang disebut dengan tekanan atmosferik. Tekanan atmosferik di permukaan laut adalah 76 cmHg. Tekanan atmosfer adalah tekanan  pada titik manapun di atmosfer  bumi. Umumnya, tekanan atmosfer hampir sama dengan tekanan hidrostatik yang disebabkan oleh  berat udara di atas titik pengukuran. Massa udara dipengaruhi tekanan atmosfer umum di dalam massa tersebut, yang menciptakan daerah dengan tekanan tinggi (antisiklon) dan tekanan rendah (depresi). Daerah bertekanan rendah memiliki massa atmosfer yang lebih sedikit di atas lokasinya, di mana sebaliknya, daerah bertekanan tinggi memiliki massa atmosfer lebih besar di atas lokasinya. Meningkatnya ketinggian menyebabkan berkurangnya jumlah molekul udara secara eksponensial. Karenanya, tekanan atmosfer menurun seiring meningkatnya ketinggian dengan laju yang menurun pula. Berikut adalah rumus pendekatan untuk tekanan atmosfer.

BAB III

METODE PERCOBAAN

A.    Rancangan Percobaan

B.     Alat dan Bahan

Alat :

1.      Dasar statif                        2 buah

2.      Batang statif pendek         1 buah

3.      Batang statif panjang        2 buah

4.      Balok pendukung              1 buah

5.      Selang plastik lunak          1 buah

6.      Pengukur tekanan air        1 buah

7.      Pemegang U manometer   2 buah

8.      Silinder ukur                     1 buah

9.      Pipa plastik                        2 buah

10.  Speet/jarum suntik            1 buah

Bahan:

1.      Air

C.    Variabel

Variabel manipulasi                 : kedalaman (3cm, 6cm, 9cm), posisi ujung selang

Variabel kontrol                      : volume air dimasukan, alat yang digunakan

Variabel respon                       : perubahan ketinggian pada U manomateter

D.    Cara Kerja

1.      Merakit peralatan sesuai dengan gambar

2.      Memasukan air ke dalam selang berbentuk U dengan menggunakan speet atau jarum suntik

3.      Mengatur selang dan pengukuran tekanan air ke atas ke bawah dan ke samping sesuai dengan gambar

4.      Mengukur perbedaan permukaan air (h) dalam U-manometer, h dapat menunjukan besarnya tekanan hidrostatik

5.      Mengulangi langkah 2 dan 3 dengan kedalaman 6 cm kemudian 9 cm (mlengkapi tabel)

6.      Mengubah selang dan pengukuran tekanan seperti pada gambaar

E.    

Alat dan Bahan

Alur Kerja

·      Dirakit seperti gambar

Selang berbentuk U pada U manometer 1

·      dimasukan air dengan speet hinga ketinggian sama

Selang di U manometer 2

·      Diatur  selang dan pengukuran tekanan air ke  arah bawah, atas dan samping

·      Diukur perbedaan permukaan air h ·      Mengulangi percobaan 2 dan 3 dengan ketinggian yang berbeda

U manometer 1

Hasil

 

BAB IV

DATA, ANALISIS DAN PEMBAHASAN

1.        Data

Adapun data hasil percobaan Tekanan Hidrostatik yaitu sebagai berikut :

Tabel 4.1 Hasil perhitungan tekanan hidrostatik

No.	Posisi ujung selang	h= perbedaan tinggi muka air untuk kedalaman
		(9+ 0,1 cm)	(6+0,1 cm)	(3+0,1 cm)
1.	Ke atas	5,5	3,5	2,0
2.	Ke bawah	6,0	4,0	3,0
3.	Ke samping	7,0	5,0	3,0

2.        Analisis

Kami melakukan percobaan mengenai tekanan Hidrostatik. Pada percobaan kami memanipulasi pertama yaitu posisi pada selang yaitu kearah atas, ke bawah dank e arah samping. Manipulasi ke dua yaitu kedalaman yaitu saat 3 cm, 6 cm dan 9 cm.

Dari data yang kami peroleh pada posisi selang ke atas dengan kedalaman 3 cm di dapatkan hasil perbedaan tinggi permukaan air yaitu 2,0 cm. pada kedalaman 6 cm di dapatkan hasil perbedaan muka air yaitu 3,5 cm dan pada ke dalaman 9 cm di dapatkan perbedaan permukaan air yaitu 5,5 cm.

Dari data di di peroleh hasil pada selang posisi ke bawah yaitu dengan ke dalaman 3 cm di dapatkan hasil 3,0 cm. sedangkan pada ke dalaman 6 cm di dapatkan hasil perbedaan permukaan air yaitu 4,0 cm. dan pada ke dalaman 9 cm di dapatkan hasil perbedaan permukaan air yaitu 6,0 cm.

Dari data di peroleh hasil pada selang dengan posisi ke samping dengan ke dalaman 3 cm di dapatkan hasil perbedaan tinggi permukaan 3,0 cm. pada ke dalaman 6 cm di dapatkan hasil perbedaan tinggi permukaan yaitu 5,0 cm. pada ke dalaman ke 9 cm di dapatkan hasil perbedaan ketinggian permukaan yaitu 7,0 cm.

Saat arah selang ke atas dari kedalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm memiliki perbedaan hasil ketinggian permukaan. Di mana semakin dalam yaitu 9 cm nilai perbedaan ketinggian permukaan semakin besar yaitu 5,5 cm. saat arah selang ke bawah dari ke dalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm memiliki perbedaan hasil ketinggian perbedaan ketinggian permukaan. Di mana semakin dalam yaitu 9 cm nilai perbedaan ketinggian permukaan semakin besar yaitu 6,0 cm. saat arah selang ke samping dari ke dalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm memiliki perbedaan hasil ketinggian perbedaan ketinggian permukaan. Di mana semakin dalam yaitu 9 cm nilai perbedaan ketinggian permukaan semakin besar yaitu 7,0 cm.

Dari posisi selang ke atas, ke bawah dan ke sampinng dengan ke dalaman yang sama yaitu 3 cm,6 cm dan 9 cm memiliki hasil perbedaan ketinggian permukaan yang berbeda-beda. Saat kedalaman 3 cm posisi selang ke atas mempunyai nilai 2,0 cm saat possisi selang ke bawa mempunyai nilai pernedaan ketinggian permukaan yaitu 3,0 cm dan posisi selang ke samping mempunyai nilai perbedaan ketinggian permukaan yaitu 3,0 cm. Saat kedalaman 6 cm posisi selang ke atas mempunyai nilai 3,5 cm saat possisi selang ke bawa mempunyai nilai pernedaan ketinggian permukaan yaitu 4,0 cm dan posisi selang ke samping mempunyai nilai perbedaan ketinggian permukaan yaitu 5,0 cm. Saat kedalaman 9 cm posisi selang ke atas mempunyai nilai 5,5 cm saat possisi selang ke bawa mempunyai nilai pernedaan ketinggian permukaan yaitu 6,0 cm dan posisi selang ke samping mempunyai nilai perbedaan ketinggian permukaan yaitu 7,0 cm.

3.        Pembahasan

Tekanan hidrostatik disebabkan oleh zat cair itu sendiri, dimana didalam zat cair yang diam tidak terjadi tegangan geser dan tekanan pada suatu titik didalam zat cair adalah sama besar kesegala arah. Tekanan hidrostatik dipengaruhi oleh massa jenis, grafitasi, dan kedalaman.

Dari data yang kami peroleh pada posisi selang ke atas dengan kedalaman 3 cm di dapatkan hasil perbedaan tinggi permukaan air yaitu 2,0 cm dan di peroleh tekanan sebesar 200 N/m². Pada kedalaman 6 cm di dapatkan hasil perbedaan muka air yaitu 3,5 cm  dan tekanan sebesar 350 N/m² dan pada ke dalaman 9 cm di dapatkan perbedaan permukaan air yaitu 5,5 cm di dapatkan tekanan sebesar 550 N/m^2. Pada selang posisi ke bawah yaitu dengan ke dalaman 3 cm di dapatkan hasil 3,0 cm dengan tekanan 300 N/m². Sedangkan  pada ke dalaman 6 cm di dapatkan hasil perbedaan permukaan air yaitu 4,0 cm dengan tekanan 400 N/m². dan pada ke dalaman 9 cm di dapatkan hasil perbedaan permukaan air yaitu 6,0 cm dengan tekanan 600 N/m². Pada selang dengan posisi ke samping dengan ke dalaman 3 cm di dapatkan hasil perbedaan tinggi permukaan 3,0 cm dengan tekanan 300 N. pada ke dalaman 6 cm di dapatkan hasil perbedaan tinggi permukaan yaitu 5,0 cm dengan tekanan 500 N. pada ke dalaman ke 9 cm di dapatkan hasil perbedaan ketinggian permukaan yaitu 7,0 cm dengan tekananan 700 N/m².

Hal tersebut tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa pada suatu kedalaman tertentu, tekanan zat cair yang dihasilkan sama besar ke segala arah. Posisi selang yang berbeda-beda tidak mempengaruhi tekanan zat cair yang dihasilkan, apabila kedalaman yang dihasilkan sama, zat cair akan menghasilkan tekanan yang sama ke segala arah.

Namun untuk hasil tekanan yang dihasilkan sudah sesuai teori yaitu apabila semakin dalam kedalamannya maka tekanan yang dihasilkan akan semakin besar. Saat arah selang ke atas dari kedalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm memiliki perbedaan hasil ketinggian permukaan. Di mana semakin dalam yaitu 9 cm nilai perbedaan ketinggian permukaan semakin besar yaitu 5,5 cm dan tekanan yaitu 550 N/m². Saat arah selang ke bawah dari ke dalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm memiliki perbedaan hasil ketinggian perbedaan ketinggian permukaan. Di mana semakin dalam yaitu 9 cm nilai perbedaan ketinggian permukaan semakin besar yaitu 6,0 cm dan tekanan yang di hasilkan yaitu 600 N/m². Saat arah selang ke samping dari ke dalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm memiliki perbedaan hasil ketinggian perbedaan ketinggian permukaan. Di mana semakin dalam yaitu 9 cm nilai perbedaan ketinggian permukaan semakin besar yaitu 7,0 cm tekanan yang di hasilkan yaitu 700 N/m².

Arah selang ke atas, ke bawah dank e samping tidak mempengaruhi tekanan yang akan di hasilkan. Tekanan zat cair di pengaruhi ke dalaman sehingga meskipun hasil berbeda-beda tidak mempengaruhi tekanannya.

BAB V

DISKUSI

1.      Rem hidrolik dan lift hidrolik merupakan alat yang menggunakan Hukum Pascal. Jelaskan!

2.      Sebuah tabung kimia berisi air setinggi 8 cm, kemudian minyak 2 cm (ρ minyak = 0,80 g/cm³). Hitung tekanan yang dialami dasar tabung oleh fluida di atasnya!

Jawaban:

_1.        Rem hidrolik dan lift hidrolik merupakan alat yang menggunakan Hukum Pascal. Pada kasus lift hidrolik, sebuah gaya kecil dapat digunakan untuk memberikan gaya besar dengan membuat luas satu piston (keluaran) lebih besar dari luas piston yang lainnya (masukan).

P_keluar = P_masuk

dimana besaran-besaran masukan dinyatakan dengan indeks “masuk” dan keluaran dengan “keluar”. Dengan demikian

 =

atau,  akhirnya

 =

Gambar 1. Rem hidrolik

Sumber: www.otomotif.web.id

Gambar 2. Lift hidrolik

Sumber: ainifisika.blogspot.com

2.      Diketahui  :           h_air = 8 cm = 0,08 m

h_minyak = 2 cm = 0,02 m

ρ_air  = 1 gr/cm³

ρ_minyak  = 0,80 g/cm³

Ditanya     :           P = …?

Jawab        :           P = ρ_air . g . h_air + ρ_minyak . g . h_minyak

                                            = 10³ . 9,8 . 0,08 + 0,80 . 10³ . 9,8 . 0,02

                                 = 0,784 . 10³ + 0,1568 . 10³

                                 = 0,9408 . 10³ N/m²

Jadi, tekanan yang dialami dasar tabung oleh fluida di atasnya adalah sebesar 0,9408 . 10³ N/m².

BAB VI

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Dapat di simpulkan praktikum, pada suatu ke dalaman tertentu tekanan zat cair yang di hasilkan akan sama besar ke segala arah. Apabila semakin dalam maka tekanan yang di hasilkan akan semakin besar. Posisi selang yang berbeda-beda tidak mempengaruhi tekanan zat cair yang di hasilkan. Meskipun hasil tekanan yang di hasilkan anatra posisi selang satu dengan yang lainya berbeda-beda

B.     Saran

Adapun saran yaitu saat praktikum harus teliti pada saat memasukan selang ke dalam air, harus benar-benar berhati-hati. Kedalaman harus optimal pada titik-titik yang di tentukan sehingga data yang di hasilkna tepat dan benar sesuai dengan teori yang ada.

Lampiran

Arah selang ke bawah dengan h = 6cm	Perubahan ketinggian 7 – 1,5 = 5,5 cm
Arah selang kebawah dengan h = 9 cm	Arah selang ke bawah dengan h = 3 cm
Perubahan ketinggian dari 8- 2= 6 cm	Perubahan ketinggian dari 7-3 = 4 cm
Perubahan ketinggian dari 6 – 3,5 = 2,5 cm	Rancangan percobaan

LAMPIRAN PERHITUNGAN

1.   Posisi selang ke atas

(kedalaman 3 cm)

P = ρ x g x h

  = 1000 x 10 x0,02

  = 200 N/m²

(kedalaman 6 cm)

P = ρ x g x h

   = 1000 x 10 x0,035

   = 350 N/m²

(kedalaman 9 cm)

P = ρ x g x h

   = 1000 x 10 x0,055

   = 550 N/m²

2.   Posisi selang ke bawah

(kedalaman 3 cm)

P = ρ x g x h

   = 1000 x 10 x0,03

   = 300 N/m²

(kedalaman 6 cm)

P = ρ x g x h

   = 1000 x 10 x0,04

   = 400 N/m²

(kedalaman 9 cm)

P = ρ x g x h

   = 1000 x 10 x0,06

   = 600 N/m²

3.   Posisi selang ke samping

(kedalaman 3 cm)

P = ρ x g x h

   = 1000 x 10 x0,03

   = 300 N/m²

(kedalaman 6 cm)

P = ρ x g x h

   = 1000 x 10 x0,05

   = 500 N/m²

(kedalaman 9 cm)

P = ρ x g x h

   = 1000 x 10 x0,047

   = 700 N/m²