Home / Fisika / tekanan hidrostatis

Tekanan Hidrostatis

  • 8 min read

Penulis : Deyan Prashna, Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia 2016

Tekanan hidrostatis disebabkan karena adanya air yang berada pada suatu wadah/tempat tertentu yang menekan ke segala arah dan dipengaruhi oleh ketinggian (diukur dari permukaan air), massa jenis air, gaya gravitasi bumi dan tekanan udara (bila berada dalam wadah terbuka).

Apa yang kalian ketahui tentang tekanan? Tentu, terdapat berbagai jenis tekanan, salah satunya tekanan hidrostatis, kalian tahu kah? Bagaimana ya prinsip dari tekanan hidrostatis? Lalu, faktor apa saja yang dapat mempengaruhi terjadinya tekanan hidrostatis? Kalian akan mengetahui jawabannya setelah membaca artikel ini.

Pengertian Tekanan hidrostatis

Tekanan dapat diartikan sebagai kekuatan dari suatu cairan atau gas yang menekan ke segala arah dari bidang tekannya (luas penampang maupun ruang keberadaannya). Tekanan merupakan gaya persatuan luas, berarti semakin besar luas penampang (bidang tekan), maka tekanan yang dihasilkan akan semakin kecil dan sebaliknya sebagaimana rumus berikut:

rumus Tekanan hidrostatis

dimana P merupakan tekanan (N/m2) atau pascal (Pa), F merupakan gaya (N), dan A merupakan luas penampang (m2).

Hidrostatis berasal dari kata hidro yang berarti air dan statis yang berarti tetap (keadaan diam). Sehingga tekanan hidrostatis merupakan kekuatan dari air (tekanan air) yang menekan ke segala arah, dipengaruhi oleh ketinggian airnya dari permukaan air dan gaya gravitasi bumi yang bekerja.

Semakin mendekati dasar bidang, maka tekanan hidrostatisnya akan semakin besar dan sebaliknya. Tekanan hidrostatis berada dalam keseimbangan atau air berada dalam keadaan masif dan karena pengaruh gaya gravitasi bumi maka tekanan tersebut akan menekan lapisan di bawahnya dengan penjelasan sebagai berikut yang berdasarkan gambar 1 (wadah terbuka).

tekanan hidrostatis pada wadah A.
Gambar 1. Ilustrasi tekanan hidrostatis pada wadah A.

Sebagaimana gambar 1 (wadanya terbuka terhadap udara), dapat dijelaskan bahwa udara akan menekan permukaan air di wadah A. Sehingga tekanan pada lapisan ke-1 akan bertambah dan menekan lapisan ke-2, ke-3 dan ke-4.

Selain itu, karena adanya gaya gravitasi bumi berat air pada lapisan ke-1 akan dibebankan ke lapisan ke-2, ke-3 dan ke-4. Juga perlu diingat bahwa air pada wadah A berada dalam keadaan diam (air tidak mengalir), maka terdapat energi potensial karena molekul airnya memiliki massa dan berat (disebabkan pengaruh gaya gravitasi bumi) dimana ketinggian sangat berpengaruh (ketinggian dari permukaan air).

Energi potensial pada lapisan ke-1 lebih besar dibanding lapisan di bawahnya, tetapi karena sifatnya selalu menuju ke dasar wadah sehingga akan menambah energi potensial pada lapisan berikutnya dan pada lapisan ke-4, energi potensial yang dimiliki akan menjadi lebih besar daripada energi potensial pada lapisan di atasnya karena merupakan total penjumlahan dari energi potensial yang dimiliki setiap lapisan di atas lapisan ke-4. Selain dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan ketinggian air dari dasar wadah, massa jenis juga turut mempengaruhi tekanan hidrostatis karena kemampuan gerak air dalam wadah dipengaruhi oleh kerapatan molekulnya dalam wadah.

Dengan demikian, tekanan hidrostatis yang diterima pada lapisan ke-4 akan menjadi lebih besar daripada lapisan di atasnya dan dipengaruhi oleh gaya gravitasi, ketinggian, massa jenis dan juga tekanan udara yang ada. Tekanan hidrostatis meningkat secara proporsional yang sesuai dengan meningkatnya kedalaman dari permukaan air dan bisa memecahkan wadah apablia tekanan yang diterimanya (lapisan ke-4) semakin membesar (sebanding dengan waktu).

Tekanan udara

Tekanan udara adalah kekuatan dari massa udara yang menekan ke segala arah per satuan luas tertentu yang juga dipengaruhi oleh berat udara di atasnya sebagaimana tekanan hidrostatis, semakin tinggi suatu tempat dari permukaan bumi (baik itu permukaan laut atau pun tanah) maka tekanan udaranya semakin kecil dan sebaliknya.

Hal tersebut berkaitan dengan berat dari molekul udara dan karena dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi, maka beratnya akan selalu menuju ke permukaan bumi sehingga membebankan berat pada lapisan di bawahnya sebagaimana gambar 2 berikut.

lapisan atmosfer
Gambar 2. Ilustasi lapisan atmosfer

Atmosfer merupakan lapisan udara yang menyelimuti bumi dan menghasilkan tekanan terhadap permukaan bumi (tanah maupun laut) yang disebut sebagai tekanan atmosferik.

Tekanan atmosferik di permukaan laut sebesar 76 cmHg atau sama dengan 1 atm (dikur pada ketinggian nol atau di atas permukaan laut), sedangkan untuk massanya sebesar .

Sehingga dapat diketahui rumus dari tekanan hidrostatis pada wadah tertutup (tidak ada tekanan udara yang bekerja), sbb:

rumus dari tekanan hidrostatis pada wadah tertutup

Dimana ph 100 merupakan tekanan hidrostatis (N/m2) atau (Pa), tekanan hidrostatis 2merupakan massa jenis air (kg/m3) (untuk air tawar sebesar 1.000 kg/m3), tekanan hidrostatis 4merupakan percepatan gravitasi bumi (m/s2), tekanan hidrostatis 5dan merupakan ketinggian (m).

Sedangkan untuk wadah terbuka, rumus total tekanan hidrostatisnya menjadi:

wadah terbuka

dimana pada tekanan hidrostatis 6 , 1 atm sama dengan tekanan hidrostatis 7dan 1 Pa sama dengan tekanan hidrostatis 8 . Sehingga 1 atm sama dengan 1,01 bar .

Contoh Soal Latihan

  1. Bagaimana prinsip tekanan hidrostatis?

Jawab: Tekanan hidrostatis hanya terjadi pada air yang berada dalam suatu wadah/tempat tertentu dan menekan ke segala arah. Tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh ketinggian dari permukaan air, massa jenis air, gaya gravitasi dan tekanan udara yang berada di atas permukaan air (jika wadahnya terbuka).

Semakin jauh dari permukaan air, maka tekanan hidrostatisnya akan semakin besar dan gaya gravitasi bumi turut mempengaruhi berat dari molekul air (seperti energi potensial) dimana beratnya tersebut semakin mendekati dasar (perhatikan lagi gambar 1) maka akan semakin bertambah besar dan menyebabkan tekanan airnya juga semakin besar (menekan ke segala arah). Kerapatan dari massa jenis air juga turut mempengaruhi ruang gerak dari molekul air itu sendiri dimana mempengaruhi besar tekanan yang ditimbulkan oleh molekul air.

Sehingga tekanan hidrostatis pada bagian dasar wadah (gambar 1) semakin membesar. Jika wadahnya terbuka, maka tekanan udara akan memberikan tekanan di permukaan air dan tentunya berpengaruh terhadap tekanan hidrostatis total.

2. Perhatikan gambar berikut!

Ilustrasi kotak A dalam wadah B
Gambar 3. Ilustrasi kotak A dalam wadah B

Berapa besar tekanan hidrostatis yang dialami oleh kotakA

Jawab:

Diketahui:

Ketinggian benda dari permukaan adalah 2,5 m. Karena percepatan gravitasi tidak disebutkan pada soal, maka dapat diasumsikan besarnya adalah 10 m/s2. Tekanan air tawar sebesar 1.000 kg/m3

Ditanya: tekanan hidrostatis 1benda A.

Penyelesaian:

Sebagaimana pers. (2), maka:

1

3. Perhatikan gambar berikut!

Gambar 4. Ilustrasi kotak B dalam wadah C.
Gambar 4. Ilustrasi kotak B dalam wadah C.

Berapa besar tekanan hidrostatis yang dialami kotak D dalam wadah C?

Jawab:

Diketahui:

Ketinggian benda dari permukaan air adalah didapat dari 10 m dikurangi 2 m. Tekanan udara sebesar 1 atm (dimana 1 atm sama dengan 1,01 x 10-5 Pa). Percepatan gravitasi bumi tidak diketahui dalam soal, jadi diasumsikan sebesar 10 m/s2. Massa jenis air tawar sebesar 1.000 kg/m3.

Ditanya: tekanan hidrostatis 9pada kotak D.

Penyelesaian:

Sebagaimana pers. (3), maka:

2

Daftar Pustaka

  • ED Informatics. 1999. What is Hydrostatic Pressure — Fluid Pressure and Depth. Dilihat dari https://www.edinformatics.com/math_science/hydrostatic_pressure.htm (diakses pada 06 April 2020).
  • Ibadurrahma. Tekanan Hidrostatis. Dilihat dari https://www.studiobelajar.com/tekanan-hidrostatis/ (diakses pada 06 April 2020).
  • Si Manis. 2019. Pengertian Tekanan, Macam-Macam, Rumus dan Contoh Soal Tekanan Terlengkap. Dilihat dari https://www.pelajaran.co.id/2019/15/pengertian-tekanan-macam-macam-rumus-dan-contoh-soal-tekanan-terlengkap.html (diakses pada 06 April 2020).
  • Tiyas. 2019. Lapisan Atmosfer. Dilihat dari https://www.yuksinau.id/lapisan-atmosfer/ (diakses pada 06 April 2020).
  • Zenius.net. 2020. Tekanan Hidrostatis. Dilihat dari https://www.zenius.net/prologmateri/fisika/a/602/tekanan-hidrostatis (diakses pada 06 April 2020).

Baca juga: