Tekanan Hidrostatis: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal

TEKANAN hidrostatis ialah konsep dalam fisika yang mengacu pada tekanan yang dihasilkan zat cair ke segala arah pada suatu benda yang tenggelam dalam zat cair tersebut. Konsep ini muncul karena ada gaya gravitasi yang bertindak pada semua partikel dalam zat cair. 

Saat partikel-partikel cairan di atas benda tenggelam, mereka menekan partikel-partikel yang berada di bawahnya. Akibatnya, terbentuklah suatu distribusi tekanan yang merata di seluruh permukaan benda yang tenggelam.

Baca juga: Uraian tentang Hukum Archimedes dan Hukum Pascal

Salah satu prinsip dasar dalam tekanan hidrostatis yaitu tekanan tersebut akan bergantung pada kedalaman cairan. Dengan kata lain, semakin dalam benda tenggelam dalam cairan, semakin besar tekanan hidrostatis yang akan dikenakan padanya. 

Rumus dasar tekanan hidrostatis

P = ρ x g x h

P = tekanan hidrostatis.

ρ (rho) = massa jenis zat cair.

g = percepatan gravitasi.

h = kedalaman benda dalam cairan.

Baca juga: Perubahan Materi secara Fisika dan Kimia serta Ciri-Cirinya

Rumus ini menunjukkan bahwa semakin besar massa jenis cairan dan semakin dalam kedalaman, semakin besar pula tekanan hidrostatis yang dihasilkan. Percepatan gravitasi juga memainkan peran penting dalam perhitungan tekanan ini.

Salah satu karakteristik penting dari tekanan hidrostatis yaitu tekanan ini akan sama pada kedalaman yang sama dalam cairan yang homogen. Dengan kata lain, pada kedalaman yang sama, tekanan hidrostatis yang diberikan oleh cairan akan memiliki besaran yang sama, tidak peduli bentuk atau luas permukaan benda yang tenggelam.

Konsep tekanan hidrostatis juga berhubungan dengan prinsip Archimedes yang menyatakan bahwa setiap benda tenggelam dalam cairan akan mengalami dorongan ke atas yang sama dengan berat volume cairan yang dipindahkan oleh benda tersebut. Prinsip ini menjelaskan benda-benda mengapung atau tenggelam dalam cairan.

Dalam dunia nyata, pemahaman tentang tekanan hidrostatis memiliki berbagai aplikasi, seperti dalam ilmu kimia, teknik sipil, dan ilmu geologi. Tekanan hidrostatis juga menjadi dasar bagi banyak alat dan teknologi, seperti kapal selam dan sistem penyaluran air. Sebagai contoh, dalam penyelaman laut dalam, pemahaman tentang perubahan tekanan hidrostatis dengan kedalaman sangat penting untuk keamanan dan perencanaan penyelaman.

Contoh soal

1. Dalam dasar kolam air, terdeteksi oleh alat pengukur tekanan hidrostatis menunjukkan angka 50.000 pascal. Hitunglah kedalaman kolam air tersebut!

Ditanya h

ρ = 1.000 kg/m3,  g = 10 m/s2

Ph = 50.000 Pa

Ph = ρ.g.h

50.000 = 1.000 x 10 x h

h = 5 meter.

Jadi, kedalaman dari kolam tersebut ialah 5 meter.

2. Seekor kura-kura sedang berenang di akuarium. Kura-kura tersebut sedang berada pada posisi 50 cm dari permukaan akuarium. Berapa jumlah tekanan hidrostatis yang diterima oleh kura-kura tersebut? Massa jenis air = 1.000 kg/m3 dan dengan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2.

Diketahui 

h = 50 cm = 0,5 m.
ρ = 1.000 kg/m3
g = 10 m/s2.

Ph = ρ.g.h

Ph = 1.000 x 10 x 0,5

Ph = 5.000 Pa.

Jadi tekanan hidrostatis yang diterima oleh kura-kura ialah 5.000 pascal.

3. Seorang peneliti sedang menyelam dengan kedalaman 3 m, massa jenis air 1.000 kg/m3, konstanta gravitasi di tempat tersebut yaitu 10 N/kg. Berapa besar tekanan hidrostatisnya?

Diketahui

h = 3 m.
ρ = 1.000 kg/m3.
g = 10 N/kg.

Ditanyakan ph

Jawaban:

Ph = ρ . g . h

Ph = 1.000 kg/m3 . 10 N/kg . 3 m = 30.000 N/m2

Jadi tekanan hidrostatisnya sebesar 30.000 N/m2. (Z-2)