HYDROSTATIC
PRESSURE
ABSTRAK
Hydrostatic Pressure berupa alat yang digunakan untuk mengukur tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekanan pada kedalaman tertentu. Pada hydrostatic pressure yang akan diteliti adalah tinggi air muka zat cair pada saat diberi tekanan berupa beban. Setiap kali percobaan akan menggunakan beban yang berbeda-beda. Tujuan dari praktikum hydrostatic pressure untuk mengetahui tekanan hidrositas yang terjadi pada suatu fluida dan mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan hidrositas tersebut. Kegunaan dari praktikum hydrostatic pressure yaitu, digunakan dalam pembuatan irigasi untuk lahan pertanian. Pada grafik percobaan partial immertion untuk pengisian diperoleh tekanan sebesar 0,0131 N, 0,0216 N dan 0,0292 N. Untuk pengosongan diperoleh tekanan sebesar 0,0292 N, 0,0228 N dan 0,01616 N. Pada grafik percobaan total immertion untuk pengisian diperoleh tekanan sebesar 1,4481 N, 1,4484 N dan 1,4487 N. Untuk pengosongan diperoleh tekanan sebesar 1,4497 N, 1,4483 N dan 1,4480 N. Dari hasil percobaan hydrostatic pressure dapat kita simpulkan bahwa tekanan hidrostatis suatu zat cair sangat dipengaruhi massa jenis zat cair, udara di sekeliling, percepatan gravitasi dan kedalaman dari benda yang berada di dalam zat cair tersebut. Semakin dalam suatu zat cair maka tekanan hidrostatis yang dihasilkan juga akan semakin besar. Selain itu dapat kita ketahui bahwa semakin besar massa jenis suatu zat cair maka tekanan hidrostatis yang dihasilkan juga akan semakin besar.
Kata Kunci: Air, Fluida, TumbukanPENDAHULUAN
Latar Belakang
Penggunaan
fluida sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menggunakan fluida dengan meminumnya,
menghirupnya, bahkan dapat berenang di dalamnya. Fluida berupa zat yang dapat
mengalir serta memiliki partikel mudah bergerak bahkan dapat berubah bentuk
tanpa pemisahan massa seperti air, minyak dan udara sudah memenuhi definisi
dari sebuah fluida artinya, zat-zat tersebut akan mengalir apabila padanya
bekerja sebuah tegangan geser.
Tekanan
hidrostatis diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas
bidang tekanan pada kedalaman tertentu. Secara konseptual tekanan hidrostatis
terjadi atas dasar hukum pascal. Konsep penting yang perlu dipahami dalam
materi fluida statis, khususnya tekanan hidrostatis ialah tekanan hidrostatis
tidak dipengaruhi oleh massa jenis wadah, melainkan dipengaruhi oleh massa
jenis zat cair, udara di sekeliling, percepatan gravitasi dan kedalaman dari
benda yang berada di dalam zat cair tersebut, konsep penting yang perlu
dipahami juga ialah prinsip-prinsip dari hukumm pascal. Dalam zat cair terdapat
tekanan yang bekerja. Tekanan tersebut dipengaruhi oleh massa jenis zat cair,
kedalaman suatu benda yang berada di suatu cairan dan gaya gravitasi yang
bekerja pada setiap bagian zat cair tersebut. Dengan demikian semakin dalam
letak suatu bagian zat cair, akan semakin besar pula tekanan pada bagian itu.
Tekanan yang ditimbulkan itulah yang disebut tekanan hidrostatis (Zulfa et al., 2020).
Tekanan pada
setiap titik dalam fluida statis hanya bergantung pada kedalaman pada titik
tersebut. Tekanan dalam fluida di dekat bumi bervariasi dengan kedalaman karena
berat fluida di atas tingkat tertentu. Misal kita mengasumsikan densitas
konstan dan densitas rata-rata fluida menjadi representasi densitas yang baik. Hal
ini termasuk perkiraan yang masuk akal untuk cairan seperti air, di mana gaya
besar diperlukan untuk mengompres cairan atau mengubah volume. Di kolam renang
misalnya, kerapatannya kira-kira konstan dan air di bagian bawah ditekan sangat
sedikit oleh berat air di atasnya. Kepadatan udara mulai berubah secara signifikan hanya pada jarak pendek di atas permukaan bumi (Openstax, 2015).
Fluida yang
berada dalam suatu wadah memiliki berat akibat pengaruh grafitasi bumi. Berat
fluida menimbulkan tekanan pada setiap bidang permukaan yang bersinggungan dengannya. Besarnya tekanan bergantung pada besarnya
gaya dan luas bidang tempat gaya bekerja. Tekanan zat cair yang hanya disebabkan
oleh beratnya sendiri disebut tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis sangat
dipengaruhi oleh massa jenis dan kedalam suatu benda yang berada di suatu
cairan. Tekanan hidrostatis memiliki karakteristik seperti pada titik yang sama maka
tekanan menekan ke segala arah. Tekanan pada titik tertentu di dalam fluida
tergantung pada kedalaman dari permukaan atas cairan. Tekanan akan meningkat
seiring dengan semakin dalam benda dari permukaan atas cairan. Tekanan pada
kedalaman yang sama memiliki tekanan yang sama pula. Karakteristik lainya dari fluida pada tekanan di dalam cairan bergantung pada ketinggian kolom cairan dan tidak bergantung
pada bentuk kolom cairan (Prasasti et al., 2016).
Aplikasi yang
menggunakan desain tekanan hidrostatis yaitu bendungan. Bendungan berupa bangunan yang terbuat dari pasangan batu kali,
bronjong atau beton, yang terletak
melintang pada sebuah sungai. Bendung dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti irigasi area
persawahan, sarana pengendalian banjir, serta pembangkit tenaga listrik. Sebuah bendungan pada umumnya didesain dengan
ketebalan yang berubah dengan kedalaman. Semakin ke bawah bendengan
ketebalan bendungan akan semakin meningkat guna menahan tekanan hidrostatis air
yang semakin membesar. Tekanan di dasar bendungan akan besar
dibanding di atas bendungan. Karena itu, bagian bawah bendungan harus dibuat
lebih tebal, agar bendungan tidak rusak akibat besarnya tekanan dari air (Anryana et al., 2019)
Berdasarkan penjelasan
di atas, maka perlu dilakukan praktikum Hydrostatic Pressure agar dapat mengukur tekanan hidrostatis
yang terjadi pada suatu fluida, faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan hidrostatis tersebut dan hubungan
kedalaman dengan gaya tekanan hidrostatis serta pengaplikasian hydrostatic pressure dalam bidang pertanian.
Tujuan dan Kegunann Praktikum
Tujuan dari praktikum Hydrostatic
Pressure yaitu untuk
mengetahui tekanan hidrositas yang terjadi pada suatu fluida dan mengetahui
faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan hidrositas tersebut.
Kegunaan dari praktikum Hydrostatic Pressure yaitu, digunakan dalam penerapan pembuatan konstruksi bendungan.
METODOLOGI PRAKTIKUM
Waktu dan Tempat
Praktikum Hydrostatic Pressure dilakukan
pada hari Senin, 6 September 2021, pukul
13.00 WITA di Laboratorium Teknik Tanah dan Air, Program Studi Teknik
Pertanian, Departemen Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Hasanuddin,
Makassar.
Alat
Alat yang digunakan pada praktikum ini yaitu
hydrostatic pressure, pemberat 15 g, 25 g, 35 g, 210 g, 220 g, 220 g lap kasar, lap halus ember, kalkulator dan
kamera handphone.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan praktikum Hydrostatic Pressure yaitu air.
Prosedur Praktikum
Adapun prosedur kerja praktikum ini terbagi menjadi 2
yaitu:
A. Partial Immertion
1. Menyeimbangkan
alat dengan cara memutar sekrup bagian bawah.
2. Mengukur nilai a,
b, L, d pada alat.
3. Menyeimbangkan swimming
arm dengan cara memutar-mutar pemberat hingga berada pada posisi seimmbang.
4. Memasukkan air
secara perlahan-lahan kedalam bak penampung hingga air meyentuh bibir kuandran,
usahakan tidak mengganggu keseimbangan swimming arm.
5. Menggantungkan
pemberat pada bandul dengan berat 15 g, kemudian menambahkan air secara
perlahan hingga swimming arm kembali pada posisi seimbang. Lalu catat
tinggi air ketika berada pada posisi yang seimbang.
6. Mengulangi
prosedur 5 dengan mengganti pemberat dengan berat 25 g dan 35 g.
7. Mengurangi
sebagian pemberat pada bandul kemudian mengeluarkan air secara perlahan-lahan
dari bak penampung dengan membuka kran pengeluaran hingga swimming arm
kembali pada posisi seimbang. Kemudian
catat tinggi ketika berada pada posisi seimbang.
8. Ulangi prosedur
ke 7 hingga pemberat habis.
9. Mendokumentasikan
praktikum.
B. Total Immertion
1.
Menyeimbangkan alat dengan cara memutar sekrup pada
bagian bawah.
2.
Mengukur nilai a, b, L, d pada alat.
3. Menggantung pemberat pada bandul sebesar 200 g,
kemudian menambahkan air secara perlahan-lahan hingga air berada pada
ketinggian 10 cm dan swimming arm berada pada posisi seimbang dengan
cara memutar-mutar pemberat.
4. Menggantung pemberat pada bandul sebesar 210 g,
kemudian menambahkan air secara perlahan-lahan hingga swimming arm
kembali pada posisi seimbang. Lalu catat tinggi air pada posisi seimbang.
5.
Mengulangi prosedur 4 untuk berat beban sebesar 220
g dan 230 g.
6. Mengurangi sebagian pemberat pada bandul kemudian
mengeluarkan air secara perlahan-lahan dengan cara membuka kran pengeluaran
hingga swimming arm kembali pada posisi seimbang. Kemudian catat tinggi
air pada posisi seimbang.
7.
Ulangi prosedur ke 6 hingga pemberat kembali menjadi
200 g.
8.
Mendokumentasikan praktikum.
Rumus yang digunakan
Adapun rumus yang digunakan dalam hydrostatic pressure yaitu:
A. Partial Immertion
.png)
.png)
B. Total Immertion
.png)
.png)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
A. Partial Immertion
Tabel 1. Hasil Perhitungan Partial Immertion
|
No |
Pengisian |
Pengosongan |
Rata-rata |
|
||||||||
|
Pemberat (kg) |
Muka Air (m) |
F (N) |
Pemberat (kg) |
Muka Air (m) |
F (N) |
hrn |
Fr(N) |
hn |
||||
|
1 |
0,015 |
0,0270 |
0,0131 |
0,035 |
0,0410 |
0,0292 |
0,0285 |
0,0211 |
0,0095 |
|||
|
2 |
0,025 |
0,0350 |
0,0216 |
0,025 |
0,0360 |
0,0228 |
0,0355 |
0,0222 |
0,0118 |
|||
|
3 |
0,035 |
0,0410 |
0,0292 |
0,015 |
0,0300 |
0,0161 |
0,0410 |
0,0226 |
0,0137 |
|||
Gambar 1. Grafik Hubungan Antara F(N) dengan h(m) untuk Pengisian
Gambar 2. Grafik
Hubungan Antara F(N) dengan h(m) untuk Pengosongan
B. Total Immertion
Tabel 2. Hasil
Perhitungan Total Immertion
|
No |
Pengisian |
Pengosongan |
Rata-rata |
||||||
|
Pemberat (kg) |
Muka air (m) |
F (N) |
Pemberat (kg) |
Muka Air (m) |
F (N) |
hrn |
Fr(N) |
hn |
|
|
1 |
0,21 |
0,1020 |
1,4481 |
0,23 |
0,1080 |
1,4487 |
0,1015 |
1,4484 |
0,4820 |
|
2 |
0,22 |
0,1050 |
1,4484 |
0,22 |
0,1040 |
1,4483 |
0,1045 |
1,4484 |
0,4828 |
|
3 |
0,23 |
0,1080 |
1,4487 |
0,21 |
0,1010 |
1,4480 |
0,0855 |
1,4484 |
0,4828 |
Gambar 3. Grafik Hubungan Antara F(N) dengan h(m) untuk Pengisian
Gambar 4. Grafik
Hubungan Antara F(N) dengan h(m) untuk Pengosongan
Pembahasan
Pada praktikum Hydrostatic Pressure
dilakukan dua percobaan yaitu partial immersion dan total immersion
dimana masing-masing percobaan dilakukan dengan dua perlakuan yakni pengisian
dan pengosongan. Perbedaan partial immersion dan total immersion yaitu
pada proses pengisian dan pengosongan bak dengan pemberian beban yang berbeda
sehingga menghasilkan tinggi muka air berbeda pula. Berdasarkan pada grafik pengukuran partial immersion diatas dapat diketahui
bahwa, pada proses pengisian dengan pengukuran beban 0,015 g diperoleh
ketinggian air sebanyak 0,0270 m dan tekanan hidrostatis sebesar 0,0131 N. Pada
pengukuran beban 0,025 g diperoleh ketinggian air sebanyak 0,0350 m dan tekanan
hidrostatis sebesar 0,0216 N. Pada pengukuran beban 0,035 g diperoleh
ketinggian air sebanyak 0,0410 m dan tekanan hidrostatis sebesar 0,0292 N. Adapun
pada proses pengosongan dengan beban 0,035 g diperoleh ketinggian air sebanyak
0,0410 m dan tekanan hidrostatis sebesar 0,0292 N. Pada pengukuran beban 0,025
g diperoleh ketinggian air sebanyak 0,0360 m dan tekanan hidrostatis sebesar
0,0228 N. Pada pengukuran beban 0,015 g diperoleh ketinggian air sebanyak
0,0300 m dan tekanan hidrostatis sebesar 0,0292 N. Sehingga dapat dilihat bahwa
pengukuran hydrostatic pressure pada fluida zat cair menunjukkan bahwa seiring
bertambahnya kedalaman atau ketinggian air dan semakin besar massa jenis, maka
semakin besar tekanannya. Hal ini sesuai dengan pendapat Prasasti dkk (2016) yang
menyatakan bahwa tekanan pada cairan (tekanan hidrostatis) sangat dipengaruhi
oleh massa jenis dan kedalaman suatu benda yang berada disuatu cairan.
Adapun pada grafik total
immertion dari proses pengisian dengan pengukuran beban 0,21 g
diperoleh ketinggian air sebanyak 0,1020 m dan tekanan hidrostatis sebesar
1,4481 N. Pada pengukuran beban 0,22 g diperoleh ketinggian air sebanyak 0,1050
m dan tekanan hidrostatis sebesar 1,4484 N. Pada pengukuran beban 0,23 g
diperoleh ketinggian air sebanyak 0,1080 m dan tekanan hidrostatis sebesar
1,4497 N. Adapun pada proses pengosongan dengan beban 0,23 g diperoleh
ketinggian air sebanyak 0,1080 m dan tekanan hidrostatis sebesar 1,4497 N. Pada
pengukuran beban 0,22 g diperoleh ketinggian air sebanyak 0,1040 m dan tekanan
hidrostatis sebesar 1,4483 N. Pada pengukuran beban 0,21 g diperoleh ketinggian
air sebanyak 0,1010 m dan tekanan hidrostatis sebesar 1,4480 N. Sehingga dapat
dilihat bahwa semakin besar beban yang diberikan maka semakin tinggi pula muka
air dan gaya yang dihasilkan. Begitupun sebaliknya pada pengosongan, semakin
kecil bebannya maka semakin rendah pula muka air dan gaya yang
dihasilkan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Prasasti et al. (2016) bahwa besarnya tekanan bergantung pada
besarnya gaya dan luas bidang tempat gaya bekerja.
Berdasarkan grafik pengukuran hydrostatic pressure pada total immertion lebih besar dibandingkan dengan hydrostatic pressure pada partial immertion karna pada setiap bagian benda akan mendapatkan tekanan dan pada total immertion bagian yang tercelup pada fluida lebih banyak dibandingkan partial immertion sehingga tekannya lebih besar. Dari data diperoleh bahwa besarnya beban dan tinggi muka air berbanding lurus dengan gaya yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Prasasti et al. (2016) bahwa tekanan akan meningkat seiring dengan semakin dalam benda dari permukaan atas cairan.
KESIMPULAN
Dari hasil percobaan hydrostatic pressure dapat kita simpulkan bahwa tekanan hidrostatis suatu zat cair sangat dipengaruhi massa jenis zat cair, udara di sekeliling, percepatan gravitasi dan kedalaman dari benda yang berada di dalam zat cair tersebut. Semakin dalam suatu zat cair maka tekanan hidrostatis yang dihasilkan juga akan semakin besar. Selain itu dapat kita ketahui bahwa semakin besar massa jenis suatu zat cair maka tekanan hidrostatis yang dihasilkan juga akan semakin besar.
DAFTAR PUSTAKA
Anryana,
E., Prawitosari, T., dan Achmad, M.
(2019). Evaluasi Tingkat Pelayanan Bendung Tomatoppe pada Daerah Irigasi Bajo
Kabupaten Luwu. Jurnal Agritechno, 12(2), 94–101.
OpenStanx. CNX (2015). Fluids, Density and Pressure. Journal of OpenStax
University Physics. Vol 1(2).
Prasasti,
R. W., Yuliati, L., dan Latifah, E.
(2016). Identifikasi Pemahaman Konsep Tekanan Hidrostatis Pada Siswa Sekolahn
Menengah Atas. In Prosiding Semnas Pendidikan IPA Pascasarjana UM (Vol.
1, Issue 1, pp. 423–430).
Zulfa,
S. I., Nikmah, A., dan Nisak, E. K.
(2020). Analisa Penguasaan Konsep pada Tekanan Hidrostatis dan Hukum Pascal
Mahasiswa Pendidikan Fisika. Jurnal Fisika Indonesia, 24(1), 24.
LAMPIRAN
Lampiran 1.
Tabel Hasil Pengamatan
Praktikum Hydrostatic Pressure
A. Partial Immertion
Tabel 3. Hasil Pengamatan Partial Immertion
|
No. |
Pengisian |
Pengosongan |
||
|
Pemberat (g) |
Muka Air (mm) |
Pemberat (g) |
Muka Air (mm) |
|
|
1 |
15 |
27,01 |
35 |
41,01 |
|
2 |
25 |
35,01 |
25 |
36,01 |
|
3 |
35 |
41,01 |
15 |
30,01 |
B.
Total Immertion
Tabel
4.
Hasil Pengamatan Total Immertion
|
No. |
Pengisian |
Pengosongan |
||
|
Pemberat (g) |
Muka Air (mm) |
Pemberat (g) |
Muka Air (mm) |
|
|
1 |
210 |
102,01 |
230 |
108,01 |
|
2 |
220 |
105,01 |
220 |
104,01 |
|
3 |
230 |
108,01 |
210 |
101,01 |
Lampiran 2. Perhitungan Praktikum Hydrostatic Pressure
A. Partial Immertion
1.
Menghitung gaya tekan hidrostatik pada saat pengisian
a) Untuk beban 0,015 kg
b) Untuk beban 0,025 kg
c) Untuk beban 0,035 kg
2. Menghitung gaya tekan hidrostatik pada saat pengosongan
a) Untuk beban 0,035 kg
b) Untuk beban 0,025 kg
c) Untuk beban 0,015 kg
3. Menghitung Fr (N)
4. Menghitung rata-rata tinggi permukaan air (m)
5. Menghitung tinggi fluida hasil perhitungan (m)
A. Total Immertion
1.
Menghintung h0 pada saat pengisian
a) Untuk beban 0,210 kg
b) Untuk beban 0,220 kg
c) Untuk beban 0,230 kg
2.
Menghintung h0 pada saat pengosongan
a) Untuk beban 0,230 kg
b) Untuk beban 0,220 kg
c) Untuk beban 0,210 kg
3.
Menghitung gaya tekan hidrostatik pada saat pengisian
a) Untuk beban 0,210 kg
b) Untuk beban 0,220 kg
c) Untuk beban 0,230 kg
4. Menghitung gaya tekan hidrostatik pada saat pengosongan
a) Untuk beban 0,230 kg
b) Untuk beban 0,220 kg
c) Untuk beban 0,210 kg
5. Menghitung Fr (N)
6. Menghitung rata-rata tinggi permukaan air (m)
7. Menghitung tinggi fluida hasil perhitungan (m)
Lampiran 3. Dokumentasi Praktikum Hydrostatic Pressure
.png)
Gambar 5. Dokumentasi Alat Praktikum Hydrostatic Pressure
.png) Gambar 6. Dokumentasi Alat Praktikum Hydrostatic Pressure |
Keterangan :
1.
Swimming arm, berfungsi
sebagai tempat melekatnya titik tumpu dan bandul.
2.
Bak penampung, berfungsi untuk penampung
fluida.
3.
Kaki tiga, berfungsi sebagai penyangga alat
serta penyeimbang alat.
4.
Selang, berfungsi sebagai tempat keluarnya
air.
5.
Kran, berfungsi sebagai tempat membuka dan
menutup aliran air.
6.
Kuadran, berfungsi sebagai tempat melekatnya
skala pembacaan.
7.
Bandul, berfungsi untuk menyeimbangkan swimming arm.
8.
Titik tumpu, berfungsi sebagai titik tumpuan swimming arm.
9.
Nivo, berfungsi sebagai indikator penyeimbang
alat.
10. Beban, berfungsi sebagai penyeimbang swimming arm.
11. Pengait beban, berfungsi sebagai penggantung beban.