LAPORAN FISIKA DASAR (TEKANAN HIDROSTATIK)

TEKANAN HIDROSTATIK

Sirajuddin Jalil, Syefi Ari, Nur Dwiyana Alwi, Irwansyah

Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar

Abstrak. Praktikum tekanan hidrostatik telah dilakukan yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh kedalaman dan pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik serta memahami prinsip percobaan tekanan hidrostatik. Agar data yang didapatkan akurat maka yang menjadi variabel manipulasinya adalah massa jenis zat cair dan kedalamannya, serta dilakukan pengukuran berulang sebanyak 3 kali. Jenis zat cair yang digunakan yaitu aquades, minyak goreng dan gliserin. Masing-masing massa jenisnya 0,966 , 0,848 , dan 1,23 . Untuk kegiatan pertama, kedalaman yang digunakan yaitu 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm dan 5 cm. Hasil tekanan hidrostatiknya membentuk garis lurus yang terdapat pada grafik hubungan antara tekanan hidrostatik dan tinggi permukaan zat cair. Sedangkan untuk kegiatan kedua dengan menggunakan ketiga zat cair tersebut maka tekanan hidrostatik untuk aquades pada kedalaman 2 cm berada pada interval 238  sampai 274 , untuk minyak goreng pada kedalaman yang sama yaitu 170  sampai 196 , sedangkan untuk gliserin intervalnya 222  sampai 260 . Hasil tersebut masih terlihat bahwa yang mempengaruhi tekanan hidrostatik adalah kedalaman dan massa jenis zat cair. Adanya kesalahan disebabkan kerena terlalu banyak pengukuran dan data yang diambil tidak teliti.

KATA KUNCI:Tekanan hidrostatik, Tinggi permukaan zat cair, Massa jenis zat cair, kedaalaman corong

PENDAHULUAN

Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang berbasis eksperimen. Dalam melakukan eksperimen kita memerlukan pengukuran-pengukuran. Biasanya, untuk menggambarkan hasil pengukuran kita menggunakan aturan angka penting dan mengikutkan ketidakpastian alatnya jika pengukuran langsung dan ralatnya jika pengukuran tidak langsung.

Salah satu meteri yang dibahas dalam ilmu Fisika adalah Tekanan Hidrostatik. Tujuan praktikum Tekanan Hidrostatik ini yaitu untuk: (1) Dapat mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik, (2) Dapat mengetahui pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik, dan (3) Dapat memahami prinsip percobaan tekanan hidrostatik. Dimana praktikum tekanan hidrostatik.

Prisnsip dari tekanan hidrostatik dalam kehidupan sehari-hari sangat banyak, misalnya tekanan hidrostatik yang dialami oleh penyelam di dasar laut. Ini sangat penting agar kita mengetahui seberapa dalam kita harus menyelam agar telinga kita tidak terasa sakit. Pada umumnya, tekanan pada kedalaman yang sama dalam zat cair yang serba sama adalah sama . Inilah pentingnya melakukan praktikum ini. Karena kita ingin mengetahui faktor yang mempengaruhi tekanan hidrostatik, maka kita akan memanipulasi massa jenis dan kedalaman zat cairnya.

DASAR TEORI

Tekanan ialah gaya yang bekerja pada tiap satuan luas. Dapat dituliskan dalam pernyataan rumus yaitu :

                  (1)                                           

dimana      P = tekanan (N/m²) atau Pascal (Pa)

      F = gaya (N)

      A = luas (m²)

catatan :           1 Atmosfer (1 atm) = 76 Hg = 1,013. 10⁵ N/m².

                  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:

P_h = P_o +            (2)       

            Keterangan :  = Tekanan hidrostatik (N/m²)

                         = Tekanan Atmosfer (N/m²)

                        ρ = massa jenis zat cair (kg/

                               g = percepatan gravitasi (m/ )

                                 h = kedalaman zat cair (m)

            Catatan  : Massa jenis Aquades = 1,00 ×   

                           Massa jenis Gliserin = 1,26 ×

            Ini pada suhu dan tekanan standar

METODOLOGI EKSPERIMEN

Prosedur kerja

Dalam praktikum tekanan hidrostatik adapun alat yang dibutuhkan yaitu 1 buah pipa U lengkap dengan papan penyangganya, corong, selang plastik dengan diameter yang sesuai dengan bagian bawah corong, mistar, 3 buah gelas kimia,kertas grafik,neraca Ohauss 310. Sedangkan bahan yang digunakan yaitu Aquades, minyak goreng dan gliserin.

Prosedur kerja pada praktikum ini yaitu mula-mula tentukan massa jenis zat cair yang akan digunakan dengan cara mengukur massa dan volume zat cair. Volume zat cair yang digunakan yaitu 30 mL dan massa zat cair diukur dengan cara, mengukur massa gelas kimia yang kosong kemudian menambahkan zat cair yang ingin diukur volumenya dan ditimbang, maka perkurangkanlah kedua hasil pengukuran tersebut dengan aturan angka penting. Selanjutnya masukkan salah satu zat cair kedalam  pipa U dengan ketinggian tertentu, usahakan zat cair yang ada di dalam pipa U tidak bercampur dengan zat cair lain, jika bercampur maka keluarkan hingga benar-benar bersih. Kemudian hubungkan pipa U dengan sebuah corong oleh selang plastik. Setelah itu, masukkan corong kedalam gelas kimia yang telah dipasangi kertas grafik dan berisi zat cair yang sama dengan pipa U. Kemudian, tekanlah dengan kedalaman 1 cm. Ukurlah kedalaman dengan kertas grafik tersebut, dan amatilah perubahan tinggi permukaan zat cair pada kedua pipa U. Catatalah selisih ketinggian zat cair pada pipa U. Percobaan ini dilakukan oleh 3 praktikan yang berbeda. Ulangi pada kedalaman 2 cm, 3 cm, 4 cm dan 5 cm. Ketinggian air pada pipa U dan gelas kimia sama dengan percobaan pertama. Untuk kegiatan kedua, kita mengambil kedalaman corong 2 cm, dan data dari kegiatan pertama dipindahkan kedata Perbedaan ketinggian zat cair untuk Aquades. Selanjutnya, gantilah zat cair pada pipa U menggunkan minyak goreng begitupun pada gelas kimia. Kemudian tekanlah corong pada kedalaman 2 cm dan catat hasilnya, ini juga dilakukan oleh 3 praktikan yang berbeda. Ulangilah percobaan tersebut menggunakan Gliserin pada ketinggian yang sama.

Identifikasi Variabel

·      Kegiatan 1: Pengruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik

·         Variabel manipulasi     : Kedalaman zat cair (cm)

·         Variabel kontrol           :Massa jenis zat cair (

·         Variabel Respon          : Tiggi permukaan zat cair (m)

Tekanan hidrostatik (

·      Kegiatan 2: Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik

·         Variabel manipulasi     :  Massa jenis zat cair (

·         Variabel kontrol           :  Kedalaman zat cair (cm)

·         Variabel Respon          : Tinggi permukaan zat cair (cm)

Tekanan hidrostatik (

Definisi Operaional Variabel

·         Kedalaman zat cair (cm) adalah ketinngian zat cair, yang diukur dari permukaan zat cair ke permukaan zat cair yang berada di dalam corong

·         Massa jenis zat cair (  adalah kerapatan massa dari zat cair yang dimasukkan kedalam pipa U dan gelas kimia

·         Tekanan hidrostatik (  adalah besarnya tekanan yang disebabkan oleh tinggi permukaan zat cair yang dicari berdasarkan rumus tekanan berbanding lurus dengan massa jenisnya dan tinggi permukaan zat cair pada pipa U dikali dengan percepatan gravitasi 9,80

·         Tinggi permukaan zat cair (cm) adalah Selisih ketinggian zat cair pada pipa U akibat dari tekanan yang diberikan.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan

                        Tabel 1. Massa jenis zat cair

No	Jenis Zat cair	Massa (gram)	Volume (ml)	Massa jenis ( )
1	Minyak goreng
2	Aquades
3	Gliserin

Kegiatan 1. Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik

Jenis Zat Cair              = Aquades

Tabel2. Hubungan antara kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatis

No	Kedalaman (cm)	Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
1
2
3
4
5

Kegiatan 2. Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik

Kedalaman corong = cm

Tabel3. Hubungan antara jenis zat cair dengan tekanan hidrostatik

No	Jenis Zat Cair	Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)
1	Aquades
2	Minyak goreng
3	Gliserin

Analisis Data

3,06 %

v  Aquades

3,09 %

v  Gliserin

3,08%

Besarnya tekanan pada pipa U dapat dituliskan secara matematis:

 +

  

Kegiatan 1. Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik

·         Pada Kedalaman 1 cm

Ketinggian rata-rata zat cair pada pipa U:

        = 1,2 cm

∆ h =  = 0,1 cm

 =

 = 1136,0

     

·         Pada Kedalaman 2 cm

Ketinggian rata-rata zat cair pada pipa U:

        = 2,7 cm

∆ h =  = 0,1 cm

 =

 = 2556,0

     

·         Pada Kedalaman 3 cm

Ketinggian rata-rata zat cair pada pipa U:

        = 3,3 cm

∆ h =  = 0,1 cm

 =

 = 3124

     

·         Pada Kedalaman 4 cm

Ketinggian rata-rata zat cair pada pipa U:

        = 4,6 cm

∆ h =  = 0,1 cm

 =

 = 4355

     

·         Pada Kedalaman 5 cm

Ketinggian rata-rata zat cair pada pipa U:

        = 5,3 cm

∆ h = 0,1 cm

 =

 = 5017

     

Kegiatan 2. Pengaruh antara massa jenis zat cair terhadap teknan hidrostatik

 +

·         Aquades

Ketinggian rata-rata zat cair pada pipa U:

        = 2,7 cm

∆ h =  = 0,1 cm

 =

 = 2556

     

·         Minyak Goreng

Ketinggian rata-rata zat cair pada pipa U:

        = 2,2 cm

∆ h =  = 0,1 cm

 =

 = 1828

     

·         Gliserin

Ketinggian rata-rata zat cair pada pipa U:

        = 2,0 cm

∆ h =  = 0,1 cm

 =

 = 2411

     

Analisis Grafik

Kegiatan 1. Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik

Berdasarkan langkah percobaan kegiatan pertama, tinggi permukaan hadalah variabel manipulasi sehingga kita plot pada sumbu-xdan tekanan hidrostatik  adalah variabel respon sehingga kita plot pada sumbu-y. Karena pada rumus tekanan hidrostatik, tinggi permukaan zat cair hberbanding lurus dengan tekanan hidrostatik .

Gambar 1. Grafik hubungan antara tinggi permukaan dengan tekanan hidrostatik

Titik steroid :

Jadi rumus dari tekanan hidrostatik adalah

                     = h tan 𝛼      (3)

PEMBAHASAN

TABEL 4.Perbandingan antara kedalaman dengan tekanan hidrostatik

No	Kedalaman (cm)	Tekanan Hidrostatik(
1
2
3
4
5

TABEL 5.Perbandingan antara massa jenis zat cair dengan tekanan hidrostatik

No	Massa jenis  ( )	Tekanan Hidrostatik(
1	Aquades
2	Minyak goreng
3	Gliserin

Viskositasadalahgesekan internal fluida. Gaya gesekanolehfluidadisebutjugagaya Stokes itubergantungpadakecepatanbenda. Dalampraktikuminikitaakanmelihathubunganjaraktempuhdenganwaktutempuhdalamhalinikitamenggunakan 2 bola dengan diameter danmassa yang berbeda yang fluidadalamtabung stokes adalahgliserin. Padapengamatanpertamadenganmenggunakan bola yang massajenisnya 2,45  untuk jarak tempuh 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm dan 40 cm membutuhkan waktu

Secara kuantitatif, tekanan zat cair dengan massa jenis yang serba sama berubah terhadap tekanan akan berbanding lurus. Didalam praktikum ini, terdapat 2 kegiatan utama yaitu menentukan tekanan hidrostatik jika kedalamannya dimanipulasi dan jika massa jenisnya yang dimanipulasi. Pada kegiatan pertama, untuk kedalaman 1 cm tekanan hidrostatik untuk aqudes adalah 114 , untuk kedalaman 2 cm tekanan hidrostatiknya 256 , sedangkan untuk kedalaman 3 cm dan 4 cm masing masing 312  dan 436 , dan terakhir untuk kedalaman 5 cm tekanan hidrostatiknya adalah 502 . Untuk kegiatan kedua, tekanan hidrostatik pada kedalaman yang sama namun massa jenis yang berbeda, Aquades yang massa jenisnya  di kedalaman 2 cm memiliki tekanan 256 , untuk minyak goreng tekanan hidrostatiknya pada kedalaman yang sama sebesar 183 , sedangkan gliserin yang massa jenisnya 1,23 memiliki tekanan sebesar 241 .

Dari analisis data, maka yang mempengaruhi tekanan hidrostatik ada 2 yaitu: jenis zat cair itu sendiri dengan kedalamannya. Ini artiya semakin dalam maka semakin besar pula tekanannya, dan semakin besar massa jenis zat cair maka semakin besar pula tekanan hidrostatiknya. Ini artinya tekanan hidrostatik berbanding lurus dengan massa jenis zat cair berbanding lurus dengan kedalamannya.

Jika data ini tidak diikutkan ketidakpastiannya, maka kegiatan kedua  tidak sesuai dengan teori yang ada, namun jika ketidakpastiannya diikutkan maka untuk aquades tekanan hidrostatiknya terdapat pada interval 238 sampai 274 . Untuk Minyak goreng antara 170  samapi 196 , sedangkan pada kedalaman yang sama untuk gliserin pada interval 222  sampai 260  Ini artinya pada kegiatan kedua, masih bisa dikatakan bahwa data yang ada sudah menunjukkan teori. Adanya kesalahan pada kegiatan kedua disebabkan karena data pada kegiatan kedua terutama pada aquades hanya mengambil data dari kegiatan 1, seharusnya data yang diambil juga harus berbeda. Adanya kesalahan ini juga dibabkan karena terdapat banyak kali pengukuran yang mengakibatkan setiap alat ukur memiliki tingkat kesalahan yang tinggi. Selain itu kesalahan dari praktikum yang kurang baik disebabkan karena banyaknya pengukuran yang dilakukan untuk menentukan tekanan hidrostatiknya. Untuk itu diperlukan ketelitian dalam menentukan massa dan volume zat cair serta harus teliti dalam menentukan kedalaman dan perbedaan ketinggian zat cair.

KESIMPULAN

Berdasrkan praktikum yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa faktor yang mempengaruhi tekanan hidrostatik adalah kedalaman zat cair dan massa jenis zat cair itu sendiri.Dimana tekanan hidrostatik berbanding lurus dengan kedalamannya (h) dan massa jenis zat cairnya (ρ). Serta, jika kita memerikan tekanan kepada zat cair melalui corong pada ketinggian tertentu maka pada pipa U zat cairnya mengalami peruahan dan peruahan dari ketinggian zat cair itu disebut tinggi permukaan zat cair.

DAFTAR RUJUKAN

Giancoli, C Douglas. 2001. Fisika; Edisi kelima jilid I Terjemahan. Jakarta: Erlangga.

Tim Dosen Fisika Dasar I. 2013. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 1. Makassar: Jurusan Fisika FMIPA UNM.

 Serway A. Raymond dan John W Jewett. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik; Edisi 6  Buku I Terjemahan. Jakarta: Penerbit Salemba Teknika.