Tekanan Hidrostatis: Pengertian, Faktor, Penerapan, dan Rumus

Saat sedang berenang, pernahkah kamu merasa kesulitan pada kedalaman tertentu? Berenang di permukaan dan di kedalaman air tentunya memiliki tingkat kesulitan yang berbeda. Ternyata hal ini terjadi akibat adanya tekanan hidrostatis, lho.

Namun, apa itu tekanan hidrostatis? Untuk lebih lengkapnya, mari simak pembahasan lengkapnya pada artikel berikut ini.

Apa Itu Tekanan Hidrostatis?

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair oleh zat cair itu sendiri. Sedangkan melansir dari Saintif, tekanan hidrostatis merujuk pada tekanan zat cair yang menuju ke segala arah pada suatu benda.

Tekanan ini dapat terjadi karena adanya gaya gravitasi yang mempengaruhinya. Gaya gravitasi mengakibatkan massa air menekan segala materi yang ada di bawahnya. Sehingga, tekanan yang terjadi di bawah air akan lebih besar daripada tekanan di atas air.

Fenomena ini juga yang menyebabkan semakin dalam perairan, semakin besar tekanan yang ada. Misalnya, saat kamu berenang di kedalaman tertentu, kamu akan merasa lebih sulit untuk bergerak. Hal itu terjadi akibat volume air di atas lebih tinggi, sehingga memberikan tekanan yang lebih besar pada tubuh.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis dapat terjadi karena ada beberapa faktor yang mempengaruhinya, antara lain:

1. Massa Jenis Zat Cair

Massa jenis merupakan besaran kepadatan suatu benda pada tiap satuan volume. Pada tekanan hidrostatis, semakin besar massa jenisnya maka semakin besar pula tekanan yang mereka hasilkan. 

Zat cair yang berbeda akan memiliki massa jenis yang berbeda pula. Misalnya air, minyak, dan air garam. 

Air garam memiliki tekanan yang lebih besar daripada air biasa. Sedangkan tekanan air biasa lebih besar dari pada minyak. Hal ini menunjukkan bahwasanya massa jenis zat cair mempengaruhi besar kecilnya tekanan yang ada.

2. Percepatan Gravitasi

Faktor lainnya yang mempengaruhi tekanan hidrostatis adalah percepatan gravitasi. Hal itu karena percepatan gravitasi erat kaitannya dengan berat suatu benda.

Misalnya, ketika kamu meletakkan suatu benda pada zat cair, lalu membawanya ke luar angkasa, maka tekanan yang terjadi juga akan berkurang. Hal ini karena di luar angkasa tidak terdapat percepatan gravitasi, sehingga massa jenis zat cair juga berubah.

3. Kedalaman Zat Cair

Semakin dalam suatu titik dalam zat cair dari permukaan, maka semakin kuat pula tekanan yang mempengaruhinya. Tekanan hidrostatis akan semakin meningkat seiring dengan banyaknya volume zat cair yang menekannya.

Misalnya, ketika memberikan tiga lubang yang berbeda ketinggian pada sebuah kaleng berisi air. Pancaran air pada lubang paling bawah dengan lubang paling atas akan memiliki jarak yang berbeda. 

Hal itu karena tekanan pada lubang terbawa jauh lebih besar, sehingga jarak pancarannya paling jauh daripada dua lubang di atasnya. 

Sifat-Sifat Tekanan Hidrostatis

Berikut sifat-sifat yang ada pada tekanan hidrostatis: 

• Besar tekanannya bergantung pada kedalaman cairannya.
• Besaran tekanan zat cair ke berbagai arah memiliki nilai yang sama.
• Jumlah tekanan pada kedalaman yang sama adalah sama besar.
• Ketergantungannya pada gravitasi sangat besar.
• Bentuk tempat atau ruang tidak memiliki pengaruh terhadap tekanannya.
• Tekanan yang terjadi menyesuaikan dengan massa jenis zat cairnya.

Penerapan Tekanan Hidrostatis dalam Kehidupan Sehari-hari

Adapun penerapan tekanan hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut:

1. Pembuatan Bendungan

Apabila kamu perhatikan struktur bangunan bendungan, kamu akan dapat melihat bahwasanya bagian bawah selalu memiliki dinding yang lebih kokoh dan tebal. Hal tersebut bertujuan untuk menahan tekanan air yang semakin kuat.

Sebab, semakin dalam volume air, semakin kuat pula tekanannya. Sehingga, bangunan bendungan tidak mudah mengalami kerusakan.

2. Pembuatan Kapal Selam

Desain pada kapal selam selalu berbentuk memanjang. Hal ini berguna untuk membantu kapan menembus kedalaman hingga 250 m di bawah permukaan air laut. 

Semakin dalam kapal menyelam, akan semakin besar pula tekanan yang mempengaruhinya. Karena itu, kedalaman lebih 250 m beresiko terhadap keselamatan awak kapal.

3. Dispenser air

Apabila kamu perhatikan dispenser air, kran tempat keluarnya air selalu berada di bagian bawah. Hal tersebut karena pengaruh dari tekanan hidrostatis. Semakin besar tekanannya, maka akan mendorong air lebih mudah memancar keluar. 

4. Teko Air

Pada teko air, lubang keluarnya air biasanya lebih tinggi dari tutup tekonya. Hal itu karena prinsip bejana, yang mana apabila lubang air lebih rendah, maka air akan tumpah sebelum wadah terisi akibat tekanan di bawah lebih besar. Sehingga, untuk memaksimalkan volumenya lubang air terletak lebih tinggi.

Rumus Menghitung Tekanan Hidrostatis

Satuan yang digunakan pada persamaannya adalah Newton per meter kuadrat atau Pascal. Adapun rumus untuk menghitung tekanan hidrostatis adalah sebagai berikut:

P = ρ x g x h

Keterangan:

P = Tekanan hidrostatis (Pa)

ρ = massa jenis zat cair (kg/m³)

g = Gaya gravitasi (m/s²)

h = Kedalaman benda dari permukaan zat cair (m)

Contoh Soal Tentang Tekanan Hidrostatis dan Pembahasanya

Berikut ini bebeapa contoh soal yang menjelaskan konsep tekanan hidrostatis di sekitar kamu:

1. Soal 1

Ada sebuah dasar kolam air menggunakan alat pendeteksi tekanan. Alat tersebut menunjukkan angka 50.000 Pa. Berapakah kedalaman kolam tersebut?

Diketahui:

ρ = 1000 kg/m3

g = 10 m/s2

Ph = 50.000 Pa

Jawab: 

P = ρ x g x h

50.000 = 1000 x 10 x h

h = 5 meter.

Jadi, kedalaman dari kolam tersebut adalah 5 meter.

2. Soal 2

Seekor ikan mas sedang berenang di sebuah akuarium. Kedalaman tempat ikan tersebut berenang  50 cm dari permukaan air. Apabila massa jenis air sebesar 1.000 kg/m³ dan dengan percepatan gravitasi bumi 10 m/s². Berapakah jumlah tekanan hidrostatis yang diterima oleh ikan mas tersebut? 

Diketahui: 

h = 50 cm = 0,5 m

ρ = 1000 kg/m³

g = 10 m/s²

Jawab:

P = ρ x g x h

P = 1000 x 10 x 0,5 = 5000 Pa

3. Soal 3

Sebuah bejana berhubungan terisi dengan air dan minyak. Air memiliki massa jenis sebesar 1 g/cm³, sedangkan massa jenis minyak sebesar 0,8 g/cm³. Apabila tinggi permukaan air dari minyak adalah 10 cm, berapakah tinggi minyak tersebut?

Diketahui:

ρ air = 1 g/cm³

ρ minyak = 0,8 g/cm³

h air = 10 cm

Jawab: 

P­ air = P minyak

ρ air x g x h air = ρ minyak x g x h minyak

1 g/cm³ x 10 cm = 0,8 g/cm³ x h minyak

h minyak = 10 cm/0,8 

h minya = 12,5 cm

4. Soal 4

Terdapat dua benda yang mengalami tekanan berbeda di dalam zat cair yang sama. Pada benda A tekanannya sebesar 8.000 N/m² dan tekanan pada benda B sebesar 6.400 N/m². Apabila massa jenis airnya 1.000 kg/m³ dan gravitasinya sebesar 10 m/s², maka berapa selisih kedalaman kedua benda tersebut?

Diketahui:

PA = 8.000 N/m²

PB = 6.400 N/m²

ρ = 1.000 kg/m³

g = 10 m/s²

Jawab:

PA – PB = (ρ.g.hA) – (ρ.g.hB)

8.000 – 6.400 = (1000×10×hA) – (1000×10×hB)

1.600 = 10.000hA – 10.000hB

0,16 = hA – hB

hA – hB = 0,16 m

Jadi, selisih kedalaman antara benda A dan benda B adalah sebesar 0,16 m.

5. Soal 5

Sebuah drum dituangkan bensin hingga terisi penuh. Drum tersebut memiliki tinggi 1 m, sedangkan bensin memiliki massa jenis sebesar 7,35 x 10³ kg/m³. Berapa jumlah tekanannya? 

Diketahui:

ρ = 7,35 x 10³ kg/m³

h = 1 m

g = 10 m/s²

Jawab:

P = ρ . g . h

P = 7,35 x 10³ kg/m³ × 10 m/s² .× 1 m

P = 7,35 x 10⁴ N/m²

Sudah Paham Mengenai Tekanan Hidrostatis?

Nah, itulah tadi penjelasan lengkap mengenai tekanan hidrostatis dan contoh soalnya. Berdasarkan penjelasan di atas, dapat kita ketahui bahwasanya hidrostatis dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti massa jenis, kedalaman air, dan gravitasi. Semoga informasi ini dapat menjawab pertanyaanmu terkait dengan hidrostatis.