Benang Lurus
Tekanan Pada Zat Cair
P_h &= \rho \cdot g \cdot h
\end{align*}
P_{\text{total}} &= P_0 + P_h = P_0 + (\rho \cdot g \cdot h)
\end{align*}
Ptotal = Tekanan mutlak total (N/m² atau Pa)
P₀ = Tekanan atmosfer / udara luar (1 atm ≈ 100.000 Pa)
ρ = Massa jenis zat cair (kg/m³)
g = Percepatan gravitasi bumi (m/s²)
h = Kedalaman vertikal dari permukaan zat cair (m)
(B) Pada tangki yang berlubang, semakin dalam posisi lubang dari permukaan, tekanan hidrostatisnya semakin besar sehingga semburan airnya semakin kuat dan memancar paling jauh.
P &= 76\text{ cmHg} \:-\: \left(\frac{h}{100}\right) \qquad \iff \qquad h = (76\text{ cmHg} \:-\: P) \times 100\text{ meter}
\end{align*}
Soal 01
Seorang penyelam sedang meneliti terumbu karang pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air laut. Jika massa jenis air laut adalah 1.025 kg/m³ dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s², besar tekanan hidrostatis murni yang dirasakan oleh penyelam tersebut adalah ….
A. 15.375 N/m²
B. 102.500 N/m²
C. 153.750 N/m²
D. 253.750 N/m²
Opsi C (153.750 N/m²)
\rho &= 1.025\text{ kg/m}^3\text{ (massa jenis air laut)} \\
h &= 15\text{ m (kedalaman dari permukaan air)} \\
g &= 10\text{ m/s}^2
\end{align*}
P_h &= \rho \cdot g \cdot h \\
P_h &= 1.025 \cdot 10 \cdot 15 \\
P_h &= 10.250 \cdot 15 = 153.750\text{ N/m}^2\text{ (atau Pa)}
\end{align*}
Jadi, besar tekanan hidrostatis yang dialami penyelam adalah 153.750 N/m².
Soal 02
Sebuah tabung reaksi mula-mula berdiri tegak berisi minyak bermassa jenis 800 kg/m³ dengan ketinggian permukaan cairan 15 cm. Tabung tersebut kemudian dimiringkan sehingga panjang kolom cairan di sepanjang dinding kaca menjadi 25 cm, namun tinggi vertikal permukaan cairan dari dasar tabung tetap setinggi 15 cm. Jika percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s², besar tekanan hidrostatis di dasar tabung saat dimiringkan adalah ….
A. 800 N/m²
B. 1.200 N/m²
C. 2.000 N/m²
D. 3.200 N/m²
Opsi B (1.200 N/m²)
Tekanan hidrostatis hanya dipengaruhi oleh kedalaman vertikal tegak lurus (h) dari permukaan cairan, bukan panjang cairan yang tampak miring pada dinding tabung (L = 25 cm hanyalah pengecoh).
\rho &= 800\text{ kg/m}^3 \\
g &= 10\text{ m/s}^2 \\
h &= 15\text{ cm} = 0{,}15\text{ meter (ketinggian vertikal)}
\end{align*}
P_h &= \rho \cdot g \cdot h \\
P_h &= 800 \cdot 10 \cdot 0{,}15 \\
P_h &= 8.000 \cdot 0{,}15 = 1.200\text{ N/m}^2
\end{align*}
Jadi, besar tekanan hidrostatis di dasar tabung miring tersebut adalah 1.200 N/m².
Soal 03
Sebuah drum penampungan air setinggi 120 cm terisi penuh air (ρ = 1.000 kg/m³). Pada dinding samping drum terdapat sebuah lubang kebocoran kecil yang berjarak 30 cm dari dasar drum. Jika percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s², besar tekanan hidrostatis air tepat pada lubang kebocoran tersebut adalah ….
A. 3.000 N/m²
B. 6.000 N/m²
C. 9.000 N/m²
D. 12.000 N/m²
Opsi C (9.000 N/m²)
Kedalaman (h) selalu dihitung dari permukaan air bagian atas, bukan dari dasar drum:
\begin{align*}
H_{\text{total}} &= 120\text{ cm} \\
h_{\text{dasar}} &= 30\text{ cm} \\
h &= H_{\text{total}} \:-\: h_{\text{dasar}} = 120\text{ cm} \:-\: 30\text{ cm} = 90\text{ cm} = 0{,}9\text{ meter}
\end{align*}
P_h &= \rho \cdot g \cdot h \\
P_h &= 1.000\text{ kg/m}^3 \cdot 10\text{ m/s}^2 \cdot 0{,}9\text{ m} \\
P_h &= 9.000\text{ N/m}^2\text{ (atau Pa)}
\end{align*}
Jadi, besar tekanan hidrostatis air tepat pada lubang kebocoran tersebut adalah 9.000 N/m².
Soal 04
Sebuah kolam renang memiliki kedalaman 3 meter dan terisi penuh air tawar (ρ = 1.000 kg/m³). Jika tekanan udara luar di atas permukaan kolam adalah 1 atm (100.000 N/m²) dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s², besar tekanan total (mutlak) yang bekerja pada lantai dasar kolam tersebut adalah ….
A. 30.000 N/m²
B. 70.000 N/m²
C. 100.000 N/m²
D. 130.000 N/m²
Opsi D (130.000 N/m²)
P_0 &= 100.000\text{ N/m}^2\text{ (tekanan atmosfer udara luar)} \\
\rho &= 1.000\text{ kg/m}^3 \\
g &= 10\text{ m/s}^2 \\
h &= 3\text{ m}
\end{align*}
P_h &= \rho \cdot g \cdot h \\
P_h &= 1.000 \cdot 10 \cdot 3 = 30.000\text{ N/m}^2
\end{align*}
P_{\text{total}} &= P_0 + P_h \\
P_{\text{total}} &= 100.000 + 30.000 \\
P_{\text{total}} &= 130.000\text{ N/m}^2
\end{align*}
Jadi, tekanan total yang dirasakan oleh dasar kolam adalah 130.000 N/m² (atau 1,3 atm).
Soal 05
Sekelompok siswa melakukan kegiatan observasi fisika dengan membawa sebuah barometer raksa ke sebuah kawasan perkebunan teh di daerah perbukitan. Barometer tersebut menunjukkan angka tekanan udara luar sebesar 71 cmHg. Jika tekanan udara di permukaan air laut adalah 76 cmHg dan setiap kenaikan 100 meter tekanan udara berkurang 1 cmHg, ketinggian perkebunan teh tersebut di atas permukaan laut adalah ….
A. 350 meter
B. 500 meter
C. 710 meter
D. 760 meter
Opsi B (500 meter)
P_0 &= 76\text{ cmHg (tekanan permukaan laut)} \\
P &= 71\text{ cmHg (tekanan di perkebunan)} \\
\Delta P_{\text{per } 100\text{ m}} &= 1\text{ cmHg}
\end{align*}
h &= (P_0 \:-\: P) \times 100\text{ meter} \\
h &= (76 \:-\: 71) \times 100\text{ meter} \\
h &= 5 \times 100\text{ meter} \\
h &= 500\text{ meter}
\end{align*}
Jadi, ketinggian perkebunan teh tersebut adalah 500 meter di atas permukaan laut (mdpl).
