LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA

TEKANAN HIDROSTATIK

KELOMPOK 9 :

1. DIAN KURVAYANTI I (12030654018)

2. DENYS ARLIANOVITA (12030654019)

3. BELLA FIDDIINI R (12030654021)

4. ELLA WAHYUNI (12030654039)

5. NURUL FATHONAH (12030654050)

PEND. SAINS A 2012

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PRODI PENDIDIKAN SAINS

2014

ABSTRAK

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kedalaman air terhadap tekanan hidrostatik. Percobaan ini dilakukan dengan memasang balok pendukung pada statif dan memasang pengukur tekanan air pada balok pendukung. Kemudian memasukkan air ke dalam selang berbentuk U dengan menggunakan jarum suntik. Selajutnya mengatur selang dan pengukuran tekanan air. Kemudian mengukur perbedaan permukaan air (h) dalam U-Manometer yang mana h menunjukkan besarnya tekanan hidrostatik. Mengulangi percobaan tersebut sebanyak tiga kali dengan perbedaan kedalaman air yaitu 5 cm, 4 cm, dan 3 cm. Pada posisi ujung selang yang menghadap ke atas dengan kedalaman 5,0 cm, 4,0 cm, dan 3,0 cm dari permukaan air ada perbedaan tinggi permukaan air berturut-turut sebesar 4,0 cm, 3,0 cm, dan 3,0 cm. Serta tekananan hidrostatiknya berturut-turut adalah 400 N/m2, 300 N/m2, 300 N/m2. Posisi ujung selang yang menghadap kebawah dengan kedalaman 5,0 cm, 4,0 cm, dan 3,0 cm dari permukaan air ada perbedaan tinggi permukaan air berturut-turut sebesar 3,0 cm, 2,0 cm, dan 1,5 cm. Serta tekananan hidrostatiknya berturut-turut adalah 300 N/m2, 200 N/m2, 150 N/m2. Posisi ujung selang yang menghadap ke samping dengan kedalaman 5,0 cm, 4,0 cm, dan 3,0 cm dari permukaan air ada perbedaan tinggi permukaan air berturut-turut sebesar 4,0 cm, 3,0 cm, dan 2,0 cm. Serta tekananan hidrostatiknya berturut-turut adalah 400 N/m2, 300 N/m2, 200 N/m2. Dari data tersebut disimpulkan bahwa pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik adalah semakin dalam benda masuk ke dalam zat cair, maka tekanan yang dihasilkan oleh zat cair akan semakin besar. Begitu juga sebaliknya.

BAB I

PENDAHULUAN

A. LatarBelakang

Sebuah bendungan memiliki tanggul yang dibuat miring. Bentuk tersebut

karena tanggul semakin dalam semakin tebal lapisan tanggulnya (batu).Hal ini

karena air pada kedalaman tertentu (h) memiliki tekanan. Tekanan tidak hanya pada

zat padat, tetapi juga terjadi pada zat cair. Pada zat cair, tekanan tidak hanya dimiliki

oleh air yang mengalir, tetapi tekanan juga dimiliki oleh air yang diam. Air yang

diam memiliki tekanan yang disebabkan oleh zat cair yang berada pada kedalaman

tertentu Oleh sebab itu, laporan ini akan membahas tentang tekanan hidrostatik yang

dialami zat cair.

B. RumusanMasalah

Adapun rumusan masalah dari latar belakang diatas adalah sebagai berikut.

1. Bagaimana pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik?

C. TujuanPenulisan

Adapun tujuan penulisan dari rumusan masalah diatas adalah sebagai

berikut.

1. Untuk mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik

h

BAB II

KAJIAN TEORI

Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dimana gaya F dipahami bekerja

tegak lurus terhadap permukaan A. Konsep tekanan utamanya berguna dalam membahas

fluida. Dari fakta eksperimental, fluida memberikan tekanan kesegala arah. Hal ini diketahui

dari perenang dan penyelam yang merasakan tekanan air didalam tubuh mereka. Pada setiap

titik ,pada fluida diam (statis), besarnya tekanan dari segala arah adalah sama. Tekanan pada

satu sisi harus sama dengan tekanan disisi sebaliknya. Jika hal ini tidak terjadi maka akan ada

gaya total, sehingga benda dapat bergerak.Artinya, dalam fluida statis, tekanan-tekanannya

harus sama besar.

Sifat penting lainnya dari fluida yang berada dalam keadaan diam adalah gaya yang

disebabkan oleh tekanan fluida selalu bekerja tegak lurus terhadap permukaan yang

bersentuhan dengannya. Jika ada komponen gaya yang sejajar dengan permukaan, maka

menurut hukum newton ketiga bahwa permukaan akan memberikan gaya kembali pada fluida

yang juga akan memiliki komponen sejajar dengan permukaan. Komponen ini akan

menyebabkan fluida mengalir. Dengan demikian gaya yang disebabkan oleh tekanan pada

fluida statis selalu tegak lurus terhadap permukaan.

Tekanan zat cair pada massa jenis yang sama, dapat diilustrasikan misalnya dengan

mengambil salah satu titik yang berada pada kedalaman h di bawah permukaan zat cair (yaitu

permukaan yang berada diketinggian h diatas titik ini), seperti yang ditunjukkan pada gambar

2.1.

Gambar 2.1 Tekanan pada kedalaman h dalam zat cair

Tekanan yang disebabkan pada kedalaman h ini disebabkan oleh berat kolom zat cair

diatasnya. Dengan demikian gaya yang bekerja pada daerah tersebut adalah F = m.g = ρ.V.g

= ρ.A.h.g, dimana A.h adalah volume benda, ρ adalah massa jenis zat cair (dianggap

konstan), dan g adalah percepatan gravitasi (10m/s2). Sehingga besar tekanan, P adalah

sebagai berikut:

P=FA

P=mgA

=ρVgA

=ρgVA

=ρ gh

Persamaan diatas menyatakan tekanan hidrostatik tersebut yang disebabkan oleh zat

cair itu sendiri, yang dimana didalam zat cair yang diam tersebut tidak terjadi tegangan geser

dan tekanan pada suatu titik didalam zat cair tersebut adalah sama besar kesegala arah.

Dengan demikian, tekanan berbanding lurus dengan massa jenis zat cair, dan dengan

kedalaman didalam zat cair. Besarnya tekanan hidrostatis tidak dipengaruhi oleh bentuk

wadah zat cair.

Berikut ini adalah sifat-sifat dari tekanan hidrostatis, adalah sebagai berikut :

1. Semakin dalam letak suatu titik dari permukaan zat cair, tekanannya semakin

besar

2. Pada kedalaman yang sama, tekanannya juga sama

3. Tekanan zat cair kesegala arah adalah sama besar

Pengaruh tekanan hidrostatik memegang peranan penting dalam kehidupan sehari-hari

seperti pembuatan kapal, tanggul, bendungan, dan pintu air.

P = ρ.g.h

BAB III

METODE PERCOBAAN

a. Alat dan Bahan

1. Dasarstatif 2 buah

2. Batangstatifpendek 1 buah

3. Batangstatifpanjang 2 buah

4. Balokpendukung 1 buah

5. Selangplastilunak 1 buah

6. Pengukurtekanan air 1 buah

7. Pemegang U-Manometer 1 buah

8. Silinderukur 1 buah

9. Pipa plastic 2 buah

10. Siring/ jarum suntik 1 buah

b. Rancangan Percobaan

c. Langkah Percobaan

Yang dilakukan pertama adalah merangkai peralatan sesuai dengan gambar

diatas dan merakit U-Manometer. Kemudian memasang balok pendukung pada statif

dan memasang pengukur tekanan air pada balok pendukung. Kemudian memasukkan

air kedalam selang berbentuk U dengan menggunakan siring atau jarum suntik.

Selajutnya adalah mengatur selang dan pengukuran tekanan air. Kemudian mengukur

perbedaan permukaan air (h) dalam U-Manometer yang mana h menunjukkan

besarnya tekanan hidrostatik .Mengulangi percobaan tersebut sebanyak tiga kali

dengan perbedaan kedalaman air yaitu 5 cm, 4 cm, dan 3 cm.

d. Variabel

a. Variable manipulasi : kedalaman air (5cm, 4cm, 3cm) , posisi ujung selang

b. Variable control : alat yang digunakan

c. Variable respon : tinggi permukaan air dalam U-Manometer (h)

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

a. Data

No.Posisi Ujung

Selang

(h+0,1)cm P (N/m2)

5 cm 4 cm 3 cm 5 cm 4 cm 3 cm

1. Ke atas 4,0 3,0 3,0 400 300 300

2. Ke bawah 3,0 2,0 1,5 300 200 150

3. Ke samping 4,0 3,0 2,0 400 300 200

b. Analisis

Pada percobaan kali ini, kami telah melakukan percobaan mengenai Tekanan

Hidrostatik. Setiap percobaan dilakukan dengan memanipulasi posisi ujung selang dan

kedalaman, sehingga diperoleh perbedaan ketinggian pada permukaan air di selang.

Percobaan ini dilakukan dengan manipulasi posisi ujung selang mulai dari posisi ke atas,

bawah, dan samping. Begitu pula dengan kedalamannya, mulai dari kedalaman 3 cm, 4

cm, sampai kedalaman 5 cm.

Berdasarkan data pada hasil percobaan diatas, dapat dilihat bahwasannya pada

tabel percobaan perbedaan ketinggian pada permukaan air di selang diperoleh data ketika

posisi ujung selang ke atas dengan kedalaman 3 cm, maka perbedaan ketinggian pada

permukaan air di selang sebesar 3 cm. Sedangkan ketika kedalaman 4 cm dengan ujung

selang ke atas, perbedaan ketinggian pada permukaan air di selang sebesar 3 cm serta

ketika kedalaman 5 cm dengan ujung selang ke atas, perbedaan ketinggian pada

permukaan air di selang sebesar 4 cm. Sedangkan tekanan hidrostatiknya, ketika posisi

ujung selang ke atas dengan kedalaman 3 cm, 4 cm, dan 5 cm berturut-turut yaitu: 300

N/m2, 300 N/m2, 400 N/m2.

Jika posisi ujung selang ke bawah dengan kedalaman 3 cm, maka perbedaan

ketinggian pada permukaan air di selang sebesar1,5 cm. Sedangkan ketika kedalaman 4

cm dengan ujung selang ke bawah, perbedaan ketinggian pada permukaan air di selang

sebesar 2 cm serta ketika kedalaman 5 cm dengan ujung selang ke bawah, perbedaan

ketinggian pada permukaan air di selang sebesar 3 cm. Sedangkan tekanan

hidrostatiknya, ketika posisi ujung selang ke atas dengan kedalaman 3 cm, 4 cm, dan 5

cm berturut-turut yaitu: 150 N/m2, 200 N/m2, 300 N/m2.

Ketika posisi ujung selang ke samping dengan kedalaman 3 cm, maka perbedaan

ketinggian pada permukaan air di selang sebesar 2 cm. Sedangkan ketika kedalaman 4

cm dengan ujung selang ke samping, perbedaan ketinggian pada permukaan air di selang

sebesar 3 cm serta ketika kedalaman 5 cm dengan ujung selang ke samping, perbedaan

ketinggian pada permukaan air di selang sebesar 4 cm. Sedangkan tekanan

hidrostatiknya, ketika posisi ujung selang ke atas dengan kedalaman 3 cm, 4 cm, dan 5

cm berturut-turut yaitu: 200 N/m2, 300 N/m2, 400 N/m2.

Berdasarkan data tersebut dapat dilihat bahwasannya posisi ujung selang dan

kedalaman mempengarui perbedaan ketinggian pada permukaan air di selang. Semakin

ke atas posisi ujung selang, maka perbedaan ketinggian pada permukaan air di selang

akan semakin besar. Hal ini sesuai dengan grafik hubungan antara kedalaman dengan

perbedaan ketinggian pada posisi selang. Selain itu, posisi ujung selang dan kedalaman

juga mempengaruhi tekanan hidrostatik. Semakin besar kedalaman dan semakin ke atas

posisi ujung selang, maka tekanan hidrostatik semakin besar.

Grafik Hubungan Kedalaman terhadap Perbedaan Tinggi Muka Air

3 4 50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

Posisi ujung ke atas

keatas

3 4 50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Posisi ujung ke bawah

kebawah

3 4 50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

Posisi ujung ke samping

kesamping

BAB V

PEMBAHASAN

Tekanan hidrostatik disebabkan oleh zat cair itu sendiri, dimana didalam zat cair

yang diam tidak terjadi tegangan geser dan tekanan pada suatu titik didalam zat cair adalah

sama besar kesegala arah. Tekanan hidrostatik dipengaruhi oleh massa jenis, grafitasi, dan

kedalaman.

Pada percobaan yang kami lakukan, diperoleh data bahwa pada posisi selang ke atas

kedalaman 5 cm diperoleh perbedaan ketinggian 4 cm, pada kedalaman 4 cm perbedaan

ketinggian 3 cm, pada kedalaman 3 cm perbedaan ketinggian 3 cm. Pada posisi selang

kebawah kedalaman 5 cm di peroleh perbedaan ketinggian 3 cm, pada kedalaman 4 cm

perbedaan ketinggian 2 cm, sedangkan pada kedalaman 3 cm perbedaan ketinggian 1,5 cm.

Pada posisi selang ke samping kedalaman 5 cm diperoleh perbedaan ketinggian 4 cm, pada

kedalaman 4 cm diperoleh perbedaan ketinggian 3 cm, sedangkan pada kedalaman 3 cm

diperoleh perbedaan ketinggian 2 cm.

Data ini tidak sesuai dengan teori yang ada pada tekanan hidrostatis bahwa pada satu

titik atau bisa dikatakan pada satu kedalaman, tekanan zat cair sama besar ke segala arah.

Bisa dilihat pada data, bahwa pada kedalaman yang sama, posisi hadap selang yang berbeda,

menghasilkan perbedaan ktinggian pipa U manometer yang berbeda. Padahal seharusnya

sama, karena memiliki satu ttik yang sama yaitu kedalaman yang sama. Hal ini disebabkan

karena adanya kurang teliti dalam penggunaan alat, diantaranya tidak teliti dalam mengukur

kedalaman saat memasukkan pipa dalam air yang akhirnya menghasilkan tekanan atau

perbedaan ketinggian yang berbeda. Selain itu, pada saat praktikum, selang yang digunakan

terkontaminasi oleh titik – titik air, sehingga berpengaruh pada aliran tekanan yang di

hasilkan zat cair.

Posisi selang yang dibuat berbeda seharusnya tidak mempengaruhi tekanan zat cair

yang dihasilkan. Jika kedalamannya sama, zat cair akan menghasilkan tekanan yang sama ke

segala arah.

Adapun hubungan antara kedalaman dan tekanan yang dihasilkan zat cair yaitu

semakin dalam titik kedalaman, maka tekanan yang dihasilkan semakin besar. Hal ini terlihat

pada data. Saat benda tercelup 3 cm, perbedaan ketinggian sebesar 1,5 cm sampai 3 cm, dan

terus meningkat seiring meningkatnya kedalaman, perbedaan ketinggian pada kedalaman 5

cm sebesar 3 cm sampai 4 cm. Namun sekali lagi, ketelitian dalam mengukur kedalaman dan

melakukan praktikum sangat berpengaruh pada hasil yang akan diperoleh. Pada data, tetap

diperoleh data yang agak menyimpang, yaitu pada kedalaman 3 cm dan 4 cm, diperoleh

perbedaan ketinggian yang sama, yaitu 3 cm (posisi selang ke atas). Ini disebabkan kurang

teliti dalam mengamati maupun melakukan praktikum.

Penjelasan di atas berhubungan dengan perbedaan ketinggian yang diperoleh.

Perbedaan ketinggian ini digunakan untuk menentukan tekanan. Pada posisi ujung selang

keatas, di dapatkan tekanan 400 Pa pada kedalaman 5cm, 300 Pa pada kedalaman 4 cm dan

300 Pa pada kedalaman 3 cm. Saat posisi ujung selang kebawah, di dapatkan tekanan 300 Pa

pada kedalaman 5 cm, 200 Pa pada kedalaman 4 cm, dan 150 Pa pada kedalaman 3 cm.

Sedangkan pada posisi ujung selang kesamping, di dapatkan tekanan 400 Pa pada

kedalaman 5 cm, 300 Pa pada kedalaman 4 cm dan 200 Pa pada kedalaman 3 cm.

ketidakstabilan ini disebabkan kurang telitinya praktikan, saat memasukkan selang ke air,

kedalaman tidak optimal pada titik yang ditentukan. Sehingga terjadi pengukuran tekanan

yang sama besar pada titik kedalaman yang berbeda, begitu juga dengan masalah perbedaan

hasil pengukuran tekanan pada titik sama (seharusnya menghasilkan tekanan yang sama

besar), yang terjadi perbedaan posisi selang.

BAB VI

PENUTUP

Dari praktikum dan perolehan data, dapat disimpulkan bahwa pengaruh kedalaman

terhadap tekanan hidrostatik adalah semakin dalam benda masuk ke dalam zat cair, maka

tekanan yang dihasilkan oleh zat cair akan semakin besar. Begitu juga sebaliknya.

LAMPIRAN HITUNGAN

Tekanan Hidrostatik

1. Ketika posisi ujung selang ke atas dengan kedalaman 5 cm:Perbedaan ketinggian (h = 4 cm, ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)P = ρ x g x h = 1000 x 10 x0,04 = 400 N/m2

2. Ketika posisi ujung selang ke atas dengan kedalaman 4 cm:Perbedaan ketinggian (h = 3 cm, ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)P = ρ x g x h

= 1000 x 10 x 0,03= 300 N/m2

3. Ketika posisi ujung selang ke atas dengan kedalaman 3 cm:Perbedaan ketinggian (h = 3 cm, ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)P = ρ x g x h= 1000 x 10 x 0,03= 300 N/m2

4. Ketika posisi ujung selang ke bawah dengan kedalaman 5 cm:Perbedaan ketinggian (h = 3 cm, ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)P = ρ x g x h = 1000 x 10 x 0,03 = 300 N/m2

5. Ketika posisi ujung selang ke bawah dengan kedalaman 4 cm:Perbedaan ketinggian (h = 2 cm, ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)P = ρ x g x h

= 1000 x 10 x 0,02= 200 N/m2

6. Ketika posisi ujung selang ke bawah dengan kedalaman 3 cm:Perbedaan ketinggian (h = 1,5 cm, ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)P = ρ x g x h= 1000 x 10 x 0,15= 150 N/m2

7. Ketika posisi ujung selang ke samping dengan kedalaman 5 cm:Perbedaan ketinggian (h = 4 cm, ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)P = ρ x g x h = 1000 x 10 x 0,04 = 400 N/m2

8. Ketika posisi ujung selang ke samping dengan kedalaman 4 cm:Perbedaan ketinggian (h = 3 cm, ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)

P = ρ x g x h= 1000 x 10 x 0,03= 300 N/m2

9. Ketika posisi ujung selang ke atas dengan kedalaman 3 cm:Perbedaan ketinggian (h = 2 cm, ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)P = ρ x g x h= 1000 x 10 x 0,02= 200 N/m2