MODUL FISIKA

UNTUK SMA/ MA Kelas X

TEKANAN HIDROSTATIK

BERBASIS MODEL PEMBELAJARAN BASED LEARNING

KATA

PENGANTAR

Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kepada allah SWTkarena atas

limpah dan rahmat, hidayah penulis dapat menyelesaikan modul fisika materi

tekanan hidrostatik. Selawat beriring salam disampaikan kepada junjungan

nabi Muhammad SAW karena beliu telah membawa umatnya ke alam yang

penuh dengan ilmu pengetahuan dan keimanan.

Modul ini dibuat dengan tujuan sebagai bahan ajar dalam

pembelajaran fisika pada materi tekanan hidrostatik. Modul ini menggunakan

model pembelajaran Based Learning (PBL), model ini digunakan agar siswa

dapat dengan mudah memahami konsep dari materi ini. Selain itu, modul ini

bertujuan untuk memudahkan guru dalam pelaksanaan pembelajaran di kelas.

Penulis menyadari bahwa modul ini belum sempurna dan masih ada

kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari

pembaca sehingga penulis bisa memperbaiki kesalahan untuk menghasilkan

modul yang lebih baik lagi untuk masa yang akan datang.

Demikianlah modul ini dibuat, agar dapat bermanfaat bagi pembaca.

Padang, Desember 2014

Penulis

PETUNJUK BELAJAR

1. Berdoalah sebelum belajar

2. Bacalah setiap petunjuk untuk mengerjakan modul ini

3. Kerjakan kegiatan yang disediakan dalam modul ini secara baik dan bertanggung

jawab.

4. Pahami setiap konsep yang disajikan pada uraian materi yang disajikan pada tiap

kegiatan belajar dengan baik, dan ikuti contoh-contoh soal dengan cermat.

5. Jawablah pertanyaan yang disediakan pada setiap kegiatan belajar dengan baik dan

benar.

6. Jawablah dengan benar soal tes formatif yang disediakan pada tiap kegiatan belajar.

7. Jika terdapat tugas untuk melakukan kegiatan praktek, maka lakukanlah dengan

membaca petunjuk terlebih dahulu, dan bila terdapat kesulitan tanyakan pada

instruktur/guru.

8. Bertanyalah kepada guru bila ada hal – hal yang sulit kamu pahami

9. Catatlah hal – hal perlu dicatat ketika kamu mempelajari modul in, Bila perlu bacalah

referensi lain yang dapat membantu Kamu dalam penguasaan materi yang disajikan

10. Lakukanlah proses pengkajian modul ini secara optimal yaitu belajar di sekolah dan

belajar mandiri di rumah

PENDAHULUAN

MODUL TEKANAN

HIDROSTATIS

SELAMAT

BEKERJA

KEGIATAN BELAJAR 1

KOMPETENSI INTI

KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya

KI 2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong

royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap

sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif

dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan

bangsa dalam pergaulan dunia

KI 3 : Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural

berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan

humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait

penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang

kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

KI 4 : Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan

pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan

metoda sesuai kaidah keilmuan

KOMPETENSI DASAR

3.7. Menerapkan hukum-hukum pada fluida statik dalam kehidupan sehari-hari

4.7 Merencanakan dan melaksanakan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida untuk

mempermudah suatu pekerjaan

INDIKATOR

1. Menunjukkan perilaku religius

2. Menunjukkan sikap jujur, disiplin,bekerja sama dan bertanggung jawab

3. Menjelaskan pengertian tekanan hidrostatis.

4. Menentukan hubungan antara tekanan dengan kedalaman zat cair

Ayo kita berdo’a sebelum

memulai pelajaran

5. Menentukan hubungan antara tekanan dengan massa jenis zat cair

6. Menerapkan hukum utama hidrostatis dalam kehidupan sehari hari

7. Melakukan percobaan tekanan Hidrostatis

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah mengikuti kegiatan belajar ini, kalian dapat

1. Menunjukkan perilaku religius

2. Menunjukkan sikap jujur, disiplin, bekerja sama dan bertanggung jawab

3. Melalui percobaan, demonstrasi, dan pengamatan siswa dapat menemukan variabel-variabel

atau besaran-besaran yang berhubungan dengan tekanan hidrostatis.

4. Siswa dapat memformulasikan persamaan tekanan hidrostatis.

5. Siswa dapat menjelaskan pengertian tekanan hidrostatis.

6. Siswa dapat merumuskan tekanan total yang diterima oleh zat cair yang berada pada

kedalaman tertentu.

7. Siswa dapat menghitung tekanan hidrostatis suatu titik pada kedalaman tertentu.

8. Siswa dapat menjelaskan aplikasi tekanan hidrostatis dalam berbagai aspek kehidupan

manusia.

9. Melalui percobaan, demonstrasi, dan pengamatan siswa dapat merumuskan hukum utama

hidrostatis.

10. Siswa dapat menemukan aplikasi hukum utama hidrostatis dalam berbagai aspek kehidupan

manusia atau teknologi.

11. Siswa dapat menghitung besaran-besaran tekanan hidrostatis (massa jenis zat cair, tekanan

udara) menggunakan konsep hukum utama hidrostatis.

Gambar di samping adalah sebuah botol yang berisi

air dan telah dilubangi.

1. Orientasi Masalah

TEKANAN HIDROSTATIK

Rasa Ingin Tahu

Buatlah satu rumusan masalah sehubungan dengan dengan

uraian di atas.

Untuk menjawabnya, pelajari materi berikut dengan

penuh semangat

1. Pengertian Tekanan dan teakanan hidrostatis

Ketika kamu terjun ke kolam renang, pernah kamu

sadari bahwa air dalam kolam memberikan desakan atau

tekanan pada tubuhmu.

Tekanan merupakan konsep yang tidak asing dalam

kajian mekanika. Tekanan memang erat kaitannya dengan

konsep gaya. Tekanan itu sendiri didefinisikan sebagai

gaya yang bekerja pada suatu permukaan tiap satuan luas

permukaan. Dengan kata lain, tekanan merupakan

perbandingan antara gaya tekan (yang arahnya tegak lurus

bidang tekan) dan luas bidang tekannya.

Secara matematis tekanan dituliskan sebagai berikut.

(1)

dimana: P = tekanan pada suatu permukaan (N/m2)

atau pascal, Pa)

F = gaya tekan (newton, N)

A = luas bidang tekan (m/s2)

Persamaan (1) tidak hanya berlaku pada zat padat, tetapi

juga pada fluida. Benda padat memberikan pada permukaan

di bawahnya sebagai akibat dari berat yang dimiliki. Fluida

memberikan tekanan pada dinding wadahnya. Tidak seperti

benda padat, fluida memberikan tekanan ke segala arah.

2. mengorganisasikan Peserta didik

Agar mudah mempelajari tentang tekanan hidrostatis, maka sebaknya ananda

duduk dalam kelompok yang telah disepakati bersama

P = 𝑭

𝑨

Ingat!

Tekanan adalah

gaya yang bekerja

pada suatu

permukaan tiap

satuan luas

permukaan oleh

suatu lapisan

elastis

Fluida dalam bejana tertutup memberikan tekanan ke

semua titik dan ke segala arah.

Pada fluida diam, tekanan pada suatu titik dalam fluida

disebabkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas

titik tersebut. Tekanan pada fluida dinamakan

tekanan hidrostatik. Ketika Anda berenang, maka

Anda akan merasakan adanya tekanan air pada

gendang telinga Anda.

Semakin dalam Anda menyelam, tekanan pada

telinga akan semakin besar dan Anda akan merasakan

sakit di telinga. Tekanan yang Anda rasakan itu berasal dari

gaya berat air yang ada di atas Anda. Tekanan pada zat cair

bertambah seiring dengan pertambahan kedalaman.

Tekanan pada fluida juga bergantung pada kerapatan

atau massa jenis fluida atau zat cair itu sendiri. Jadi, ketika

Anda menyelam pada zat cair yang kerapatannya lebih

besar maka akan semakin besar tekanan hidrostatik yang

Anda rasakan. Gambar 1.1.. Tekanan hidrostatik dalam

fluida gambar ini menunjukkan sebuah wadah atau

bejana yang berisi zat cair. Tekanan hidrostatik di

sebuah titik pada kedalaman h dinyatakan secara

matematis dengan persamaan

berikut.

dimana:

P = tekanan hidrostatis (N/m2)

ρ = massa jenis zat cair atau kerapatan zat cair (kg/m3)

g= percepatan gravitasi (m/s2)\

h= kedalaman zat cair diukur dari permukaan zat cair (m)

Gambar 1.1 . tekanan

hidrostatis dalam fluida

Tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair

yang disebabkan berat zat cair itu sendiri

Persamaan di atas berlaku bila kita tidak

memperhitungkan adanya tekanan udara luar atau tekanan

atmosfer yang pada keadaan tertentu dapat diabaikan.

Namun demikian pada umumnya tekanan atmosfer juga

mempengaruhi tekanan hidrostatik.

Semakin tinggi dari permukaan Bumi, tekanan udara

akan semakin berkurang. Sebaliknya, semakin dalam

Ananda menyelam dari permukaan laut atau danau, tekanan

hidrostatis akan semakin bertambah. Mengapa demikian?

Hal tersebut disebabkan oleh gaya berat yang dihasilkan

oleh udara dan zat cair. Ananda telah mengetahui bahwa

lapisan udara akan semakin tipis seiring bertambahnya

ketinggian dari permukaan Bumi sehingga tekanan udara

akan berkurang jika ketinggian bertambah. Adapun untuk

zat cair, massanya akan semakin besar seiring dengan

bertambahnya kedalaman. Oleh karena itu, tekanan

hidrostatis akan bertambah jika kedalaman bertambah.

2. Tekanan Total

Tinjaulah sebuah tabung yang diisi dengan fluida

setinggi h, seperti tampak pada Gambar 1.2

Gambar 1.2. Tekanan total atau tekanan mutlak yang dialami oleh titik A yang

berada di dalam suatu fluida adalah sebesar pA.

Pada permukaan fluida yang terkena udara luar, bekerja

tekanan udara luar yang dinyatakan dengan p. Jika tekanan

udara luar ikut diperhitungkan, besarnya tekanan total atau

tekanan mutlak pada satu titik di dalam fluida adalah

Ingat!

Secara matematis

tekanan hidrostatis

dituliskan sebagai

berikut

pA = p0 + ρ gh

Keterangan:

p0 = tekanan udara luar = 1,013 × 105 N/m2, dan

pA = tekanan total di titik A (tekanan mutlak).

3. Hukum utama tekanan hidrostatis

Ada beberapa hal tentang tekanan zat cair yang perlu

diperhatikan dan dipahami berikut ini antaranya.

a) Tekanan di sebuah titik di dalam zat cair bertambah

seiring kedalaman titik itu diukur dari permukaan zat cair

b) Tekanan di sebuah titik di dalam zat cair pada kedalaman

tertentu bertambah seiring pertambahann massa jenis zat

c) Tekanan bernilai sama ke segala arah di sekitar tertentu

dalam zat cair

d) Tekanan bernilai sama di semua titik pada sebuah bidang

horizontal pada kedalaman tetentu dalam yang tak

bergerak

e) Zat cair selalu menyesuaikan ketinggian sendiri

Gambar 1.2. dibawah ini menunjukkan suatu fluda yang

berada dalan bejana berhubungan, terlihat bahwa tinggi

pemukaan fluida pada masing-masing bejana adalah sama,

yang menunjukkan bahwa tekanan hanya bergantung pada

kedalaman, bukan pada bentuk wadah. Fenomena ini

dinyatakan dalam hukum utama tekanan hidrostatis, yang

berbunyi “semua titik yang terletak pada suatu bidang datar

di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama.”

Gambar 1.3. : Tekanan hidrostatik dalam bejana berhubungan

pada kedalaman yang sama dan tekanan pada fluida tidak

bergantung pada bentuk wadah

Contoh Soal

1. Tabung setinggi 30 cm diisi penuh dengan fluida. Tentukanlah

tekanan hidrostatis pada dasar tabung, jika g = 10 m/s2 dan

tabung berisi:

a. air, (ρ = 1.000 kg/m3)

b. raksa (ρ =13.600 kg/m3, dan

c. gliserin.

Kunci Jawaban :

Diketahui: h = 30 cm dan g = 10 m/s2.

a. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi air:

Ph = ρ gh = (1.000 kg/m3) (10 m/s2) (0,3 m) = 3.000 N/m2

b. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi air

raksa:

Ph = ρ gh = (13.600 kg/m3) (10 m/s2) (0,3 m) = 40.800

N/m2

c. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi

gliserin:

Ph = ρ gh = (1.260 kg/m3) (10 m/s2) (0,3 m) = 3.780

N/m2

2. Jika diketahui tekanan udara luar 1 atm dan g = 10 m/s2,

tentukanlah tekanan total di bawah permukaan danau pada

kedalaman:

a. 10 cm,

b. 20 cm, dan

c. 30 cm.

Jawaban :

Diketahui: p0 = 1 atm dan g = 10 m/s2.

a. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman

10 cm:

pA = p0 + ρgh = (1,013 × 105 N/m2) + (1.000 kg/m3) (10

m/s2) (0,1 m)

pA= 1,023 × 105 N/m2

b. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman

20 cm:

pA = p0 + ρgh = (1,013 × 105 N/m2) + (1.000 kg/m3) (10

m/s2) (0,2 m)

pA = 1,033.105 N/m2

c. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman

30 cm:

pA = p0 + ρgh = (1,013 × 105 N/m2) + (1.000 kg/m3) (10

m/s2) (0,3 m)

pA = 1,043.105 N/m2

:

\\

3. Membimbing penyelidikan

individu/ kelompok

Setelah memahami konsep tentang tekanan hidrostatis, maka

lakukan kegiatan yang ada dalam LKPD tentang tekanan hidrostatis

untuk memahami lebih lanjut mengenai pemecahan masalah yang

kalian buat di awal

4. mengembangkan dan

menyajikan hasil karya

Setelah kalian melaksanakan kegiatan sesuai prosedur di dalam LKPD,

buatlah laporan hasil percobaan yang kalian lakukan kemudian

persentasikan di depan kelas

5. menganalisa dan mengevaluasi proses

pemecahan masalah

Untuk melihat hasil yang diperoleh itu benar. Lakukan evaluasi dan

refleksi dari hasil diskusi tadi dengan menggunakan buku sumber

Rangkuman

1. Tekanan adalah gaya yang bekerja pada suatu permukaan tiap satuan luas

permukaan oleh suatu lapisan elastis

2. Tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair yang disebabkan berat zat

cair itu sendiri

Secara matematis tekanan dituliskan sebagai berikut

3. Tekanan di sebuah titik di dalam zat cair bertambah seiring kedalaman titik

itu diukur dari permukaan zat cair. Tekanan di sebuah titik di dalam zat cair

pada kedalaman tertentu bertambah seiring pertambahann massa jenis zat

4. Tekanan bernilai sama ke segala arah di sekitar tertentu dalam zat cair

5. Tekanan bernilai sama di semua titik pada sebuah bidang horizontal pada

kedalaman tetentu dalam yang tak bergerak. Zat cair selalu menyesuaikan

ketinggian sendiri

6. Pada permukaan zat cair bekerja tekanan atmosfer p0 sehingga tekanan

menjadi,

P = P0 + Ph = P0 + . g . h

Dengan P0 adalah tekanan atmosfer atau tekanan uadara luar.

7. Hukum pokok fluida statis, yang berbunyi “semua titik yang terletak pada

suatu bidang datar di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang

sama.”