Wahdini Ramli Unit 6-Tekanan Hidrostatik

TEKANAN HIDROSTATIKWahdini Ramli, Darlina, Siti Hardianti Retno Ambar Wati, Risnawati Ticia.PENDIDIKAN FISIKA UNM 2014AbstrakTelah dilakukan eksperimen Tekanan Hidrostatik dengan tujuan mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik, pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik, dan memahami prinsip-prinsip percobaan tekanan hidrostatik. Alat dan bahan yang digunakan adalah pipa berbentuk U, neraca Ohauss 311 g, gelas kimia, selang plastik, corong, mistar, dan berbagai macam fluida. Untuk prosedur kerjanya yaitu menentukan massa jenis masing-masing fluida dengan mengukur massa dan volumenya, kemudian pada kegiatan pertama menentukan perbedaan ketinggian dari pipa U pada kedalaman yang berbeda-beda untuk air, dan pada kegiatan kedua menetukan perbedaan ketinggian dari pipa U untuk massa jenis yang berbeda-beda pada ketinggian 5,00 cm. Dari data perubahan ketinggian yang diperoleh digunakan untuk mencari tekanan hidrostatik tiap kedalaman dan massa jenis zat cair. Kemudian dibuatkan grafik untuk hubungan kedalmanan dengan tekanan hidrostatik untuk menentukan persamaan tekanan hidrostatik Dari analisis garfik yang kami lakukan diperoleh nilai tan 9748,8 yang mendekati nilai m grafik yaitu 9751 sehingga diperoleh R2=1 dimana tan =g dengan menggunakan massa jenis air dan diperoleh persamaan P=gh yang sesuai dengan teori . Sehingga hasil diskusi yang kami lakukan menyimpulkan bahwa tekanan hidrostatik berbanding lurus dengan kedalaman/tinggi permukaan dan massa jenis zat cair.

Kata kunci: lengan gaya, kesetimbangan statis, kesetimbangan rotasional, momen gaya.RUMUSAN MASALAH1. Bagaimana konsep tekanan dalam zat cair (fluida)?2. Bagaimana pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik?3. Bagaimanan pengaruh massa jenis terhadap tekanan hidrostatik?4. Bagaimana prinsip percobaan tekanan hidrostatik?TUJUAN1. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik.2. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh massa jenis terhadap tekanan hidrostatik.3. Mahasiswa dapat memahami prinsip percobaan tekanan hidrostatik.METODOLOGI EKSPERIMENTeori SingkatA. Tekanan dalam fluidaTekanan P didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dimana gaya F dipahami bekerja tegak lurus terhadap permukaan A: (Giancoli, 2001)

dimana: P = tekanan (N/m2) atau Pascal (Pa)F = gaya (N)A = luas (m2)ssTekanan atmosfer Pa adalah tekanan atmosfer Bumi, tekanan di dasar lautan udara laut, dimana kita hidup. Tekanan ini berubah berdasarkan perubahan cuaca dan ketinggian. Tekanan atmosfer normal pada permukaan laut (nilai rata-rata) adalah 1 atmosfer (atm), tepatnya 101,325 Pa. Dengan empat angka signifikan, (Young, Hugh D dkk., 2002)(Pa)rt = 1 atm = 1,013x105 Pa= 1,013 bar = 1013 milibar = 14,70 lb/in2Konsep tekanan terutama berguna dalam membahas fluida. Dari fakta eksperimental ternyata fluida memberikan tekanan ke semua arah. Hal ini telah dikenal oleh perenang dan penyelam yang merasakan tekanan air di seluruh bagian badan mereka. Di setiap titik pada fluida yang diam, besarnya tekanan air dari seluruh arah tetap sama. (Giancoli, 2001)Ketika fluida (zat cair) dalam keadaan tenang, fluida akan memberikan gaya yang tegak lurus ke seluruh permukaan kontaknya, seperti dinding bejana atau benda yang tercelup dengan fluida. Ketika fluida secara keseluruhan berada pada keadaan tenang, molekul-molekul yang menyusunnya tetap bergerak dimana gaya yang diberikan fluida adalah akibat tumbukan molekul-molekul dengan lingkungannya. (Young, Hugh D dkk., 2002)

Sifat penting lain lainnya dari fluida yang berada dalam keadaan diam adalah bahwa gaya yang disebabkan oleh tekanan fluida selalu bekerja tegak lurus terhadap permukaan yang bersentuhan dengannya. Jika ada komponen gaya yang sejajar dengan permukaan yang bersentuhan dengannya, maka menurut hukum Newton ketiga, permukaan akan memberikan gaya kembali pada fluida yang juga akan memiliki komponen sejajar dengan permukaan. Komponen seperti ini akan menyebabkan fluida mengalir, berlawanan dengan asumsi kita bahwa fluida tersebut diam. Dengan demikian gaya yang disebabkan tekanan selalu tegak lurus terhadap permukaan. (Giancoli, 2001)B. Hubungan antara tekanan dengan massa jenis fluidaMassa jenis zat atau bahan didefinisikan sebagai massa per satuan volume. Nilainya berubah sedikit seiring dengan berubahnya suhu, karena volume zat bergantung pada suhu. Pada kondisi standar (00C dan tekanan atmosfer), massa jenis gas sekitar 1/1000 massa jenis benda padat dan cair. Perbedaan massa jenis ini menyatakan bahwa jarak molekul rata-rata dida alam gas pada kondisi ini sekitar sepuluh kali lebih besar daripada dalam benda padat atau cair. (Serway, Raymond A. dan Jewett, John W., 2009)Terdapat cara untuk menghitung secara kuantitatif bagaimana tekanan zat cair dengan massa jenis yang serba sama berubah terhadap tekanan. Ambil satu titik yang berada di kedalaman h di bawah permukaan zat cair ( yaitu, permukaan berada di ketinggian h di atas titik ini). Tekanan yang disebabkan zat cair pada kedalaman h ini disebabkan oleh berat kolom zat cair di atasnya. Dengan demikian gaya yang bekerja pada luas daerah tersebut adalah F = mg = Agh, dimana Ah adalah volume kolom, adalah massa jenis zat cair (dianggap konstan), dan g adalah percepatan gravitasi. Tekanan, P, dengan demikian adalah (Giancoli, 2001)

Dengan demikian, tekanan berbanding lurus dengan massa jenis zat cair, dan dengan kedalaman di dalam zat cair. Pada umumnya, tekanan pada kedalaman yang sama dalam zat cair yang serba sama adalah sama. Persamaan diatas menyatakan tekanan disebabkan oleh zat cair itu sendiri. Jika diberikan tekanan eksternal di permukaan zat cair, maka tekanan ini harus diperhitungkan. (Giancoli, 2001)C. Perubahan tekanan seiring dengan perubahan kedalamanSeperti yang diketahui dengan baik oleh para penyelam, tekanan air bertambah seiring dengan bertambahnya kedalaman. Demikian pula, tekanan atmosfer berkurang seiring dengan bertambahnya ketinggian. Jika massa jenis yang berada pada keadaan diam, dimana sama untuk semua bagian cairannya; ini berarti benda cair yang berada dalam suatu tabung yang luas penampang silangnya adalah A, dari kedalaman d ke d+h. benda cair yang berda di luar sampel memberikan gaya pada seluruh titik di permukaan sampel, tegak lurus dengan permukaannya. (Serway, Raymond A. dan Jewett, John W., 2009)Tekanan yang dikerjakan oleh benda cair pada permukaan bagian bawah sampel adalah P, dan tekanan pada permukaan dibagian atasnya adalah P0. Oleh karena itu, gaya yang bekerja ke atas yang dikerjakan oleh cairan di luar sampel pada bagian bawah tabung adalah P0A. Oleh karena massa cairan di dalam tabung adalah M=v=Ah, maka berat cairan pada silinder adalah Mg=Ahg. Begitu juga tabung yang berada dalam kesetimbangan, maka gaya netto yang bekerja padanya harus nol. Dengan memilih arah ke atas sebagai arah y positif, maka, (Serway, Raymond A. dan Jewett, John W., 2009)

Artinya, tekanan P pada kedalaman h di bawah suatu titik di dalam cairan yang tekanannya adalah lebih besar sebanyak . Jika cairannya berhubungan langsung dengan atmosfer dan adalah tekanan di permukaan cairan, maka adalah tekanan atmosfer. (Serway, Raymond A. dan Jewett, John W., 2009)D. Pengukuran tekananBanyak alat yang dibuat untuk mengukur tekanan. Yang paling sederhana adalah monometer tabung terbuka, dimana tabung berbentuk U yang sebagian diisi dengan zat cair, biasanya air raksa atau air. Tekanan P yang terukur dihubungkan dengan perbedaan tinggi h dari dua ketinggian zat cair dengan hubungan persamaan adalah (Giancoli, 2001)

Dimana P0 adalah tekanan atmosfer (yang bekerja di atas fluida di tabung sebelah kiri), dan adalah massa jenis zat cair. Nilai gh adalah tekanan terukur suatu angka sehingga harga P lebih besar daripada tekanan atmosfer (dan h bertanda negatif). Biasanya bukan hasil kali gh yang dihitung, melainkan hanya ketinggian h yang ditentukan. Pada kenyataannya, tekanan kadang-kadang dinyatakan dalam orde milimeter air raksa (mmHg), dan kadang-kadang nilainya sekecil mm air (mm-H2O). Satuan mm-Hg ekuivalen dengan tekanan 133 N/m2, karena 1,00 mm = 1,00 x 10-3 m dan massa jenis air raksa adalah 13,6 x 103 kg/m3 : (Giancoli, 2001)gh = (13,6 x 103 kg/m3)(9,8 m/s2)(1,00 x 10-3 m)= 1,33 x 102 N/m2.Satuan mm-Hg juga disebut torr untuk menghormati Evangelista Torricelli (1608-1647), yang menciptakan barometer. Adalah penting bahwa hanya N/m2 = Pa, satuan SI, yang digunakan dalam perhitungan yang melibatkan besaran-besaran yang digunakan dalam perhitungan yang melibatkan besaran besaran lain yang dinyatakan dalam satuan SI. (Giancoli, 2001)1 atmosfer (1 atm) = 76 Hg = 1,013 . 105 N/m21 cmHg= 1.333,2 N/m21 torr = 1 mmHg = 133,32 N/m2 = 1 torricelli

Dalam percakapan sehari-hari, kata tekanan dan gaya hampir memiliki arti yang sama . akan tetapi dalam mekanika fluida, kedua kata tersebut melambangkan besaran yang berbeda dengan karakteristik yang berbeda pula. Tekanan fluida bekerja tegak lurus terhadap setiap permukaan dalam fluida, tidak perduli ke arah mana permukaan itu menghadap. Karena itu tekanan tidak memiliki arah yang merupakan besaran skalar. Sebaliknya, gaya merupakan besaran vektor dengan arah tertentu.. (Giancoli, 2001)Alat dan BahanA. Alat1. Pipa berbentuk U: 1 buah2. Gelas kimia: 3 buah3. Selang plastik: 1 buah4. Corong: 1 buah5. Mistar biasa: 1 buah6. Neraca Ohauss 311 gram: 1 buah7. Gelas ukur: 1 buahB. Bahana. Airb. Larutan garam konsentrasi 20 gc. Larutan garam konsentrasi 50 gd. Minyak gorenge. Gliserin f. Tissue Identifikasi VariabelKegiatan 1: Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatikA. Variabel manipulasiKedalaman (cm) B. Variabel responPerbedaan ketinggian (cm)C. Variabel kontrol Jenis zat cair (air) , massa jenis (g/cm3)Kegiatan 2: Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatikA. Variabel manipulasiJenis zat cair (air) dan massa jenis (g/cm3)B. Variabel responPerbedaan ketinggian (cm)C. Variabel kontrol Kedalaman (cm)Definisi Operasional VariabelKegiatan 1: Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatikA. Variabel manipulasiKedalaman (h) adalah tinggi permukaan dari zat cair (air) yang ada di dalam corong hingga dasar corong ketika dimasukkan ke dalam gelas kimia yang telah diisi air yang diukur secara tegak lurus dengan menggunakan mistar biasa dari luar gelas ukur.B. Variabel responPerbedaan ketinggian adalah ukuran selisih ketinggian antara air pada tabung pipa 1 ke tabung pipa 2 pada pipa U yang diukur dengan menggunakan skala pada mistar biasa yang berada diantara kedua tabung pipa dari pipa U.C. Variabel kontrol1. Jenis zat cair adalah jenis dari zat cai yang digunakan dalam praktikum ini yaitu air yang dibuat tetap agar tidak mempengaruhi tekanan hidrostatik.2. Massa jenis adalah ukuran partikel dalam air per volume air yang digunakan yang diperoleh dengan membagi massa air dengan volume air yang menggunakan alat ukur neraca Ohauss 311 g dan gelas ukur.

Kegiatan 2: Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatikA. Variabel manipulasi1. Jenis zat cair adalah jenis dari zat cai yang digunakan dalam praktikum ini yaitu air yang diubah-ubah agar memberikan tekanan hidrostatik yang berbeda tiap jenis zat cair.2. Massa jenis adalah ukuran partikel dalam air per volume air yang digunakan yang diperoleh dengan membagi massa air dengan volume air yang menggunakan alat ukur neraca Ohauss 311 g dan gelas ukur untuk tiap jenis zat cair.B. Variabel responPerbedaan ketinggian adalah ukuran selisih ketinggian antara air pada tabung pipa 1 ke tabung pipa 2 pada pipa U yang diukur dengan menggunakan skala pada mistar biasa yang berada diantara kedua tabung pipa dari pipa U.C. Variabel kontrolKedalaman (h) adalah tinggi permukaan dari zat cair (air) yang ada di dalam corong hingga dasar corong ketika dimasukkan ke dalam gelas kimia yang telah diisi air yang diukur secara tegak lurus dengan menggunakan mistar biasa dari luar gelas ukur yang ditetapkan yaitu 300 ml.

Prosedur KerjaKegiatan 1: Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatik1. Menentukan massa jenis zat caira. Mengukur massa gelas ukur yang digunakan menggunakan Neraca Ohauss 311 gram.b. Mengambil sampel zat cair sebanyak 100 mL dan dimasukkan ke dalam gelas ukur.c. Mengukur massa gelas ukur yang berisi zat cair.d. Menghitung massa zat cair dengan mengurangkan massa zat cair dalam gelas ukur dengan massa gelas ukur.e. Menentukan massa jenis zat cair dengan cara menghitung massa dibagi dengan volumenya.f. Melakukan langkah b-e untuk jenis fluida yang berbeda.2. Menghubungkan pipa U yang berisi zat cair dengan sebuah corong gelas oleh selang plastik.3. Memasukkan air ke dalam gelas kimia 300 mL.4. Memasukkan corong ke dalam air, ditekan dengan kedalaman tertentu, kemudian mengukur kedalaman menggunaan mistar (diukur dari permukaan air ke permukaan air dalam corong)5. Mengamati perubahan tinggi permukaan zat cair pada kedua pipa U. Mengukur selisih ketinggian zat cair pada pipa U. Lalu mencatat hasil pengukuran dalam tabel pengamatan.6. Mengulangi percobaan dengan kedalaman yang berbeda-beda, dan mengamati selisih ketinggian sehingga diperoleh lima data selisih ketinggian.Kegiatan 2: Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatik1. Menentukan kedalaman yaitu 5,00 cm.2. Menuangkan zat cair ke dalam gelas kimia dengan volume 300 mL, kemudian menekan corong hingga kedalaman yang telah ditentukan.3. Mengamati perubahan tinggi permukaan zat cair pada kedua pipa U. Mengukur selisih ketinggian zat cair pada pipa U. Lalu mencatat hasil pengukuran dalam tabel pengamatan.4. Mengulangi percobaan dengan massa jenis yang berbeda-beda, dan mengamati selisih sehingga diperoleh lima data selisih ketinggian.HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATAHasil Pengamatan

Tabel 1. Massa jenis zat cairN oJenis Zat CairMassa (gram)Volume (ml)

1Air|99,500 0,010||100 1|

2Larutan garam 20 g|99,850 0,010||100 1|

3Larutan garam 50 g|103,035 0,010||100 1|

4Minyak goreng|89,155 0,010||100 1|

5Gliserin|123,855 0,010||100 1|

Kegiatan 1: Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatikJenis zat cair= AirTabel 2. Hubungan antara kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatikNoKedalaman (cm)Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)

1|1,00 0,05||0,80 0,05||0,75 0,05||0,80 0,05|

2|2,00 0,05||1,75 0,05||1,60 0,05||1,75 0,05|

3|3,00 0,05||2,25 0,05||2,30 0,05||2,35 0,05|

4|4,00 0,05||3,50 0,05||3,50 0,05||3,60 0,05|

5|5,00 0,05||4,55 0,05||4,55 0,05||4,40 0,05|

6|6,00 0,05||5,80 0,05||5,80 0,05||5,85 0,05|

7|7,00 0,05||6,65 0,05||6,55 0,05||6,60 0,05|

Kegiatan 2: Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatikKedalaman = |5,00 0,05| cmTabel 3. Hubungan antara massa jenis zat cair dengan tekanan hidrostatikNo Massa jenis (g/cm3)Perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U (cm)

1|0,892 0,009||4,50 0,05||4,55 0,05||4,60 0,05|

2|0,995 0,010||5,00 0,05||5,00 0,05||5,05 0,05|

3|0,999 0,010||5,00 0,05||4,95 0,05||5,05 0,05|

4|1,03 0,01||5,00 0,05||4,80 0,05||4,95 0,05|

5|1,24 0,02||6,20 0,05||6,20 0,05||6,25 0,05|

ANALISIS DATAAnalisis PerhitunganA. Massa dan volume tiap zat cair1. AirMassa gelas ukur: a. Massa gelas + air: Massa Air: b. Volume:2. Larutan garam 20 gMassa gelas ukur: a. Massa gelas + larutan garam 20 g: Massa larutan garam 20 g : b. Volume:3. Larutan garam 50 gMassa gelas ukur: a. Massa gelas + larutan garam 50 g: Massa larutan garam 50 g : b. Volume:4. Minyak gorengMassa gelas ukur: a. Massa gelas + minyak goreng: Massa minyak goreng: b. Volume:5. GliserinMassa gelas ukur: a. Massa gelas + gliserin: Massa gliserin: b. Volume:B. Perhitungan massa jenis tiap zat cair1. Aira. Massa jenis

b. Ketidakpastian

c. Kesalahan relatif

d. Derajat kepercayaanDK=100%-KRDK=100%-1,01%=98,99%e. Pelaporan fisika

2. Larutan garam 20 ga. Massa jenis

b. Ketidakpastian


d. Derajat kepercayaanDK=100%-1,01%=98,99%e. Pelaporan fisika

3. Larutan garam 50 ga. Massa jenis

b. Ketidakpastian



4. Minyak gorenga. Massa jenis

b. Ketidakpastian



5. Gliserin a. Massa jenis

b. Ketidakpastian



Kegiatan 1: Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatikA. Untuk kedalaman 1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian

b. Ketidakpastian, ,

h=0,033 cmc. Kesalahan relatif

d. Derajat kepercayaanDK=100%-KRDK=100%-4,2%=95,8%e. Hasil pengukuran dilaporkan

2. Tekanan hidrostatik pada aira. Tekanan hidrostatik

P = P = 76,35033 b. Ketidakpastian/kesalahan, dimana adalah konstanta yang tidak memengaruhi kesalahan sehingga,


d. Derajat kepercayaanDK=100%-KRDK=100%-5,2%=94,8%e. Pelaporan fisika

B. Untuk kedalaman1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian

=1,70b. Ketidakpastian

h=0,10 cm=0,10c. Kesalahan relatif

d. Derajat kepercayaanDK=100%-5,9%=94,1%e. Hasil pengukuran dilaporkan

2. Tekanan hidrostatik pada aira. Tekanan hidrostatikP = P = 165,767 b. Ketidakpastian/kesalahan



C. Untuk kedalaman1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian




2. Tekanan hidrostatik pada aira. Tekanan hidrostatikP = P = 224,273

b. Ketidakpastian/kesalahan



D. Untuk kedalaman1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian




2. Tekanan hidrostatik pada aira. Tekanan hidrostatikP = P =344,2103 b. Ketidakpastian/kesalahan


d. Derajat kepercayaanDK=100%-3,0%=97%e. Pelaporan fisika

E. Untuk kedalaman1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian

=4,50

b. Ketidakpastian






F. Untuk kedalaman1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian







G. Untuk kedalaman1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian







Kegiatan 2: Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatikA. Untuk massa jenis minyak goreng 1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian

=b. Ketidakpastian



2. Tekanan hidrostatik pada kedalaman a. Tekanan hidrostatikP = P = 397,542 b. Ketidakpastian/kesalahan



B. Untuk massa jenis air 1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian

=b. Ketidakpastian

h= cm=c. Kesalahan relatif





C. Untuk massa jenis larutan garam 20 g 1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian

=b. Ketidakpastian


d. Derajat kepercayaanDK=100%-1%=99%e. Hasil pengukuran dilaporkan

2. Tekanan hidrostatik pada kedalaman a. Tekanan hidrostatikP = P = 489,265

b. Ketidakpastian/kesalahan


d. Derajat kepercayaanDK=100%-2,0%=98%e. Pelaporan fisika

D. Untuk massa jenis larutan garam 50 g 1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian

=b. Ketidakpastian






E. Untuk massa jenis gliserin 1. Rata-rata ketinggian pada pipa Ua. Rata-rata ketinggian

=

b. Ketidakpastian






Tabel PerbandinganKegiatan 1: Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatikTabel perbandingan antara kedalaman dengan tekanan hidrostatikKedalaman h (m)Tekanan hidrostatik P ()

76,35033

0,0170165,767

0,0230224,273

0,0353344,2103

0,0450438,795

0,0582567,5082

0,0660643,566

Kegiatan 2: Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatikTabel perbandingan antara massa jenis dengan tekanan hidrostatikMassa jenis (kg/m3)Tekanan hidrostatik P ()

891,55

995

998,5

1.030,35

1.238,55

Analisis GrafikKegiatan 1: Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatikGrafik hubungan antara tinggi permukaan/kedalaman dengan tekanan hidrostatik

1. Rumus tekanan

y=mx+c

dimana

dihubungakan dengan massa jenis

, maka

y = 9.751x

Untuk data 3

nilai mendekati nilai m yaitu 9.751 sehingga Untuk massa jenis air, misalnya pada kedalaman 0,450 mm= 995 kg/m3.9,8 m/s2= 9.751 N/ m3

Sehingga terbuktilah rumus

2. Ketidakpastian

Karena ketidakpastian tidak ada yang nol, maka ketidakpastian diperoleh dari ketidakpastian grafik yaitu dengan analisis kemiringan grafik

m=Ph-1

Misalnya untuk data 5

3. Kesalahan Relatif

4. Derajat Kepercayaan

Berdasarkan grafik

5. Pelaporan fisika

PEMBAHASANAnalisis perhitunganPengambilan data pertama dari percobaan tekanan hidrostatik ini sebelum masuk ke kegiatan 1 dan 2 adalah penentuan massa jenis dari maasing-masing fluida yang digunakan dengan mengukur massa dengan menggunakan neraca Ohauss 311 g dan mengukur volume dengan menggunakan gelas ukur.Untuk pengukuran volume dibuat sama untuk setiap fluida yaitu 100 ml dengan menggunakan gelas ukur. Untuk pengukuran massa, karena zat cair sehingga menggunakan wadah terlebih dahulu ketika disimpan pada timbangan neraca Ohauss 311 g. Wadah yang digunakan yaitu gelas ukur 100 ml. Sehingga untuk memperoleh massa dari zat cair itu sendiri, maka massa gelas ukur beserta zat cair dikurangi dengan massa gelas ukur. Oleh karena itu, yang terlebih dahulu diukur massanya adalah gelas ukur sehingga diperoleh . Untuk massa 100 ml air diperoleh , larutan garam 20 g diperoleh , larutan garam 50 g diperoleh , minyak goreng diperoleh , dan gliserin diperoleh .Dari data massa dan volume tiap fluida digunakan untuk memperoleh massa jenis tiap fluida dengan rumus =m/V beserta ketidakpastian , kesalahan relatif KR, derajat kepercayaan DK, dan pelaporan fisika PF. Untuk data massa jenis untuk air adalah , larutan garam 20 g adalah , larutan garam 50 g adalah , minyak adalah , dan gliserin adalah . Sehingga diperoleh pelaporan fisika massa jenis untuk air adalah , larutan garam 20 g adalah , larutan garam 50 g adalah , minyak goreng adalah , dan gliserin adalah .Dari hasil perhitungan massa jenis jika dicocokkan dengan teori, untuk air adalah 1 g/cm3, namun pada hasil perhitungan diperoleh 0,995 g/cm3 , namun jika dibulatkan akan mendapatkan nilai 1 g/cm3, sehingga sesuai dengan teori. Adapau ketidaktepatanhasil perhitungan kami dengan massa jenis sebenarnya adalah karena pada samper air yang diambil sering digunakan pada praktikum-praktikum sebelumnya dan terdapat pula zat maupun partikel-partikel yang membuat massa jenisnya berkurang seperti adanya kekeruhan pada air ditandai dengan adanya partikel berwarna putih yang tersebar di dalam air tersebut. Untuk larutan garam 20 dan 50 gram diperoleh 0,9985 g/cm3dan 1,03035 g/cm3, dimana pada teori massa jenis air laut adalah 1,03 g/cm3. Pada larutan garam 20 gram tidak sesuai karena konsentrasi 20 gram bukan merupakan konsentasi yang adala pada air laut. Sedangkan pada larutan garam 50 gram kami simpulkan sesuai dengan teori meski ada selisih sangat kecil yaitu 0,0035 g/cm3. Untuk minyak goreng diperoleh 0,89155 g/cm3 dimana pada teori adalah 0,843-905 g/cm3 sehingga hasil perhitungan dan pengamatan kami sesuai dengan teori . Untuk gliserin diperoleh 1,23855 g/cm3 dimana pada teori adalah 1,26 g/cm3, ini tidak terlalu tepat dengan selisih 0,02145 g/cm3 namun setidaknya nilai ini mendekati dari nilai yang sebenarnya. Ini terjad karena pada saat pengukuran massa maupun volumenya tidak akurat dan adanya faktor dari gliserin yang sudah sering digunakan yang membuatnya lebih encer dan mengurangi massa jenisnya pada hasil perhitungan.Kegiatan 1: Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatikPada kegiatan ini untuk memperoleh tekanan hidrostatik untuk tiap kedalaman yang ditentukan, maka massa jenis maupun jenis cairan yang digunakan haruslah sama sehingga tidak mempengaruhi perubahan tekanan hidrostatik. Untuk itu, terlebih dahulu ditentukan jenis cairan yang digunakan yaitu air dengan massa jenis . Sebelum menentukan besarnya tekanan hidrostatik tiap kedalaman, terlebih dahulu ditentukan perbedaan ketinggian pada pipa U kemudian hasilnya dirata-ratakan karena pengkuran berulang beserta ketidakpastian h, kesalahan relatif KR, derajat kepercayaan DK, dan pelaporan fisika PF. Dan pada setiap kedalaman dilengkapi oleh tekanan hidrostatiknya dengan rumus beserta ketidakpastian seperti pada data ketinggian.Untuk kedalaman 1,00 cm diperoleh PF rata-rata perubahan ketinggian pada pipa U adalah sehingga PF tekanan hidrostatik adalah, untuk kedalaman 2,00 cm diperoleh sehingga PF tekanan hidrostatik adalah , untuk kedalaman 3,00 cm diperoleh PF tekanan hidrostatik adalah , untuk kedalaman 4,00 cm diperoleh sehingga tekanan hidrostatik PF adalah , untuk kedalaman 5,00 cm diperoleh sehingga diperoleh PF tekanan hidrostatik adalah , untuk kedalaman 6,00 cm diperoleh sehingga diperoleh PF tekanan hidrostatik adalah , dengan untuk kedalaman 7,00 cm diperoleh sehingga diperoleh PF tekanan hidrostatik adalah .Dari hasil perubahan ketinggian pada pipa U sebenarnya haruslah sama dengan kedalaman yang ada pada corong dalam fluida pada gelas kimia. Pada data perubahan ketinggian pada pipa U satu hingga tujuh diperoleh angka yang mendekati kedalaman yang ditentukan jika dibulatkan, namun pada data yang ketiga yaitu pada kedalaman 3,00 cm dipeoleh perubahan ketinggian yaitu 2,30 cm. Jika dibulatkan tetap tidak sama dengan 3,00 cm. Sehingga menurut kami, ini terjadi karena ketidaktelitian dari praktikan dalam membaca skala penunjukkan perbedaan ketinggian pipa U, maupun pada pemegangan corong yang tidak stabil dan perhitungan kedalaman dari permukaan corong hingga dasar corong pada gelas kimia yang tidak tegak lurus.Dari hasil pengamatan, diperoleh hubungan antara ketinggian permukaan/kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatik yaitu semakin tinggi atau besar kedalaman, maka sekakin besar pula hasil perhitungan tekanan hidrostatiknya dan begitu pula sebaliknya. Jika kedalamannya rendah, maka tekanan hidrostatik yang diperoleh juga rendah. Maka dapat disimpulkan bahwa kedalaman berbanding lurus dengan tekanan hisrostatik dimana h~P.Kegiatan 2: Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatikPada kegiatan ini untuk memperoleh tekanan hidrostatik untuk tiap massa jenis yang ditentukan, maka kedalaman yang digunakan haruslah sama sehingga tidak mempengaruhi perubahan tekanan hidrostatik. Untuk itu, terlebih dahulu ditentukan kedalaman yang digunakan yaitu pada kedalaman 5,00 cm. Sebelum menentukan besarnya tekanan hidrostatik tiap kedalaman, terlebih dahulu ditentukan perbedaan ketinggian pada pipa U kemudian hasilnya dirata-ratakan karena pengkuran berulang beserta ketidakpastian h, kesalahan relatif KR, derajat kepercayaan DK, dan pelaporan fisika PF. Dan pada setiap kedalaman dilengkapi oleh tekanan hidrostatiknya dengan rumus beserta ketidakpastian seperti pada data ketinggian. Dimana yang telebih dahulu diambil datanya adalah dari jenis cairan yang massa jenisnya paling kecil hingga yang terbesar dengan urutan sesuai dengan data massa jenis yang terlebih dahulu diperoleh yaitu minyak, air, larutan garam 20 g, larutan garam 50 g, dan gliserin. Dengan disertai oleh perhitungan tekanan hidrostatik dari masing-masing massa jenis beserta ketidakpastian, kesalahan relatif KR, derajat kepercayaan DK, dan pelaporan fisika PF.Untuk minyak dengan massa jenis , pelaporan fisika rata-rata perubahan ketinggian pada pipa U adalah pelaporan fisika tekanan hidrostatik adalah . Untuk air dengan massa jenis , pelaporan fisika rata-rata perubahan ketinggian pada pipa U adalah sehingga pelaporan fisika adalah adalah . Untuk larutan garam 20 g dengan massa jenis , pelaporan fisika rata-rata perubahan ketinggian pada pipa U adalah sehingga pelaporan fisika adalah pelaporan fisika adalah . Untuk larutan garam 50 g dengan massa jenis , pelaporan fisika rata-rata perubahan ketinggian pada pipa U adalah sehingga pelaporan fisika adalah . Untuk gliserin dengan massa jenis , pelaporan fisika rata-rata perubahan ketinggian pada pipa U adalah sehingga pelaporan fisika adalah .Dari hasil pengamatan, diperoleh hubungan antara massa jenis zat cair dengan tekanan hidrostatik yaitu semakin tinggi atau besar massa jenis zat cair, maka sekakin besar pula hasil perhitungan tekanan hidrostatiknya dan begitu pula sebaliknya. Jika massa jenis zat cairnya kecil, maka tekanan hidrostatik yang diperoleh juga kecil. Maka dapat disimpulkan bahwa massa jenis zat cair berbanding lurus dengan tekanan hisrostatik dimana ~P.Analisis Tabel Kegiatan 1: Pengaruh kedalaman terhadap tekanan hidrostatikPada analisis ini diambil data setiap rata-rata perubahan ketinggian pada tiap kedalaman dengan perhitungan tekanan hidrostatiknya berdasarkan pada hasil analisis perhitungan kegiatan 1. Dimana setiap ketinggian yang dalam centi meter dikonversi menjadi satuan meter. Dan pada nilai tekanan hidrostatik dikalikan dengan 105. Sehingga untuk data 1 pada perubahan ketinggian pipa U m memiliki tekanan hidrostatik . Untuk data 2 pada perubahan ketinggian pipa U 170 m memiliki tekanan hidrostatik. Untuk data 3 pada perubahan ketinggian pipa U 230 m memiliki tekanan hidrostatik . Untuk data 4 pada perubahan ketinggian pipa U 353 m memiliki tekanan hidrostatik . Untuk data 5 pada perubahan ketinggian pipa U 450 m memiliki tekanan hidrostatik . Untuk data 6 pada perubahan ketinggian pipa U 582 m memiliki tekanan hidrostatik . Untuk data 7 pada perubahan ketinggian pipa U 660 m memiliki tekanan hidrostatik .Kegiatan 2: Pengaruh massa jenis zat cair terhadap tekanan hidrostatikPada analisis ini diambil data setiap massa jenis dengan perhitungan tekanan hidrostatiknya berdasarkan pada hasil analisis perhitungan kegiatan 2. Dimana setiap massa jenis yang dalam g/cm3 dikonversi menjadi kg/m3. Dan pada nilai tekanan hidrostatik dikalikan dengan 105. Sehingga untuk data 1 pada massa jenis 891,55 g/cm3 memiliki tekanan hidrostatik . Untuk data 2 pada massa jenis 995 g/cm3 memiliki tekanan hidrostatik . Untuk data 3 massa jenis 998,5 g/cm3 memiliki tekanan hidrostatik . Untuk data 4 massa jenis 1030,5 g/cm3 memiliki tekanan hidrostatik . Untuk data 5 massa jenis 1238,55 g/cm3 memiliki tekanan hidrostatik .

Analisis grafikGrafik hubungan antara kedalaman terhadap tekanan hidrostatik memiliki persamaan y=mx+c jika fungsi yditurunkan terhadap x, maka diperoleh dimana y merupakan tekanan P dan x merupakan kedalaman h. sehingga . Untuk membuktikannya, maka kita misalkan dengan menggunakan data 3 dimana P adalah dibagi dengan h dan hasilnya adalah dimana nilai tersebut mendekati nilai m dafi grafik yaitu 9751. Dan dapat disimpulkan bahwa . Sehingga untuk membuktikan persamaan bahwa , maka kita hubungkan dengan massa jenis salah satu zat cair, misalnya pada air. Diperoleh m= 995 kg/m3.9,8 m/s2= 9.751 N/ m3. Dimana , sehingga , untuk air P sebelum ditambahkan tekanan atmosfer dimana pada pembuktian ini juga tidak membahas tentang hubungannya dengan P0, diperoleh dibagi dengan ketinggian air pada pipa U di kedalaman 5 cm yaitu 0,0450 m hasilnya sama dengan . Yang hasilnya sama dengan yang ada pada grafik. Sehingga terbukti bahwa dan menjadi persamaan tekanan hidrostatik yang bergantung pada massa jenis, percepatan gravitasi, dan kedalaman.

SIMPULAN DAN DISKUSIDari hasil praktikum yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa tekanan hidrostatik berbanding lurus dengan kedalaman/ketinggian permukaan dan massa jenis zat cair yang dalam keadaan diam. Dimana dari grafik hubungan antara kedalaman dengan tekanan hidrostatik diperoleh tan =g dengan membuktikannya dengan mencari nilai tan yang harus sama dengan m (kemiringan grafik) berdasarkan data tekanan hidrostatik dan kedalaman pada data yang telah ditentukan dan penggunaan massa jenis zat tertentu, sehingga dengan tan =, diperoleh persamaan .A. SimpulanSimpulan berdasarkan rumusan masalah yang diajukan adalah,1. Konsep tekanan terutama berguna dalam membahas fluida. Dari fakta eksperimental ternyata fluida memberikan tekanan ke semua arah. Di setiap titik pada fluida yang diam, besarnya tekanan air dari seluruh arah tetap sama. Ketika fluida (zat cair) dalam keadaan tenang, fluida akan memberikan gaya yang tegak lurus ke seluruh permukaan kontaknya, seperti dinding bejana atau benda yang tercelup dengan fluida. Ketika fluida secara keseluruhan berada pada keadaan tenang, molekul-molekul yang menyusunnya tetap bergerak dimana gaya yang diberikan fluida adalah akibat tumbukan molekul-molekul dengan lingkungannya. Sifat penting lain lainnya dari fluida yang berada dalam keadaan diam adalah bahwa gaya yang disebabkan oleh tekanan fluida selalu bekerja tegak lurus terhadap permukaan yang bersentuhan dengannya. Jika ada komponen gaya yang sejajar dengan permukaan yang bersentuhan dengannya, maka menurut hukum Newton ketiga, permukaan akan memberikan gaya kembali pada fluida yang juga akan memiliki komponen sejajar dengan permukaan. Komponen seperti ini akan menyebabkan fluida mengalir, berlawanan dengan asumsi kita bahwa fluida tersebut diam. Dengan demikian gaya yang disebabkan tekanan selalu tegak lurus terhadap permukaan.

2. Dari hasil pengamatan, diperoleh hubungan antara ketinggian permukaan/kedalaman zat cair dengan tekanan hidrostatik yaitu semakin tinggi atau besar kedalaman, maka sekakin besar pula hasil perhitungan tekanan hidrostatiknya dan begitu pula sebaliknya. Jika kedalamannya rendah, maka tekanan hidrostatik yang diperoleh juga rendah. Maka dapat disimpulkan bahwa kedalaman berbanding lurus dengan tekanan hisrostatik dimana h~P.3. Dari hasil pengamatan, diperoleh hubungan antara massa jenis zat cair dengan tekanan hidrostatik yaitu semakin tinggi atau besar massa jenis zat cair, maka sekakin besar pula hasil perhitungan tekanan hidrostatiknya dan begitu pula sebaliknya. Jika massa jenis zat cairnya kecil, maka tekanan hidrostatik yang diperoleh juga kecil. Maka dapat disimpulkan bahwa massa jenis zat cair berbanding lurus dengan tekanan hisrostatik dimana ~P.4. Prinsip percobaan tekanan hidrostatik adalah dimana jika suatu fluida (zat cair) yang dalam praktikum ini berada/ditekan dalam gelas kimia dengan dengan ketinggian/kedalaman dan massa jenis tertentu, akan menyebabkan tekanan yang disebarkan ke segala arah pada ujung pipa U yang berhubungan langsung dengan selang plastik sehingga terjadi perubahan ketinggian permukaan zat cair pada kedua tabung pipa U dimana kedalaman di dalam zat cair pada gelas kimia sesuai teori sama dengan yang ditunjukkan oleh selisish ketinggian zat cair pada pipa U. Sehingga tekanan hidrostatik berhubungan dengan kedalaman h dan massa jenis .B. DiskusiDiskusi yang kami lakukan berupa saran untuk asisten, dosen, dan laboratorium ,1. Saran bagi asistenKepada asisten kami menyarankan agar lebih memperhatikan keadaan praktikan. Asisten hendaknya tahu dengan jelas apa yang harus dilakukan praktikan di dalam praktikum seperti penyediaan alat dan bahan maupun cara penggunaan alat ukur yang benar sehingga tidak menyebabkan adanya kesalahan pada data yang diperoleh oleh praktikan yang menyebabkan berhasil atau tidaknya suatu praktikum.2. Saran bagi dosen Kepada dosen hendaknya membimbing lebih baik kepada para asisten akan bagaimana cara membimbing praktikannya dalam melakukan suatu praktikum sesuai dengan aturan-aturan yang ada.3. Saran bagi laboratoriumKepada laboratorium maupun petugas yang menyediakan alat dan bahan dalam praktikum hendaknya mengawasi dan memperhatikan alat-alat ukur atau kelengkapan yang ada di dalam laboratorium karena masih banyak dari alat tersebut yang sudah rusak yaitu memiliki kesalahan bersistem bahkan tak dapat/layak untuk digunakan lagi.

DAFTAR RUJUKAN

Giancoli, Douglas C. 2001. FISIKA Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: ErlanggaSerway, Raymond A. dan Jewett, John W. 2009. FISIKA untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Salemba TeknikaYoung, Hugh D dkk. 2002. FISIKA UNIVERSITAS Edisi Kesepuluh Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Wahdini Ramli Unit 6-Tekanan Hidrostatik

Documents

Transcript of Wahdini Ramli Unit 6-Tekanan Hidrostatik