LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA TEKANAN HIDROSTATIK

LAPORAN PRAKTIKUM

MATA KULIAH FLUIDA

“TEKANAN HIDROSTATIK”

 

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK 4

1.      Rita Nur Saidah                       (13030654044)

2.      Laras Desy Setiabudi              (13030654054)

3.      Yasinta Kuswinarto                 (13030654058)

4.      Raka Prasetyo                          (13030654063)

5.      Deviana Eka Ratna Safitri       (13030654066)

PENDIDIKAN IPA B 2013

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2015

TEKANAN HIDROSTATIK

ABSTRAK

Telah kami lakukan percobaan “Tekanan Hidrostatik” pada tanggal 29 April 2015 di Laboratorium Unesa yang bertujuan untuk menyelidiki pengaruh kedalaman selang air terhadap tekanan hidrostatik serta menyelidiki pengaruh posisi ujung selang terhadap tekanan hidrostatik. Metode yang kami gunakan adalah merangkai alat, memasukkan air ke dalam selang U, mengatur selang sesuai dengan jenis yang dimanipulasi serta mengukur perbedaan tekanan permukaan air (h) pada U-Manometer. Hasil yang diperoleh adalah untuk posisi ujung selang ke atas, diperoleh tekanan hidrostatik pada kedalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm sebesar 400N/m², 650N/m² dan 850N/m². Untuk posisi ujung selang ke bawah, diperoleh tekanan hidrostatik pada kedalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm sebesar 300N/m², 400N/m² dan 700N/m². Untuk posisi ujung selang ke samping, diperoleh tekanan hidrostatik pada kedalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm sebesar 250N/m², 500N/m² dan 700N/m². Ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa semakin dalam kedalamannya maka semakin besar tekanan hidrostatisnya. Namun posisi ujung selang berbeda berpengaruh dalam percobaan kami. Seharusnya diperoleh tekanan hidrostatik yang sama untuk kedalaman yang sama. Hal ini dikarenakan faktor kurang terampilnya praktikan, kurang teliti dalam membaca skala dan kurang teliti dalam mengukur kedalaman selang yang dimasukkan ke air.

Kata kunci : kedalaman selang, posisi ujung selang, tekanan hidrostatik

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang terjadi dibawah permukaan air (fluida statis). Selama ini kita tahu bahwa tekanan pada zat padat hanya ke arah bawah, hal ini berlaku jika tidak ada gaya dari luar. Hal ini berbeda dengan tekanan pada zat cair, tekanan pada zat cair menyebar ke segala arah. Adanya tekanan di dalam zat cair disebabkan oleh gaya gravitasi yang bekerja pada setiap bagian zat cair tersebut. Besar tekanan zat cair bergantung pada kedalaman zat cair, semakin dalam letak suatu bagian zat cair, akan semakin besar pula tekanan pada bagian itu. Pada percobaan ini yang akan dibahas adalah pengaruh kedalaman suatu benda terhadap tekanan hidrostatik serta pengaruh posisi ujung selang yang berbeda. Untuk menyelidiki hal tersebut, maka dilakukanlah percobaan “Tekanan Hidrostatik”.

B.     Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, dapat diambil suatu rumusan masalah sebagai berikut:

1.      Bagaimana pengaruh kedalaman selang air terhadap tekanan hidrostatik?

2.      Bagaimana posisi ujung selang yang berbeda terhadap tekanan hidrostatik ?

C.    Hipotesis

Berdasarkan rumusan masalah di atas, dapat diambil hipotesis adalah:

1.      Semakin dalam kedalaman selang air, maka tekanan hidrostatik akan semakin besar.

2.      Posisi ujung selang tidak mempengaruhi tekanan hidrostatik.

D.    Tujuan Percobaan

Tujuan pada percobaan ini yaitu :

1.      Menyelidiki pengaruh kedalaman selang air terhadap tekanan hidrostatik. 

2.      Menyelidiki pengaruh posisi ujung selang yang berbeda terhadap tekanan hidrostatik.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A.    Pengertian Tekanan Hidrostatik

Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau berpindah akibat pengaruh tekanan yang  sangat  kecil  atau  sedikit  saja.  Fluida  memiliki  dua  wujud  yaitu  cair  dan  gas. Komponen  yang  bekerja  pada  fluida  statis  adalah  gaya  angkat  ke  atas  dan  tekanan hidrostatis. Gaya angkat ke atas atau gaya apung (buoyancy) adalah resultan gaya yang dilakukan terhadap suatu benda oleh fluida statis tempat benda itu tercelup. Jadi, gaya angkat ke atas  dipengaruhi  oleh  volume  benda  yang  tercelup  ke  dalam  zat  cair.  Tekanan hidrostatis  adalah  tekanan  yang  terjadi  di  bawah  air.  Tekanan  ini  terjadi  karena adanya  berat  air  yang  membuat  cairan  tersebut  mengeluarkan  tekanan. Hubungan antara tekanan hidrostatik dengan gaya angkat terletak pada perbedaan  kedalaman  benda tercelup, dimana benda yang tercelup akan  mempengaruhi  perbedaan tekanan  hidrostatis  yang  dialami  benda, semakin  dalam  benda  tercelup  maka  semakin  besar  tekanan  hidrostatis  yang dialami benda.

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 di bawah ini :

Gambar Tekanan ke segala arah dan dipengaruhi oleh kedalaman benda

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

                                                          

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

B.     Aplikasi Tekanan Hidrostatik

Pengaruh tekanan hidrostatik memegang peranan penting dalam kehidupan sehari-hari yaitu sebagai berikut:

1.      Kapal Laut

Kapal laut dapat mengapung di permukaan air karena adanya rongga didalam tubuh kapal. Rongga yang berisi udara ini mampu memindahkan volume air yang cukup besar, Kapal akan mendapat gaya ke atas yang menyamai berat kapal. Gaya ke atas tersebut mampu menahan kapal laut tetap berada dipermukaan air. Bagaimana dengan paku ? Sebuah paku kecil akan mendapat gaya tekan ke atas yang lebih kecil daripada berat paku sehingga paku akan tenggelam.

2.      Kapal Selam

Kapal Selam adalah salah satu jenis kapal laut yang dapat mengapung, melayang, dan tenggelam. Bagaimanakah cara kerja kapal selam? Kapal selam memiliki rongga yang terletak di antaran lambung dalam dan lambung luar yang berfungsi sebagai jalan keluar masuk udara dan air.

3.      Hidrometer

Hidrometer adalah sebuah alat berbentuk tabung kaca yang alasnya diberi timbal dan berfungsi sebagai alat untuk menentukan massa jenis atau kepekatan suatu zat cair. Hidrometer berfungsi sebagai alat untuk menentukan massa jenis zat cair.

4.      Konstruksi Bangunan

Konstruksi bendungan dibuat sedemikian rupa, yaitu semakin ke bawah, bendungan dibuat semakin tebal/kuat karena untuk menahan tekanan yang semakin dalam semakin kuat.

5.      Pemasangan infus

Sebelum infus dipasang biasanya dilakukan pengukuran tekanan darah pasien. Hal ini dilakukan karena pemasangan infus harus memperhatikan tekanan darah pasien. Dimana tekanan infus harus lebih tinggi dari tekanan darah pasien agar cairan infusmengalir ke dalam tubuh pasien. Jika tekanan darah pasien lebih besar dari tekanan cairan infus maka yang terjadi darah pasien akan mengalir melalui selang infus menuju kantong infus.

 

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

A.    Alat dan Bahan

1.      Dasar statif                                       2 buah

2.      Batang statif pendek                         1 buah

3.      Batang statif panjang                        2 buah

4.      Balok pendukung                             1 buah

5.      Selang plastik lunak                          1 buah

6.      Pengukur tekanan air                        1 buah

7.      Pemegang U-Manometer                  1 buah

8.      Gelas kimia 1000 ml                         1 buah

9.      Pipa plastik                                       2 buah

10.  Siring/jarum suntik 50 ml                  1 buah

B.     Rancangan Percobaan

 

C.    Variabel dalam Percobaan

1.      Variabel manipulasi     : kedalaman selang air, posisi ujung selang

Definisi operasional     :

Kedalaman selang air didefinisikan sebagai dalamnya (panjang) selang air yang dimasukkan ke dalam gelas kimia yang berisi air, dimana kedalaman ini diukur dari permukaan air. Kedalaman selang air yang dimanipulasi ini memiliki besar yakni 3 cm, 6 cm dan 9 cm.

Posisi ujung selang didefinisikan sebagai posisi selang yang dimasukkan ke dalam gelas kimia berisi air, dimana posisi ujung selang ini dimanipulasi yakni ke atas, ke bawah dan ke samping.

2.      Variabel kontrol           : volume air, ketinggian air pada selang U

Definisi operasional     :

Volume air didefinisikan sebagai banyaknya air pada gelas kimia yang digunakan untuk mencelupkan selang air, dimana volume air sebesar 1000 ml.

Ketinggian air pada selang U dibuat sama selama percobaan yakni 5cm dengan keadaan air setimbang.

3.      Variablel respon           : perbedaan tekanan permukaan air (h)

Definisi operasional     :

Perbedaan tekanan permukaan air (h) diukur pada selang U setelah ujung selang yang lain dimasukkan ke dalam gelas kimia berisi air. Perbedaan tekanan permukaan air menunjukkan besarnya tekanan hidrostatis.

D.    Langkah Kerja

1.      Merangkai peralatan sesuai dengan percobaan

2.      Merakit U-Manometer

3.      Memasang balok pendukung pada statif dan memasang pengukur tekanan pada balok pendukung (kiri)

4.      Memasang selang air (kanan) pada pengukur tekanan air.

5.      Mengisi gelas kimia dengan air sebanyak 1000 ml dan menempatkan dibawah pengukur tekanan air

6.      Memasukkan air kedalam selang U yang tergantung di batang statif dengan menggunakan siring dan mengusahan agar posisi air seimbang.

7.      Mengatur posisi ujung selang ke atas dan memasukkannya ke dalam gelas kimia berisi air dengan kedalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm.

8.      Mengukur perbedaan tekanan permukaan air (h) dalam U-Manometer pada masing-masing kedalaman selang yang berbeda.

9.      Mengulangi langkah 7 dan 8 dengan posisi ujung selang ke bawah dan ke samping.

E.     Alur Kerja

 

BAB IV

DATA, ANALISIS, PEMBAHASAN

A.      Data

Adapun data hasil percobaan Tekanan Hidrostatik yaitu sebagai berikut:

Tabel Hasil Percobaan Tekanan Hidrostatik

No	Posisi ujung selang	Perbedaan ketinggian air untuk kedalaman (h ± 0,1) cm
		3	6	9
1	Ke atas	4,0	6,5	8,5
2	Ke bawah	3,0	4,0	7,0
3	Ke samping	2,5	5,0	7,0

B.       Analisis

Percobaan yang telah kami lakukan tentang “Tekanan Hidrostatik” dilakukan dengan  manipulasi kedalaman selang air yakni 3 cm, 6 cm dan 9 cm serta posisi ujung selang yakni posisi ke atas, ke bawah dan dan ke samping. Sehingga kami memperoleh perbedaan ketinggian permukaan air yang berbeda pada selang U.  Adapun hasilnya adalah sebagai berikut :

1.      Posisi ujung selang ke atas

No	Kedalaman (h ± 0,1) cm	Perbedaan ketinggian air (h ± 0,1) cm	Tekanan (P) N/m2
1	3	4,0	400
2	6	6,5	650
3	9	8,5	850

Pada posisi ujung selang ke atas dengan kedalaman selang 3 cm dieroleh perbedaan ketinggian air  sebesar 4,0 cm sehingga besar tekanan hidrostatiknya 400 N/m². Pada kedalaman selang 6 cm diperoleh ketinggian permukaan air sebesar 6,5 cm sehingga besar tekanan hidrostatiknya 650 N/m². Pada kedalaman selang 9 cm perbedaan ketinggian air sebesar  8,5 cm sehingga tekanan hidrostatiknya 850 N/m².

Berdasarkan data tersebut dapat dibuat grafik berikut ini :

Dari grafik tersebut dapat dijelaskan semakin besar kedalaman selang air maka semakin besar nilai tekanan hidrostatiknya.

2.      Posisi ujung selang ke bawah

No	Kedalaman (h ± 0,1) cm	Perbedaan ketinggian air (h ± 0,1) cm	Tekanan (P) N/m2
1	3	3,0	300
2	6	4,0	400
3	9	7,0	700

Pada posisi ujung selang ke atas dengan kedalaman selang 3 cm dieroleh perbedaan ketinggian air  sebesar 3,0 cm sehingga besar tekanan hidrostatiknya 300 N/m². Pada kedalaman selang 6 cm diperoleh ketinggian permukaan air sebesar 4,0 cm sehingga besar tekanan hidrostatiknya 400 N/m². Pada kedalaman selang 9 cm perbedaan ketinggian air sebesar  7,0 cm sehingga tekanan hidrostatiknya 700 N/m².

Berdasarkan data tersebut dapat dibuat grafik berikut ini :

Dari grafik tersebut dapat dijelaskan semakin besar kedalaman selang air maka semakin besar nilai tekanan hidrostatiknya.

3.      Posisi ujung selang ke samping

No	Kedalaman (h ± 0,1) cm	Perbedaan ketinggian air (h ± 0,1) cm	Tekanan (P) N/m2
1	3	2,5	250
2	6	5,0	500
3	9	7,0	700

Pada posisi ujung selang ke atas dengan kedalaman selang 3 cm dieroleh perbedaan ketinggian air  sebesar 2,5 cm sehingga besar tekanan hidrostatiknya 250 N/m². Pada kedalaman selang 6 cm diperoleh ketinggian permukaan air sebesar 5,0 cm sehingga besar tekanan hidrostatiknya 500 N/m². Pada kedalaman selang 9 cm perbedaan ketinggian air sebesar  7,0 cm sehingga tekanan hidrostatiknya 700 N/m².

Berdasarkan data tersebut dapat dibuat grafik berikut ini :

Dari grafik tersebut dapat dijelaskan semakin besar kedalaman selang air maka semakin besar nilai tekanan hidrostatiknya.

C.      Pembahasan

Berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan, diperoleh hasil bahwa terdapat pengaruh kedalaman selang air terhadap besarnya tekanan hidrostatik. Sesuai dengan hipotesis kami, jika semakin dalam kedalaman selang air maka tekanan hidrostatiknya akan semakin besar pula. Hal ini dapat dilihat pada data hasil percobaan kami yakni pada posisi selang ke atas dengan kedalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm memiliki tekanan hidrostatik berturut-turut sebesar 400 N/m², 650 N/m² dan 850 N/m². Kemudian pada posisi selang ke bawah dengan kedalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm memiliki tekanan hidrostatik berturut-turut sebesar 300 N/m², 400 N/m² dan 700 N/m². Selanjutnya pada posisi selang ke samping dengan kedalaman 3 cm, 6 cm dan 9 cm memiliki tekanan hidrostatik berturut-turut sebesar 250 N/m², 500 N/m² dan 700 N/m². Hasil ini juga sesuai dengan teori yang ada bahwasanya kedalaman atau ketinggian suatu benda di dalam zat cair mempengaruhi besarnya tekanan hidrostatis. Sesuai dengan persamaan P = ρgh, dimana P adalah tekanan hidrostatik, ρ adalah massa jenis zat cair, g adalah percepatan gravitasi dan h adalah ketinggian. Sehingga dari persamaan tersebut diketahui bahwa ketinggian sebanding dengan tekanan hidrostatik. Namun kita ketahui bahwa dalam memanipulasi kedalaman selang air adalah dengan rentang yang sama yakni sebesar 3 cm. Jadi, besarnya tekanan hidrostatik yang diperoleh seharusnya memiliki rentang yang sama sehingga pada grafik yang dibuat akan lurus. Tetapi hasil percobaan yang kami lakukan tidak demikian. Terdapat rentang yang tidak sama, ini dapat dilihat pada grafik percobaan yang tidak lurus. Hal ini dapat dikarenakan kurang telitinya praktikan dalam meletakkan selang pada kedalaman yang telah ditentukan serta kurang teliti dalam membaca skala.

Pada percobaan ini, kami juga memanipulasi posisi ujung selang yang dimasukkan ke dalam air. Hasil yang kami peroleh adalah pada kedalaman 3 cm, diperoleh tekanan hidrostatik pada posisi ujung selang ke atas, ke bawah dan ke samping berturut-turut sebesar 400 N/m², 300 N/m² dan 250 N/m². Pada kedalaman 6 cm, diperoleh tekanan hidrostatik pada posisi ujung selang ke atas, ke bawah dan ke samping berturut-turut sebesar 650 N/m², 400 N/m² dan 500 N/m². Pada kedalaman 9 cm, diperoleh tekanan hidrostatik pada posisi ujung selang ke atas, ke bawah dan ke samping berturut-turut sebesar 850 N/m², 700 N/m² dan 700 N/m². Dari hasil tersebut diketahui bahwa pada kedalaman yang sama diperoleh besar tekanan hidrostatis yang berbeda dengan memanipulasi ujung selang. Pada kedalaman 3 cm, diperoleh tekanan hidrostatik yang semakin rendah. Pada kedalaman 6 cm, diperoleh tekanan hidrostatik yang semakin rendah kemudian tinggi. Pada kedalaman 9 cm, diperoleh tekanan hidrostatik yang semakin rendah dan ada yang sama. Berdasarkan teori yang ada dijelaskan bahwa terjadinya tekanan hidrostatik disebabkan oleh zat cair itu sendiri, dimana di dalam zat cair yang diam tidak terjadi tegangan geser dan tekanan pada suatu titik didalam zat cair adalah sama besar ke segala arah. Sehingga seharusnya pada kedalaman 3 cm akan memiliki tekanan hidrostatik yang sama meskipun diubah-ubah posisi ujung selangnya. Begitu pula pada kedalaman 6 cm dan 9 cm. Jadi pada percobaan kami kurang sesuai dengan teori tersebut. Hal ini dikarenakan kurang terampilnya praktikan dalam menggunakan atau merangkai alat, kurang teliti dalam mengukur kedalaman selang air serta kurang teliti dalam membaca skala.

BAB VI

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang kami lakukan dapat disimpulkan sebagai berikut :

-          Semakin dalam kedalaman selang air maka semakin besar tekanan hidrostatisnya. Ini sesuai dengan teori yang ada. Namun, besarnya tekanan hidrostatis terdapat rentang yang tidak sama pada tiap kedalaman. Hal ini dikarenakan kurang telitinya praktikan dalam mengukur kedalaman selang air serta kurang teliti dalam membaca skala.

-          Posisi ujung selang yang berbeda mempengaruhi tekanan hidrostatik. Hal ini tidak sesuai dengan teori yang ada karena tekanan hidrosatati tidak dipengaruhi oleh posisi ujung selang melainkan massa jenis, percepatan gravitasi dan kedalaman/ketinggian.

B.     Saran

Setelah kami melakukan praktikum tentang “Tekanan Hidrostatik” kami menyarankan agar praktikan lebih teliti dalam mengukur kedalaman selang air ketikan dimasukkan ke dalam air. Praktikan juga harus teliti dalam membaca skala serta harus terampil dalam menggunakan dan merangkai peralatan yang digunakan.

DAFTAR PUSTAKA

       Firdaus, Rahmat. 2014. Tekanan Hidrostatik. [Online] http://www.rahmatfirdaus-pgsd.info/2014/10/tekanan-hidrostatis.html. Diakses pada tanggal 1 Mei 2015

        

       Amalia, Rohimah. Tanpa Tahun, Penerapan Tekanan Dalam Kehidupan Sehari-hari. [Online]      http://www.slideshare.net/rohimahamalia9/penerapan-tekanan-dalam-kehidupan-seharihari. Diakses pada tanggal 1 Mei 2015

Giancoli. 2001. Fisika Edisi ke-5 Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Tim. 2015. Panduan Praktikum Fluida. Surabaya : Pendidikan Sains