Tekanan Hidrostatik
Fluida apa pun mendorong lebih keras semakin dalam Anda berada, karena pada kedalaman yang lebih besar ada lebih banyak fluida yang menumpuk di atasmu, menambahkan beratnya. Tekanan ini hanya bergantung pada seberapa dalam Anda berada dan jenis fluidanya — tidak masalah apakah wadahnya lebar, sempit, atau bentuknya aneh.
Rumus
P = ρ · g · h
- P — tekanan (Pa): dorongan tambahan yang diberikan fluida pada kedalaman itu
- ρ — massa jenis (kg/m³): seberapa banyak massa yang terkemas dalam setiap meter kubik fluida
- g — percepatan gravitasi (m/s²): seberapa kuat gravitasi menarik, sekitar 9,8 di dekat permukaan Bumi
- h — kedalaman (m): seberapa jauh Anda berada di bawah permukaan fluida
Contoh yang diselesaikan
Air memiliki massa jenis 1000 kilogram per meter kubik. Berapa besar tekanan yang ditambahkan oleh 0,5 meter air, dengan gravitasi 9,8?
- ρ = 1000 kg/m³
- g = 9.8 m/s²
- h = 0.5 m
- P = ρ · g · h
- P = 1000 kg/m³ · 9.8 m/s² · 0.5 m
P = 4900 Pa
Uji diri Anda
Menggunakan air yang sama, berapa tekanan yang ditambahkan oleh kedalaman 1,0 meter alih-alih 0,5 meter?
- Jawaban benar: 9800 Pa
- 4900 Pa
- 2450 Pa
Benar! Menggandakan kedalaman menggandakan tekanan: 1000 kg/m³ × 9,8 m/s² × 1,0 m = 9800 Pa.
Sebuah bak lebar dan sebuah tabung sempit sama-sama diisi air hingga kedalaman yang sama. Mana yang memiliki tekanan lebih besar di dasarnya?
- tabung sempit
- bak lebar
- Jawaban benar: sama saja
Tepat sekali! Tekanan hanya bergantung pada kedalaman dan massa jenis, bukan pada bentuk atau lebar wadah.
Di mana Anda melihatnya
Bendungan gravitasi dari beton dibangun dengan bagian dasar yang jauh lebih tebal daripada bagian atasnya, karena air mendorong semakin keras semakin dalam ia berada — setiap 10 meter kedalaman air menambah sekitar 98000 pascal, kira-kira satu atmosfer tambahan yang penuh. Penyelam merasakan hukum yang sama sebagai nyeri di telinga jauh sebelum hal lain: turun hanya beberapa meter di kolam renang pun, tekanan tambahannya sudah terasa di gendang telinga.
Kesalahan umum
Dugaan yang alami adalah bahwa kolom air yang lebih lebar pasti mendorong lebih keras pada dasarnya — ada lebih banyak air yang membebani dari atas. Padahal, tekanan pada kedalaman tertentu identik antara bak yang lebar dan tabung tipis yang diisi hingga ketinggian yang sama: P = ρ · g · h tidak memuat lebar, tidak memuat bentuk wadah, tidak memuat volume total. Kesalahan kedua adalah mengharapkan tekanan tumbuh mengikuti kuadrat kedalaman — pertumbuhannya linier, sehingga menggandakan kedalaman tepat menggandakan tekanan.
Bagaimana ini terhubung
Yang melakukan dorongan itu hanyalah berat fluida yang menumpuk di atasnya — gravitasi yang sama yang mengatur jatuh bebas, kini menekan ke samping maupun ke bawah. Inilah fondasi seluruh unit fluida: Hukum Pascal menanyakan apa yang terjadi bila tekanan seperti itu diterapkan pada fluida tertutup lalu dipampatkan, dan Prinsip Archimedes tumbuh dari selisih kedalaman antara dasar sebuah benda dan bagian atasnya.