Bank Soal Fisika SMA Hukum-Hukum Fluida Statik

Diketahui:

Ketinggian raksa $h_{\text{raksa}}$ = 6 cm = 0,06 m

Ketinggian gliserin $h_{\text{gliserin}}$ = 10 cm = 0,1 m

Ketinggian minyak $h_{\text{minyak}}$ = 3 cm = 0,03 m

Massa jenis raksa $\rho_{\text{raksa}}$ = 13,6 g/cm³ = 13.600 kg/m³

Massa jenis gliserin $\rho_{\text{gliserin}}$ = 1,3 g/cm³ = 1.300 kg/m³

Massa jenis minyak $\rho_{\text{minyak}}$ = 0,8 g/cm³ = 800 kg/m³

Tekanan atmosfer $P_{\text{atm}}$ = 10⁵ Pa = 100.000 Pa

Percepatan gravitasi g = 10 m/s²

Ditanya:

Tekanan mutlak di dasar gelas ukur $P_{\text{mutlak}}$ = ?

Dijawab:

Tekanan hidrostatik merupakan tekanan zat cair yang disebabkan oleh berat zat cair itu sendiri dan dinyatakan dengan persamaan:

$P_{\text{h}}=\rho gh$

Tekanan hidrostatik tidak dipengaruhi oleh bentuk wadah dan luas permukaan wadah. Tekanan hidrostatik dipengaruhi oleh massa jenis zat cair dan kedalaman zat cair dihitung dari permukaan.

Sedangkan tekanan mutlak adalah tekanan hidrostatik zat cair pada kedalaman tertentu dan dirumuskan dengan

$P_{\text{mutlak}}=P_0+\rho gh$

dengan $P_0$ adalah tekanan udara luar atau tekanan atmosfer.

Dengan demikian untuk menentukan tekanan mutlak, terlebih dahulu menghitung tekanan total di dasar gelas ukur dengan menjumlahkan setiap tekanan dari masing-masing cairan dihitung dari cairan dari permukaan

$P_{\text{h}\ \text{(total)}}=P_{\text{h (minyak)}}+P_{\text{h (gliserin)}}+P_{\text{h (raksa)}}$

$P_{\text{h}\ \text{(total)}}=\rho_{\text{minyak}}gh_{\text{minyak}}+\rho_{\text{gliserin}}gh_{\text{gliserin}}+\rho_{\text{raksa}}gh_{\text{raksa}}$

$P_{\text{h}\ \text{(total)}}=\left(800\right)\left(10\right)\left(0,03\right)+\left(1.300\right)\left(10\right)\left(0,1\right)+\left(13.600\right)\left(10\right)\left(0,06\right)$

$P_{\text{h}\ \text{(total)}}=240+1.300+8.160$

$P_{\text{h}\ \text{(total)}}=9.700$ N/m²

$P_{\text{h}\ \text{(total)}}=9.700$ Pa

Sehingga

$P_{\text{mutlak}}=P_0+\rho gh$

$P_{\text{mutlak}}=P_0+P_{\text{h}\ \text{(total)}}$

$P_{\text{mutlak}}=100.000+9.700$

$P_{\text{mutlak}}=109.700$ Pa

$P_{\text{mutlak}}=109,7$ kPa

Jadi, tekanan mutlak di dasar gelas ukur adalah 109,7 kPa