Bank Soal Fisika SMA Hukum-Hukum Fluida Statik

Diketahui:

Massa jenis air $\rho_1=1$ g/cm³

Massa jenis alkohol $\rho_2=0,8$ g/cm³

Ketinggian alkohol h₂ = 20 cm

Ditanya:

Perbedaan ketinggian permukaan alkohol dan air $\Delta h$ = ?

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.

Hukum pokok hidrostatik yang menyatakan bahwa semua titik yang terletak pada bidang datar yang sama di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan mutlak yang sama. Berdasarkan konsep hidrostatik berlaku suatu kesetimbangan hidrostatik yang menyatakan bahwa jika suatu pipa terbuka terhubung dengan cairan yang sama, maka cairan tersebut akan naik dan mengisi setiap ruang pada pipa terbuka dengan ketinggian yang sama karena memiliki tekanan yang sama di semua titik. Namun, jika pada dalam pipa terbuka seperti pipa U diberi cairan yang berbeda, maka ketinggian cairan pada kedua lengan pipa tidak sama dan menghasilkan perbedaan ketinggian.

Sesuai dengan hukum pokok hidrostatika, tekanan hidrostatis di lengan pipa kanan (1) pipa U adalah sama dengan tekanan hidrostatis di lengan pipa kiri (2) pipa U.

$P_1=P_2$

$\rho_1gh_1=\rho_2gh_2$

Mula-mula menentukan ketinggian air di pipa U

$\rho_1gh_1=\rho_2gh_2$

karena keduanya memiliki percepatan gravitasi yang sama maka percepatan gravitasi di ruas kiri dan kanan dapat dicoret.

$\rho_1h_1=\rho_2h_2$

$\left(1\right)h_1=\left(0,8\right)\left(20\right)$

$h_1=\frac{\left(0,8\right)\left(20\right)}{\left(1\right)}$

$h_1=16$ cm

Maka,selanjutnya menghitung perbedaan ketinggian permukaan alkohol dan air pada kedua lengan pipa U

$\Delta h=h_2-h_1$

$\Delta h=20-16$

$\Delta h=4$ cm

Jadi, perbedaan ketinggian permukaan alkohol dan air adalah 4 cm.