Rumus untuk tekanan hidrostatik adalah P = ρgh , ini menyatakan bahawa semakin besar jarak antara titik pengukuran dengan permukaan air, semakin besar tekanan hidrostatik pada titik itu.
Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang diberikan oleh cecair ke semua arah pada objek kerana daya graviti. Tekanan hidrostatik akan meningkat dengan peningkatan kedalaman yang diukur dari permukaan cecair.
Perkara yang perlu dipertimbangkan dalam Tekanan Hidrostatik ialah ketumpatan cecair yang memukul objek. Contoh yang sering digunakan ialah air dan minyak. Air mempunyai ketumpatan 1 g / cm2 atau 1000 kg / m2 dan ketumpatan 0.8 g / cm2 atau 800 kg / m2 minyak.
Oleh kerana daya graviti, berat zarah-zarah air akan menekan zarah-zarah di bawahnya, kemudian zarah-zarah air di bawah akan saling menekan ke dasar air sehingga tekanan di bawah akan lebih besar daripada tekanan atas.
Jadi, semakin dalam kita menyelam dari permukaan air, semakin banyak isipadu air yang berada di atas kita dengan permukaan air sehingga tekanan yang diberikan oleh air ke atas badan kita (tekanan hidrostatik) akan menjadi lebih besar.
Formula Tekanan Hidrostatik
Tekanan hidrostatik tidak dipengaruhi oleh berat air, luas permukaan air atau bentuk kapal air. Tekanan hidrostatik menekan ke semua arah. Unit tekanan adalah Newton per meter kuasa dua (N / m2) atau Pascal (Pa).
Formula tekanan hidrostastik adalah:
Ph = ρgh
- P h = Tekanan Hidrostatik (N / m2 atau Pa) >> 1 atm = 1 Pa
- ρ = ketumpatan (km / m3)
- g = Gaya graviti (m / s2)
- h = kedalaman objek dari permukaan cecair (m)
- P h = ρgh + P
- P = Tekanan udara luar (1 atm atau 76 cm Hg)
Semakin besar jarak antara titik pengukuran dan permukaan air, semakin besar tekanan hidrostatik pada ketika itu. Ini dapat dilihat pada gambar di bawah di mana semakin besar aras air, semakin besar tekanan hidrostatik di dasar kapal.
Baca juga: Formula Segitiga Pascal [PENUH] dan Masalah ContohAkibatnya, air akan mengalir lebih jauh di dalam kapal di sebelah kanan kerana tekanannya lebih tinggi daripada kapal di sebelah kiri.
Rumus untuk tekanan hidrostatik di atas digunakan untuk mencari nilai tekanan hidrostatik dalam bejana tertutup (contohnya: tekanan pada titik tertentu pada air dalam botol tertutup, tangki air atau tong air tertutup).
Untuk mengira jumlah tekanan pada titik di bawah permukaan air di kawasan terbuka, seperti tasik dan laut dan semua bekas / kontena terbuka, perlu menambahkan jumlah tekanan atmosfera ke dalam pengiraan.
Oleh itu, jumlah tekanan hidrostatik pada keadaan terbuka sama dengan tekanan hidrostatik air pada ketika itu ditambah dengan jumlah tekanan yang bertindak pada permukaan air yang dirumuskan oleh:
Di mana P atm adalah tekanan atmosfera (tekanan atmosfera di permukaan laut P atm = 1.01 × 105 Pa)
Prinsip formula tekanan hidrostatik
Untuk lebih memahami prinsip formula tekanan hidrostatik, pertimbangkan gambaran berikut.
- Jumlah tekanan yang diterima oleh pemancing sama dengan tekanan atmosfera (jika anda selalu menerima tekanan atmosfera setiap saat), sehingga P 1 = P atm
- Tekanan total yang diterima oleh penyelam caped kuning adalah tekanan atmosfera ditambah tekanan hidrostatik pada kedalaman h2, sehingga P 2 = ρgh 2 + P atm
- Tekanan total yang diterima oleh penyelam bertopi merah adalah tekanan atmosfera ditambah tekanan hidrostatik pada kedalaman h3, sehingga P 3 = ρgh 3 + P atm
Oleh kerana h 3 > h 2 , maka P 3 > P 2
Contoh Masalah Tekanan Hidrostatik
Contoh Masalah 1
Seekor ikan yang berenang di akuarium. Ikan itu terletak 50 cm dari permukaan akuarium. Apakah tekanan hidrostatik yang diterima oleh ikan?
(ketumpatan air = 1000 kg / m3 dan pecutan kerana graviti 10 m / s2)
Penyelesaian:
Dikenali:
- h = 50 cm = 0.5 m
- ρ = 1000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Dikehendaki : Ph?
Jawapan:
- Ph = ρ.gh
Ph = 1000 x 10 x 0.5
Ph = 5000 Pa.
Oleh itu, tekanan hidrostatik yang diterima oleh ikan adalah 5000 pascal.
Contoh Masalah 2
Seorang penyelam sedang melakukan penyelaman pada kedalaman 10 m di bawah permukaan air. Sekiranya ketumpatan air adalah 1.000 kg / m3 dan pecutan akibat graviti adalah 10 m / s2, cari dan tentukan tekanan hidrostatik yang dialami oleh penyelam!
Penyelesaian:
Dikenali:
- h = 10 m
- ρ = 1,000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Ditanya 😛 =… ..?
Jawapan:
- P = ρ. g. h
- P = 1,000. 10. 10
- P = 100,000 N / m2
Jadi, tekanan hidrostatik yang anda alami ialah = 100,000 N / m2
Contoh masalah 3
Seekor ikan berada di tempat mandi air seperti gambar berikut:
Sekiranya ketumpatan air adalah 1.000 kg / m3 dan pecutan akibat graviti adalah 10 N / kg, tekanan hidrostatik yang diterima oleh ikan adalah….?
A. 6,000 N / m2
B. 8,000 N / m2
C. 10,000 N / m2
D. 14,000 N / m2
Penyelesaian:
Ingat! Kedalaman diukur dari permukaan cecair.
Dikenali:
Mencari kedalaman (h)
h = 140cm - 60cm = 80cm = 0.8 cm
Dikehendaki: Tekanan Hidrostatik (Ph)?
Jawapan:
- PH = ρ gh
= 1,000 X 10 X 0,8
PH = 8,000 N / m2
Jawapan: B
Contoh Masalah 4
Tekanan atmosfera permukaan laut ialah 1.01 x 105 Pa. mengapa kita tidak merasakan tekanan atmosfera menekan badan kita?
a) Daya tarikan graviti menghilangkan tekanan perasaan
b) Kami telah terbiasa dengan tekanan atmosfera sejak kami dilahirkan
c) Cecair di dalam badan kita keluar dari badan dengan daya yang sama
d) Jumlah tekanan atmosfera dianggap sifar kerana graviti
Penyelesaian:
Jawapan yang betul ialah C.
Darah dan cecair di dalam tubuh manusia memberikan tekanan yang sama dengan tekanan atmosfera di luar badan. Kerana tekanan yang menekan ke luar dalam badan sama dengan tekanan atmosfera yang menekan badan, kita tidak merasakan tekanan atmosfera pada tubuh kita
Ini adalah penjelasan formula tekanan hidrostatik dan contoh penerapan formula. Semoga bermanfaat.