rbl hidrostatis bena - b3na.files. · pdf filetekanan hidrostatis. sifat zat cair yang dapat...

RBL Hidrostatik

Berlian N(20207032)‐Karyono(20207025)‐Sutisna(20207027)

I. Tujuan

Mempelajari gejala hidrostatik dalam hal ini sifat fluida yang meyebarkan tekanan ke segala

arah.

II. Alat dan Bahan

1. Satu set tabung pengukur tekanan hidrostatik

2. Air

3. Alat ukur (mistar, jangka sorong, meteran)

III. Teori Dasar

Dalam fluida, konsep tekanan memegang peranan yang penting. Fluida akan bergerak atau

mengalir karena adanya perbedaan tekanan pada dua bagian yang berbeda dalam fluida.

Tekanan didefinisikan gaya persatuan luas penampang. Jika gaya sebesar F bekerja secara

merata dan tegak lurus pada suatu permukaan yang luasnya A, maka tekanan P pada

permukaan itu dirumuskan:AFP = ……………………….. (1)

Nilai tekanan sebesar 1 N/m2 dapat dinyatakan sebagai 1 pascal (Pa). untuk kepentingan

praktis satuan tekanan biasanya dinyatakan dalam atmosfer (atm), cmHg atau bar. 1 atm =

76cmHg = 760 Torr = 101,325 kPa.

RBL Hidrostatik


Kita dapat membayangkan suatu zat cair itu terdiri dari lapisan‐lapisan, mulai dari lapisan

bawah pada dasar wadah, sampai lapisan atas pada permukaan zat cair . Setiap bagian lapisan

mengalami gaya gravitasi yang arahnya ke bawah. Oleh karena itu, setiap lapisan menekan

pada lapisan yang ada dibawahnya, akibatnya lapisan paling bawah mengalami tekanan yang

paling besar dan lapisan paling atas mengalami tekanan yang lebih kecil.

Tekanan di dalam zat cair di sebabkan oleh adanya gaya gravitasi yang bekerja pada tiap

bagian zat cair, besar tekanan itu bergantung pada kedalaman, makin dalam letak suatu

bagian zat cair, makin besar pada bagian itu

Tekanan di dalam fluida yang tidak bergerak yang diakibatkan oleh adanya gravitasi disebut

tekanan hidrostatis. Sifat zat cair yang dapat mengalir menyebabkan tekanan hidrostatis tidak

hanya terjadi pada bidang mendatar, melainkan pada setiap bidang. Setiap titik pada bidang

wadah mendapat tekanan dari zat cair di wadah itu. Takanan pada dinding wadah haruslah

berarah tegak lurus pada bidang tersebut.

Hukum pokok hidrostatika yaitu semua yang terletak pada bidang datar di dalam zat cair

yang sejenis memiliki tekanan yang sama. Secara matematis dapat di rumuskan :

penampangluasbendaberatP

..

=

AAhgP ρ

=

ghP ρ= ……………………………………………………………. (2)

Keterangan :

P = Tekanan hidrostatis (N/m2)

A = Luas penampang (m2)

ρ = massa jenis zat cair

h = kedalaman (m)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

RBL Hidrostatik


Pada kegiatan RBL ini, kami diminta untuk menunjukkan bahwa fluda memiliki sifat menyebarkan

tekanan ke segala arah dengan sama besar secara kuantitatif. Kelompok kami kesulitan untuk

merancang alat yang dapat mengukur tekanan hidrostatik secara langsung, oleh sebab itu kami

mencoba untuk melakukan pendekatan melalui penerapan Hukum Boyle.

Menurut hasil percobaan Boyle (1627 – 1691) diperoleh

bahwa pada suhu tetap volum gas berbanding terbalik

dengan tekanan yang diberikan , atau perkalian antara

volum dan tekanan gas selalu tetap jika suhu gas

dipertahankan tetap. Proses gas yang berlangsung pada

suhu tetap ini disebut proses isotermik.

Secara matematis hukum Boyle ditulis :

P.V = konstan, sehingga

P1 V1 = P2 V2 …………………………………………… (3)

Keterangan :

P1 = Tekanan awal gas hal ini sama dengan tekanan udara luar

V1 = Volume awal gas / udara

P2 = Tekanan akhir gas pada kedalaman zat cair tertentu

V2 = Volume gas / udara setelah mengalami perubahan tekanan

RBL Hidrostatik


Pengukuran P2 dapat pula kita dapatkan melalui perumusan tekanan hidrostatis, sebagai berikut :

Gambar 1.

Rancangan alat untuk membuktikan tekanan fluida ke diteruskan ke segala arah dengan sama besar.

Tabung air

Pipa pengukur Tekanan

Kran air

h

P

Bingkai Penyangga

A

B

C D

RBL Hidrostatik


IV. Prosedur Percobaan

A. Membuktikan bahwa tekanan ke segala arah sama besar

1. Rangkai / Set Alat seperti pada gambar 1

2. Tentukan volume pipa awal (V1) = 314 cm3 dan tekanan udara (P1) = 69,5 cmHg = 92659 Pa

3. Isilah tabung dengan air sampai ketinggian tertentu. Pastikan semua kran dalam keadaan

tertutup.

4. Buka kran A dan kran B, amati dan ukur perubahan volume air ∆V pada kran A dan kran B

5. Tentukan volume akhir pada pipa A dan B

6. Ulang percobaan tersebut dengan ketinggian berbeda .

7. Tentukan tekanan P pada pipa A dan B berdasarkan hukum Boyle dan Perumusan Tekanan

Hidrostatik

8. Plot grafik P terhadap 1/V untuk pipa A dan B.

B. Menentukan Tekanan Pada Ketinggian Yang Berbeda Pada Satu Pipa

1. Rangkai / Set Alat seperti pada gambar 1

2. Tentukan Volume Pipa awal (V1) = 314 cm2 dan tekanan udara (P1) = 69,5 cm Hg = 92659 Pa


tertutup.

4. Buka kran A, amati dan ukur perubahan volume air ∆V pada kran A

5. Tentukan volume akhir pada pipa A .


7. Tentukan tekanan P pada pipa A berdasarkan hukum Boyle

8. Plot grafik P terhadap 1/V untuk pipa A.

RBL Hidrostatik


C. Menentukan Tekanan Pada Ketinggian Yang Berbeda Pada Seluruh Pipa

1. Rangkai / set alat seperti pada gambar 1

2. Tentukan volume pipa awal (V1) = 314 cm2 dan tekanan udara (P1) = 69,5 cm Hg = 92659 Pa


tertutup.

4. Buka seluruh kran, amati dan ukur perubahan volume air ∆V pada tiap pipa

5. Tentukan volume akhir pada setiap pipa.


7. Tentukan tekanan P pada seluruh pipa berdasarkan hukum Boyle

8. Plot grafik P terhadap 1/V untuk seluruh pipa.

V. Asumsi Pada Saat Praktikum Berlangsung

Pada saat pengukuran berlangsung dianggap tidak terjadi perubahan suhu di dalam tiap pipa

(isotermik)

VI. Data Praktikum

Tekanan udara di lab fisika dasar ITB = 69,5 cmHg. Tekanan ini dijadikan sebagai acuan

Po = 69,5 cmHg = 92659 Pa

A. Membuktikan bahwa tekanan ke segala arah sama besar

No Kedalaman air H

(cm) hA (cm) hB (cm)

1 60 4,4 4,5

2 55 4 4

3 50 3,8 3,8

4 45 3,4 3,4

5 40 2,9 3

6 35 2,5 2,5

7 30 2 2

8 25 1,9 1,8

9 20 1,4 1,4

10 15 0,9 0,9

RBL Hidrostatik


hA = tinggi air pada pipa A

hB = tinggi air pada pipa B

Kedalaman pipa A = Kedalaman pipa B = H

B. Menentukan Tekanan Pada Ketinggian Yang Berbeda Pada Salah Satu Pipa

No Kedalaman air

(cm) hA (cm)

1 60 4,4

2 55 4

3 50 3,8

4 45 3,5

5 40 3,1

6 35 2,8

7 30 2,4

8 25 1,9

9 20 1,5

10 15 0,9

hA = tinggi air pada pipa A


No

Kedalaman air

dari dasar pipa A

dan pipa B (cm)

hA (cm) hB (cm) hC (cm) hD (cm)

1 60 3,9 3,9 3 2,8

2 58 3,5 3,5 2,8 2,6

3 56 3,2 3,3 2,5 2,3

4 54 3 3,1 2,4 2,2

5 52 2,8 2,8 2,1 2

6 50 2,5 2,5 2 1,7

7 48 2,4 2,5 1,7 1,5

8 46 2,3 2,4 1,7 1,5

9 44 2,3 2,3 1,4 1,2

10 42 1,6 1,6 1,1 1

∆HAC = beda kedalaman antara pipa A dan pipa C

RBL Hidrostatik


∆HAC =∆HBC = 15 cm

∆HAD =∆HBD = 30 cm

VII. Pengolahan Data

A. Membuktikan bahwa tekanan ke segala arah sama besar menggunakan hukum Boyle

No V1 (cm^3) P1 (cmHg) VA (cm^3) PA

(cmHg) VB (cm^3) PB (cmHg)

1 314 69,5 300,18 72,70 299,87 72,7749

2 314 69,5 301,44 72,40 301,44 72,3958

3 314 69,5 302,07 72,25 302,07 72,2453

4 314 69,5 303,32 71,95 303,32 71,9462

5 314 69,5 304,89 71,58 304,58 71,6495

6 314 69,5 306,15 71,28 306,15 71,2821

7 314 69,5 307,72 70,92 307,72 70,9184

8 314 69,5 308,03 70,85 308,35 70,7739

9 314 69,5 309,60 70,49 309,60 70,4868

10 314 69,5 311,17 70,13 311,17 70,1312

Menggunakan hukum hidrostatik

RBL Hidrostatik


No

Kedalaman

(cm)

H

hA (cm) hB (cm) VA (cm^3)

PA sblm

koreksi

(Pa)

PA sblm

koreksi(cmHg)

PA=P0+ρg(H‐

h) cmHg

1/VA

(cm^‐3)

PA=P0+ρg(H‐

h) cmHg

1 60 4,4 4,5 300,1840 5560 4,17034 73,67034 0,00333 73,67034

2 55 4 4 301,4400 5100 3,82531 73,32531 0,00332 73,32531

3 50 3,8 3,8 302,0680 4620 3,46528 72,96528 0,00331 72,96528

4 45 3,4 3,4 303,3240 4160 3,12026 72,62026 0,00330 72,62026

5 40 2,9 3 304,8940 3710 2,78273 72,28273 0,00328 72,28273

6 35 2,5 2,5 306,1500 3250 2,43770 71,93770 0,00327 71,93770

7 30 2 2 307,7200 2800 2,10017 71,60017 0,00325 71,60017

8 25 1,9 1,8 308,0340 2310 1,73264 71,23264 0,00325 71,23264

9 20 1,4 1,4 309,6040 1860 1,39511 70,89511 0,00323 70,89511

10 15 0,9 0,9 311,1740 1410 1,05759 70,55759 0,00321 70,55759

No Kedalaman

H (cm) hA (cm) hB (cm) VB (cm^3)

PB sblm

koreksi

(Pa)

PB sblm

koreksi(cmHg)

PA=P0+ρg(H‐

h) cmHg

1/VB

(cm^‐3)

PA=P0+ρg(H‐

h) cmHg

1 60 4,4 4,5 299,8700 5560 4,1703 73,6703 0,0033 73,6703

2 55 4 4 301,4400 5100 3,8253 73,3253 0,0033 73,3253

3 50 3,8 3,8 302,0680 4620 3,4653 72,9653 0,0033 72,9653

4 45 3,4 3,4 303,3240 4160 3,1203 72,6203 0,0033 72,6203

5 40 2,9 3 304,5800 3710 2,7827 72,2827 0,0033 72,2827

6 35 2,5 2,5 306,1500 3250 2,4377 71,9377 0,0033 71,9377

7 30 2 2 307,7200 2800 2,1002 71,6002 0,0032 71,6002

8 25 1,9 1,8 308,3480 2310 1,7326 71,2326 0,0032 71,2326

9 20 1,4 1,4 309,6040 1860 1,3951 70,8951 0,0032 70,8951

10 15 0,9 0,9 311,1740 1410 1,0576 70,5576 0,0032 70,5576

RBL Hidrostatik


Grafik hubungan tekanan gas terhadap I/Volum gas , berdasarkan hukum Boyle

RBL Hidrostatik


Grafik tekanan hidrostatik terhadap 1/volum gas menggunakan perumusan tekanan

hidrostatis

RBL Hidrostatik


Dari grafik tekanan terhadap 1/volum, didapatkan nilai R 2 mendekati nilai 1, yang

menandakan grafik hubungan tekanan terhadap 1/volum mendekati grafik fungsi linear.

Adanya penyimpangan dimungkinkan karena keterbatasan pengamat saat menentukan

pengukuran tinggi air pada pipa, yang disebabkan bentuk pipa / selang udara yang

melengkung

Dari grafik tekanan terhadap 1/volum berdasarkan hukum Boyle dan perumusan tekanan

hidrostatik tidak jauh berbeda, sehingga hukum Boyle dapat diterapkan pada percobaan ini.

B. Menentukan Tekanan Pada Ketinggian Yang Berbeda Pada Salah Satu Pipa

No kedalaman(cm) hA (cm) V1 (cm^3) P1 (cmHg) VA (cm^3) PA (cmHg)

1 60 4,4 314 69,5 300,1840 72,6987

2 55 4 314 69,5 301,4400 72,3958

3 50 3,8 314 69,5 302,0680 72,2453

4 45 3,5 314 69,5 303,0100 72,0207

5 40 3,1 314 69,5 304,2660 71,7234

6 35 2,8 314 69,5 305,2080 71,5021

7 30 2,4 314 69,5 306,4640 71,2090

8 25 1,9 314 69,5 308,0340 70,8461

9 20 1,5 314 69,5 309,2900 70,5584

10 15 0,9 314 69,5 311,1740 70,1312

RBL Hidrostatik



No kedalaman(cm) hA (cm) V1 (cm^3) P1 (cmHg) VA (cm^3) PA (cmHg)

1 60 3,9 314 69,5 301,7540 72,3204995

2 58 3,5 314 69,5 303,0100 72,0207254

3 56 3,2 314 69,5 303,9520 71,7975207

4 54 3 314 69,5 304,5800 71,6494845

5 52 2,8 314 69,5 305,2080 71,5020576

6 50 2,5 314 69,5 306,1500 71,2820513

7 48 2,4 314 69,5 306,4640 71,2090164

8 46 2,3 314 69,5 306,7780 71,136131

9 44 2,3 314 69,5 306,7780 71,136131

10 42 1,6 314 69,5 308,9760 70,6300813

No kedalaman(cm) hB (cm) V1 (cm^3) P1 (cmHg) VB (cm^3) PB (cmHg)

1 60 3,9 314 69,5 301,7540 72,3205

2 58 3,5 314 69,5 303,0100 72,0207

3 56 3,3 314 69,5 303,6380 71,8718

4 54 3,1 314 69,5 304,2660 71,7234

5 52 2,8 314 69,5 305,2080 71,5021

6 50 2,5 314 69,5 306,1500 71,2821

7 48 2,5 314 69,5 306,1500 71,2821

8 46 2,4 314 69,5 306,4640 71,2090

9 44 2,3 314 69,5 306,7780 71,1361

10 42 1,6 314 69,5 308,9760 70,6301

RBL Hidrostatik


No kedalaman(cm) hC (cm) V1 (cm^3) P1 (cmHg) VC (cm^3) PC (cmHg)

1 45 3 314 69,5 304,5800 71,6495

2 43 2,8 314 69,5 305,2080 71,5021

3 41 2,5 314 69,5 306,1500 71,2821

4 39 2,4 314 69,5 306,4640 71,2090

5 37 2,1 314 69,5 307,4060 70,9908

6 35 2 314 69,5 307,7200 70,9184

7 33 1,7 314 69,5 308,6620 70,7019

8 31 1,7 314 69,5 308,6620 70,7019

9 29 1,4 314 69,5 309,6040 70,4868

10 27 1,1 314 69,5 310,5460 70,2730

RBL Hidrostatik


No kedalaman(cm) Hd(cm) V1 (cm^3) P1 (cmHg) VD (cm^3) PD (cmHg)

1 30 2,8 314 69,5 305,2080 71,5021

2 28 2,6 314 69,5 305,8360 71,3552

3 26 2,3 314 69,5 306,7780 71,1361

4 24 2,2 314 69,5 307,0920 71,0634

5 22 2 314 69,5 307,7200 70,9184

6 20 1,7 314 69,5 308,6620 70,7019

7 18 1,5 314 69,5 309,2900 70,5584

8 16 1,5 314 69,5 309,2900 70,5584

9 14 1,2 314 69,5 310,2320 70,3441

10 12 1 314 69,5 310,8600 70,2020

RBL Hidrostatik


VIII. Pembahasan

Kelinieran grafik merupakan dampak dari asumsi bahwa PV = konstan, sehinga tinggi

kolom udara dapat digunakan untuk mengukur tekanan pada pipa (akibat perbedaan

ketinggian zat cair)

Pada percobaan A, terbukti bahwa di

dalam fluida tekanan diteruskan ke

segala arah dengan sama besar.

Percobaan A dan B, ternyata tinggi kenaikan air

pada pipa A tidak jauh berbeda. Hal ini

menandakan tekanan yang dialami oleh pipa A

nilainya sama pada saat pipa B dalam keadaan

tertutup maupun terbuka. Secara matematis

dapat ditulis PH = PA= PB.

Pada percobaan C, dapat dilihat secara langsung bahwa semakin dalam, tekanan hidrostatis

semakin besar.

RBL Hidrostatik


IX. Saran

a. Agar pengukuran volum pada tiap pipa lebih akurat, usahakan agar pipa lurus sesuai

dengan gambar rancangan alat.

b. Agar praktikum ini tidak memerlukan banyak air, pakailah pipa yang lebih kecil, namun

memiliki kolom udara yang cukup besar agar gejala yang diharapakan dapat terlihat.

c. Bila terjadi kebocoran di salah satu pipa A dan B, menyebabkan ketinggian air pada

kedua pipa ini tidak sama, oleh sebab itu pastikan terlebih dahulu alat dalam kondisi

yang baik.

d. Pada saat menggunakan alat ini, harus dipastikan bahwa tidak terjadi kebocoran pada

salah satu pipa. Demikian pula tidak ada kebocoran sehingga udara yang berada pada

pipa jumlahnya selalu dapat dianggap konstan

Tim RBL Hidrostatik (ki‐ka) : Sutisna ‐ Karyono ‐ Berlian

RBL Hidrostatik


DAFTAR PUSTAKA

1. Giancoli C.Douglass (2001), Fisika Jilid 1(terjemahan), edisi kelima, Erlangga.

2. Tipler (2005), Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid 1 (terjemahan), edisi 3, Erlangga

3. Halliday Resnick, (1985), Fisika Jilid 1(terjemahan), edisi 3, Erlangga

4. Modul Praktikum, (2002), Fisika Dasar I, Laboratorium Fisika Dasar, Departemen Fisika ITB

Bandung.

rbl hidrostatis bena - b3na.files. · pdf filetekanan hidrostatis. sifat zat cair yang dapat...

Documents