Dalam tulisan ini saya akan mencoba melogika
atau menalar bagaimana persamaan tekanan hidrostatis diperoleh. Sekarang
mari kita bayangkan sebuah benda berbentuk persegi panjang yang memiliki
panjang dan lebar, tentu sekarang kita tahu bahwa persegi panjang tersebut
memiliki sebuah luas sebesar A. Persegi panjang tersebut berada di dalam air
dengan kedalaman h dari permukaan air,
seperti gambar di bawah ini
Kita asumsikan molekul air tersebar secara merata,
molekul air memiliki massa jenis r sehingga molekul air memiliki massa dan
volume. Sekarang kita lihat benda berbentuk persegi tersebut, benda tersebut
mendapat tekanan sebesar luas permukaannya yaitu seluas A, tekanan pada benda
dikarenakan gaya berat molekul air yang berada di atas benda.
Jika kita lihat, bagian atas benda akan membentuk
sebuah bangun balok dengan luas alas A dan tinggi h, dengan adanya luas dan
tinggi maka volume bangun balok tersebut dapat diketahui. Bangun balok tersebut
berisi molekul-molekul air yang memberikan gaya kepada benda. Jika kita uraikan dengan persamaan tekanan pada zat
padat, maka dapat kita tuliskan sebagai berikut
Dimana F merupakan jumlah gaya berat molekul-molekul
air yang berada di atas benda, dan A adalah luas benda. Gaya berat (w)
bergantung pada massa (m) dan percepatan gravitasi (g). Massa molekul air dapat
diperoleh dari persamaan massa jenis air , sehingga persamaan di atas dapat kita tuliskan lagi
menjadi
Sedangkan volume adalah hasil perkalian luas benda
dengan tinggi/kedalaman (h), sehingga persamaan tersebut menjadi
Dari persamaan tekanan pada zat padat, kita dapat
menurunkan persamaan tekanan hidrostatis. Benda yang berada di dalam air
seperti sebuah benda dengan luas permukaan (A) yang mendapat gaya tekan (F)
dari molekul-molekul air yang berada di atasnya.
Dalam kedalam yang sama apakah benda dengan ukuran
yang berbeda akan mendapatkan tekanan yang berbeda? Jawabannya tidak. Benda dengan
ukuran yang berbeda dalam kedalaman yang sama akan mendapatkan tekanan
hidrostatis yang sama. Karena tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh massa jenis
air, percepatan gravitasi, dan kedalaman benda.
Jika kita logika, benda yang kecil akan mempunyai luas
yang kecil pula, sehingga jumlah molekul air yang memberikan gaya tekan ke
benda juga akan sedikit. Sedangkan benda yang besar akan memiliki luas yang
lebih besar, sehingga jumlah molekul air yang menekan benda semakin banyak dan
menghasilkan gaya tekan semakin besar pula.
Dari analogi tersebut kita mengetahui bahwa jika luas
benda semakin kecil maka gaya tekan yang diterima benda juga semakin kecil,
begitu juga sebaliknya jika luas benda semakin besar maka gaya tekan yang
diterima benda juga semakin besar. Sekarang kita mengetahui bahwa hubungan
antara luas (besar) benda dengan gaya tekan adalah sebanding, dengan hubungan
seperti itu maka nilai tekanan hidrostatis akan tetap atau tidak berubah.
Demikian pendapat saya dalam melogika tekanan
hidrostatis, semoga bermanfaat dan mohon maaf jika terdapat kesalahan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar