Modul ini membahas tentang tekanan hidrostatis berdasarkan model pembelajaran based learning. Modul ini berisi pengertian tekanan hidrostatis, hubungan antara tekanan dengan kedalaman dan massa jenis zat cair, serta contoh soal penerapan hukum utama hidrostatis.
2. KATA
PENGANTAR
Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kepada allah SWTkarena atas
limpah dan rahmat, hidayah penulis dapat menyelesaikan modul fisika materi
tekanan hidrostatik. Selawat beriring salam disampaikan kepada junjungan
nabi Muhammad SAW karena beliu telah membawa umatnya ke alam yang
penuh dengan ilmu pengetahuan dan keimanan.
Modul ini dibuat dengan tujuan sebagai bahan ajar dalam
pembelajaran fisika pada materi tekanan hidrostatik. Modul ini menggunakan
model pembelajaran Based Learning (PBL), model ini digunakan agar siswa
dapat dengan mudah memahami konsep dari materi ini. Selain itu, modul ini
bertujuan untuk memudahkan guru dalam pelaksanaan pembelajaran di kelas.
Penulis menyadari bahwa modul ini belum sempurna dan masih ada
kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari
pembaca sehingga penulis bisa memperbaiki kesalahan untuk menghasilkan
modul yang lebih baik lagi untuk masa yang akan datang.
Demikianlah modul ini dibuat, agar dapat bermanfaat bagi pembaca.
Padang, Desember 2014
Penulis
3. PETUNJUK BELAJAR
1. Berdoalah sebelum belajar
2. Bacalah setiap petunjuk untuk mengerjakan modul ini
3. Kerjakan kegiatan yang disediakan dalam modul ini secara baik dan bertanggung
jawab.
4. Pahami setiap konsep yang disajikan pada uraian materi yang disajikan pada tiap
kegiatan belajar dengan baik, dan ikuti contoh-contoh soal dengan cermat.
5. Jawablah pertanyaan yang disediakan pada setiap kegiatan belajar dengan baik dan
benar.
6. Jawablah dengan benar soal tes formatif yang disediakan pada tiap kegiatan belajar.
7. Jika terdapat tugas untuk melakukan kegiatan praktek, maka lakukanlah dengan
membaca petunjuk terlebih dahulu, dan bila terdapat kesulitan tanyakan pada
instruktur/guru.
8. Bertanyalah kepada guru bila ada hal – hal yang sulit kamu pahami
9. Catatlah hal – hal perlu dicatat ketika kamu mempelajari modul in, Bila perlu bacalah
referensi lain yang dapat membantu Kamu dalam penguasaan materi yang disajikan
10. Lakukanlah proses pengkajian modul ini secara optimal yaitu belajar di sekolah dan
belajar mandiri di rumah
PENDAHULUAN
MODUL TEKANAN
HIDROSTATIS
SELAMAT
BEKERJA
4. KEGIATAN BELAJAR 1
KOMPETENSI INTI
KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
KI 2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong
royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap
sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif
dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan
bangsa dalam pergaulan dunia
KI 3 : Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural
berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan
humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait
penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang
kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.
KI 4 : Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan
pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan
metoda sesuai kaidah keilmuan
KOMPETENSI DASAR
3.7. Menerapkan hukum-hukum pada fluida statik dalam kehidupan sehari-hari
4.7 Merencanakan dan melaksanakan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida untuk
mempermudah suatu pekerjaan
INDIKATOR
1. Menunjukkan perilaku religius
2. Menunjukkan sikap jujur, disiplin,bekerja sama dan bertanggung jawab
3. Menjelaskan pengertian tekanan hidrostatis.
4. Menentukan hubungan antara tekanan dengan kedalaman zat cair
Ayo kita berdo’a sebelum
memulai pelajaran
5. 5. Menentukan hubungan antara tekanan dengan massa jenis zat cair
6. Menerapkan hukum utama hidrostatis dalam kehidupan sehari hari
7. Melakukan percobaan tekanan Hidrostatis
TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mengikuti kegiatan belajar ini, kalian dapat
1. Menunjukkan perilaku religius
2. Menunjukkan sikap jujur, disiplin, bekerja sama dan bertanggung jawab
3. Melalui percobaan, demonstrasi, dan pengamatan siswa dapat menemukan variabel-variabel
atau besaran-besaran yang berhubungan dengan tekanan hidrostatis.
4. Siswa dapat memformulasikan persamaan tekanan hidrostatis.
5. Siswa dapat menjelaskan pengertian tekanan hidrostatis.
6. Siswa dapat merumuskan tekanan total yang diterima oleh zat cair yang berada pada
kedalaman tertentu.
7. Siswa dapat menghitung tekanan hidrostatis suatu titik pada kedalaman tertentu.
8. Siswa dapat menjelaskan aplikasi tekanan hidrostatis dalam berbagai aspek kehidupan
manusia.
9. Melalui percobaan, demonstrasi, dan pengamatan siswa dapat merumuskan hukum utama
hidrostatis.
10. Siswa dapat menemukan aplikasi hukum utama hidrostatis dalam berbagai aspek kehidupan
manusia atau teknologi.
11. Siswa dapat menghitung besaran-besaran tekanan hidrostatis (massa jenis zat cair, tekanan
udara) menggunakan konsep hukum utama hidrostatis.
6. Gambar di samping adalah sebuah botol yang berisi
air dan telah dilubangi.
1. Orientasi Masalah
TEKANAN HIDROSTATIK
Rasa Ingin Tahu
Buatlah satu rumusan masalah sehubungan dengan dengan
uraian di atas.
Untuk menjawabnya, pelajari materi berikut dengan
penuh semangat
7. 1. PengertianTekanandan teakananhidrostatis
Ketika kamu terjun ke kolam renang, pernah kamu
sadari bahwa air dalam kolam memberikan desakan atau
tekanan pada tubuhmu.
Tekanan merupakan konsep yang tidak asing dalam
kajian mekanika. Tekanan memang erat kaitannya dengan
konsep gaya. Tekanan itu sendiri didefinisikan sebagai
gaya yang bekerja pada suatu permukaan tiap satuan luas
permukaan. Dengan kata lain, tekanan merupakan
perbandingan antara gaya tekan (yang arahnya tegak lurus
bidang tekan) dan luas bidang tekannya.
Secara matematis tekanan dituliskan sebagai berikut.
(1)
dimana: P = tekanan pada suatu permukaan (N/m2)
atau pascal, Pa)
F = gaya tekan (newton, N)
A = luas bidang tekan (m/s2)
Persamaan (1) tidak hanya berlaku pada zat padat, tetapi
juga pada fluida. Benda padat memberikan pada permukaan
di bawahnya sebagai akibat dari berat yang dimiliki. Fluida
memberikan tekanan pada dinding wadahnya. Tidak seperti
benda padat, fluida memberikan tekanan ke segala arah.
2. mengorganisasikan Peserta didik
Agar mudah mempelajari tentang tekanan hidrostatis, maka sebaknya ananda
duduk dalam kelompok yang telah disepakati bersama
P =
𝑭
𝑨
Ingat!
Tekanan adalah
gaya yang bekerja
pada suatu
permukaan tiap
satuan luas
permukaan oleh
suatu lapisan
elastis
8. Fluida dalam bejana tertutup memberikan tekanan ke
semua titik dan ke segala arah.
Pada fluida diam, tekanan pada suatu titik dalam fluida
disebabkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas
titik tersebut. Tekanan pada fluida dinamakan
tekanan hidrostatik. Ketika Anda berenang, maka
Anda akan merasakan adanya tekanan air pada
gendang telinga Anda.
Semakin dalam Anda menyelam, tekanan pada
telinga akan semakin besar dan Anda akan merasakan
sakit di telinga. Tekanan yang Anda rasakan itu berasal dari
gaya berat air yang ada di atas Anda. Tekanan pada zat cair
bertambah seiring dengan pertambahan kedalaman.
Tekanan pada fluida juga bergantung pada kerapatan
atau massa jenis fluida atau zat cair itu sendiri. Jadi, ketika
Anda menyelam pada zat cair yang kerapatannya lebih
besar maka akan semakin besar tekanan hidrostatik yang
Anda rasakan. Gambar 1.1.. Tekanan hidrostatik dalam
fluida gambar ini menunjukkan sebuah wadah atau
bejana yang berisi zat cair. Tekanan hidrostatik di
sebuah titik pada kedalaman h dinyatakan secara
matematis dengan persamaan
berikut.
dimana:
P = tekanan hidrostatis (N/m2)
ρ = massa jenis zat cair atau kerapatan zat cair (kg/m3)
g= percepatan gravitasi (m/s2)
h= kedalaman zat cair diukur dari permukaan zat cair (m)
Gambar 1.1 . tekanan
hidrostatis dalam fluida
Tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair
yang disebabkan berat zat cair itu sendiri
9. Persamaan di atas berlaku bila kita tidak
memperhitungkan adanya tekanan udara luar atau tekanan
atmosfer yang pada keadaan tertentu dapat diabaikan.
Namun demikian pada umumnya tekanan atmosfer juga
mempengaruhi tekanan hidrostatik.
Semakin tinggi dari permukaan Bumi, tekanan udara
akan semakin berkurang. Sebaliknya, semakin dalam
Ananda menyelam dari permukaan laut atau danau, tekanan
hidrostatis akan semakin bertambah. Mengapa demikian?
Hal tersebut disebabkan oleh gaya berat yang dihasilkan
oleh udara dan zat cair. Ananda telah mengetahui bahwa
lapisan udara akan semakin tipis seiring bertambahnya
ketinggian dari permukaan Bumi sehingga tekanan udara
akan berkurang jika ketinggian bertambah. Adapun untuk
zat cair, massanya akan semakin besar seiring dengan
bertambahnya kedalaman. Oleh karena itu, tekanan
hidrostatis akan bertambah jika kedalaman bertambah.
2. Tekanan Total
Tinjaulah sebuah tabung yang diisi dengan fluida
setinggi h, seperti tampak pada Gambar 1.2
Gambar 1.2. Tekanan total atau tekanan mutlak yang dialami oleh titik A yang
berada di dalam suatu fluida adalah sebesar pA.
Pada permukaan fluida yang terkena udara luar, bekerja
tekanan udara luar yang dinyatakan dengan p. Jika tekanan
udara luar ikut diperhitungkan, besarnya tekanan total atau
tekanan mutlak pada satu titik di dalam fluida adalah
Ingat!
Secara matematis
tekanan hidrostatis
dituliskan sebagai
berikut
10. pA = p0 + ρ gh
Keterangan:
p0 = tekanan udara luar = 1,013 × 105 N/m2, dan
pA = tekanan total di titik A (tekanan mutlak).
3. Hukum utama tekanan hidrostatis
Ada beberapa hal tentang tekanan zat cair yang perlu
diperhatikan dan dipahami berikut ini antaranya.
a) Tekanan di sebuah titik di dalam zat cair bertambah
seiring kedalaman titik itu diukur dari permukaan zat cair
b) Tekanan di sebuah titik di dalam zat cair pada kedalaman
tertentu bertambah seiring pertambahann massa jenis zat
c) Tekanan bernilai sama ke segala arah di sekitar tertentu
dalam zat cair
d) Tekanan bernilai sama di semua titik pada sebuah bidang
horizontal pada kedalaman tetentu dalam yang tak
bergerak
e) Zat cair selalu menyesuaikan ketinggian sendiri
Gambar 1.2. dibawah ini menunjukkan suatu fluda yang
berada dalan bejana berhubungan, terlihat bahwa tinggi
pemukaan fluida pada masing-masing bejana adalah sama,
yang menunjukkan bahwa tekanan hanya bergantung pada
kedalaman, bukan pada bentuk wadah. Fenomena ini
dinyatakan dalam hukum utama tekanan hidrostatis, yang
berbunyi “semua titik yang terletak pada suatu bidang datar
di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama.”
11. Gambar 1.3. : Tekanan hidrostatik dalam bejana berhubungan
pada kedalaman yang sama dan tekanan pada fluida tidak
bergantung pada bentuk wadah
Contoh Soal
1. Tabung setinggi 30 cm diisi penuh dengan fluida. Tentukanlah
tekanan hidrostatis pada dasar tabung, jika g = 10 m/s2
dan
tabung berisi:
a. air, (ρ = 1.000 kg/m3
)
b. raksa (ρ =13.600 kg/m3
, dan
c. gliserin.
Kunci Jawaban :
Diketahui: h = 30 cm dan g = 10 m/s2
.
a. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi air:
Ph = ρ gh = (1.000 kg/m3
) (10 m/s2
) (0,3 m) = 3.000 N/m2
b. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi air
raksa:
Ph = ρ gh = (13.600 kg/m3
) (10 m/s2
) (0,3 m) = 40.800
N/m2
12. c. Tekanan hidrostatis pada dasar tabung yang berisi
gliserin:
Ph = ρ gh = (1.260 kg/m3
) (10 m/s2
) (0,3 m) = 3.780
N/m2
2. Jika diketahui tekanan udara luar 1 atm dan g = 10 m/s2
,
tentukanlah tekanan total di bawah permukaan danau pada
kedalaman:
a. 10 cm,
b. 20 cm, dan
c. 30 cm.
Jawaban :
Diketahui: p0 = 1 atm dan g = 10 m/s2
.
a. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman
10 cm:
pA = p0 + ρgh = (1,013 × 105
N/m2
) + (1.000 kg/m3
) (10
m/s2
) (0,1 m)
pA= 1,023 × 105
N/m2
b. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman
20 cm:
pA = p0 + ρgh = (1,013 × 105
N/m2
) + (1.000 kg/m3
) (10
m/s2
) (0,2 m)
pA = 1,033.105
N/m2
c. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman
30 cm:
pA = p0 + ρgh = (1,013 × 105
N/m2
) + (1.000 kg/m3
) (10
m/s2
) (0,3 m)
pA = 1,043.105
N/m2
13. :
3. Membimbing penyelidikan
individu/ kelompok
Setelah memahami konsep tentang tekanan hidrostatis, maka
lakukan kegiatan yang ada dalam LKPD tentang tekanan hidrostatis
untuk memahami lebih lanjut mengenai pemecahan masalah yang
kalian buat di awal
4. mengembangkan dan
menyajikan hasil karya
Setelah kalian melaksanakan kegiatan sesuai prosedur di dalam LKPD,
buatlah laporan hasil percobaan yang kalian lakukan kemudian
persentasikan di depan kelas
5. menganalisa dan mengevaluasi proses
pemecahan masalah
Untuk melihat hasilyang diperoleh itu benar. Lakukan evaluasidan
refleksidari hasil diskusitadi dengan menggunakan buku sumber
14. Rangkuman
1. Tekanan adalah gaya yang bekerja pada suatu permukaan tiap satuan luas
permukaan oleh suatu lapisan elastis
2. Tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair yang disebabkan berat zat
cair itu sendiri
Secara matematis tekanan dituliskan sebagai berikut
3. Tekanan di sebuah titik di dalam zat cair bertambah seiring kedalaman titik
itu diukur dari permukaan zat cair. Tekanan di sebuah titik di dalam zat cair
pada kedalaman tertentu bertambah seiring pertambahann massa jenis zat
4. Tekanan bernilai sama ke segala arah di sekitar tertentu dalam zat cair
5. Tekanan bernilai sama di semua titik pada sebuah bidang horizontal pada
kedalaman tetentu dalam yang tak bergerak. Zat cair selalu menyesuaikan
ketinggian sendiri
6. Pada permukaan zat cair bekerja tekanan atmosfer p0 sehingga tekanan
menjadi,
P = P0 + Ph = P0 + . g . h
Dengan P0 adalah tekanan atmosfer atau tekanan uadara luar.
7. Hukum pokok fluida statis, yang berbunyi “semua titik yang terletak pada
suatu bidang datar di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang
sama.”
