Dokumen ini membahas tentang tekanan dalam mekanika fluida, termasuk cara mengukurnya dan pengaruh kedalaman terhadap tekanan. Contoh-contoh soal digunakan untuk menjelaskan konsep seperti tekanan rata-rata pada bendungan dan kedalaman di mana tekanan setara dengan 1 atm. Selain itu, penjelasan tentang tekanan absolut dan pengukuran juga disertakan.

1. Tekanan Pada Kedalaman
Mata Kuliah Mekanika Fluida
Prodi Teknik Alat Berat Jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Balikpapan

2. TEKANAN
Tegangan normal (atau "tekanan")
pada kaki seorang yang gemuk jauh
lebih besar daripada di kaki orang
yang langsing.
Beberapa
alat
pengukur
tekanan
Tekanan: Gaya normal yang
bekerja pada fluida perunit area

3. Tekanan Kedalaman Pada Suatu Wadah
Variasi tekanan (P) suatu fluida sebanding dengan massa
jenis (ρ), gravitasi bumi (g) dan kedalaman (h). Untuk nilai
massa tergantung pada jenis zat, sementara gravitasi bumi
konstan dan kedalaman bervariasi. Semakin besar nilai h
maka semakin besar pula nilai P
P = ρgh

4. Contoh Soal
Suatu bendungan memiliki lebar 500 m, dan
kedalaman air 80,0 m. (a) Berapa tekanan
rata-rata pada bendungan akibat air? (B)
Hitung gaya yang diberikan terhadap
bendungan dan membandingkannya dengan
berat air di bendungan (sebelumnya
ditemukan 1,96 × 1013 N).
Penyelesaian
P = ρgh
(a)
F = PA
(b)

5. TEKANAN ATMOSFIR
Tekanan atmosfer di permukaan laut rata-rata 1,01 × 105 Pa (setara
dengan 1 atm), karena kolom udara di atas 1 m2 ini, memanjang ke
atas atmosfer, beratnya 1,01 × 105 N.

6. Dalam sebuah ruangan yang penuh
dengan gas, variasi tekanan dengan
tinggi diabaikan.
Tekanan dalam cairan
saat diam meningkat
secara linear dengan
jarak dari permukaan
bebas.

7. Contoh Soal 2
Hitung kerapatan (massa jenis)rata-rata atmosfer pada ketinggian 120 km.
Bandingkan kepadatan ini dengan bahwa udara pada permukaan laut.
Penyelesaian
P = ρgh 𝝆 =
𝑷
𝒈𝒉
Hasil ini adalah kerapatan udara rata-rata antara permukaan bumi dan
bagian atas atmosfer Bumi dengan ketinggian 120 km. Apabila
dibandingkan dengan kepadatan udara di permukaan laut sebagai 1.29 kg
/m3 maka nilainya sekitar 15 kali dari nilai rata-rata. Karena udara sangat
kompresibel, densitasnya memiliki nilai tertinggi di dekat permukaan bumi
dan menurun dengan cepat dengan ketinggian.

8. Contoh Soal 3
Hitung kedalaman di bawah permukaan air di mana tekanan karena berat air
sama dengan 1,00 atm.
Penyelesaian
P = ρgh 𝒉 =
𝑷
𝒈𝝆
Kedalaman 10,3 m air menciptakan tekanan yang sama dengan 120 km
dari udara. Karena air hampir tidak dapat dimampatkan, kita dapat
mengabaikan segala perubahan kepadatannya pada kedalaman ini.

9. Tekanan Absolute: Tekanan aktual pada posisi tertentu. Ini diukur
relatif terhadap vakum absolut (mis., Tekanan nol absolut).
Tekanan Pengukuran: Perbedaan antara tekanan absolut dan
tekanan atmosfer lokal. Kebanyakan alat pengukur tekanan
dikalibrasi untuk membaca nol di atmosfer, sehingga mereka
menunjukkan tekanan pengukur.
Tekanan Vacuum : Tekanan dibawah tekanan atmosfir.
Di sepanjang
teks ini,
tekanan P
akan
menunjukkan
tekanan
absolut
kecuali
ditentukan
sebaliknya.

10. Contoh Soal 3.1
Pengukur vakum yang terhubung ke ruang bertuliskan 5,8 psi di lokasi di mana
tekanan atmosfernya 14,5 psi. Tentukan tekanan absolut dalam ruangan.
Penyelesaian
Analisis Tekanan absolut mudah ditentukan dari Persamaan. 3–2 menjadi
Pabs = Patm - Pvac = 14.5 - 5.8 = 8.7 psi

11. Tekanan Pada Suatu Titik
Tekanan pada suatu titik
dalam fluida sama di semua
arah.
Gaya yang bekerja pada elemen
fluida berbentuk segitiga
Tekanan adalah gaya tekan
per satuan luas tetapi tidak
vektor. Tekanan pada setiap
titik dalam fluida adalah
sama di semua arah.
Tekanan memiliki besar
tetapi tidak arah tertentu,
merupakan besaran skalar.

12. Variasi Tekanan dengan Kedalaman
Diagram benda bebas empat persegi panjang
Unsur cairan dalam kesetimbangan.
Tekanan cairan saat diam
meningkat dengan
kedalaman (sebagai akibat
dari beban tambahan).
Ketika variasi kepadatan dengan
elevasi adalah diketahui

13. Tekanan adalah sama di semua titik pada bidang horizontal dalam
cairan diberikan tanpa memandang geometri, asalkan poin saling
berhubungan dengan cairan yang sama.

14. Latihan Soal
Sebuah mobil jatuh ke danau saat terjadi kecelakaan dan
mendarat di dasar danau dengan roda-rodanya (Gambar di
bawah). Tinggi pintunya 1,2 m dan lebar 1 m, dan tepi atas
pintu berada 8 m di bawah permukaan air yang bebas.
Tentukan gaya hidrostatis pada pintu dan lokasi pusat
tekanan, dan diskusikan apakah pengemudi dapat membuka
pintu.

15. Latihan Soal
Sebuah mobil jatuh ke danau saat terjadi kecelakaan dan
mendarat di dasar danau dengan roda-rodanya (Gambar di
bawah). Tinggi pintunya 1,2 m dan lebar 1 m, dan tepi atas
pintu berada 8 m di bawah permukaan air yang bebas.
Tentukan gaya hidrostatis pada pintu dan lokasi pusat
tekanan, dan diskusikan apakah pengemudi dapat membuka
pintu.