Rahasia Tekanan
[oleh: Eko Widiatmoko, Alumni Fisika ITB]
Ini persoalan yang mudah, kalau tahu konsepnya.
Misalkan ada sebuah tabung yang diameternya 20 cm. pada posisi tertentu diameternya berubah menjadi 1 cm (lihat gambar). Lalu, ada sebuah timbangan yang pas masuk dalam bagian tabung yang lebar, sehingga sisa bagian lebar di atas papan timbangan adalah 2 cm.
Tabung ini kemudian diisi air sampai tinggi air dalam bagian tabung yang sempit adalah 1 meter.
Misalkan perpindahan piringan timbangan karena berat dapat diabaikan. Tekanan hidrostatik di dasar air adalah: (ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)
Jadi, gaya yang dialami oleh piringan timbangan adalah:
TUNGGU DULU!
Berapa berat semua air?
Volume air: (anggaplah sama dengan dua buah tabung)
Massa:
Berat:
Nah, bagaimana mungkin gaya yang diterima timbangan lebih berat daripada berat total air?
P = F / A
misalkan, tekanan dijaga tetap (tinggi kolom air tidak berubah) tetapi luas area silinder bawah diperkecil maka timbangan akan mengukur gaya yang lebih besar, dan sebaliknya
ga tau deh, hehehehe…
Ditulis dengan@vicky
ngga kebalik tu?
seandainya luasannya kecil bukannya jadinya F-nya ikut kecil ya?, karena tekanannya tetep Rho. g.h, sementara A’ < A
btw
inikan yang dulu kutanyain…
sama kayak’ ini kan:
*maaf, ada bagian dari komentar yang dihapus -ADMIN-*
KeteranganSoal
btw, thx bwat infonya^^
enw… maw numpang nanya ni…
definisinya entalpi, entropi, energi dalam dan kalor dalam fisika apa si?
terus hubungan diantara mereka berempat gimana?
Ditulis denganbaik2 saja?
Hahahahhaha…
sorry lupa, kebalik, hihihihihihi…
terus gimana menurut mas eko? kenapa timbangannya beda?
mau coba jawab pertanyaan diatas (dari sudut pandang orang mesin) :
Ditulis dengankalor: salah satu bentuk energi
energi: sifat atau ‘properties” dari zat
entalpi: jumlah energi per satuan berat zat
entropi: duh ini gak terlalu bisa menjelaskannya
satu lagi kayaknya, mungkin udah ada yang pernah dengar, “exergy” yaitu potensi pembangkitan energi
mudah-mudahan ga salah lagi, heheh
pertama-tama saya maw meminta maaf kepada admin atas kegiatan yang telah saya lakukan tidak pada tempatnya…
yang kedua saya maw minta maaf lagi karena maw OOT..
@Vicky/siapa aja yang maw mbales:
terus hubungan diantara mereka apa?
misal:
S = dQ/dT
dH = ??? (sedimensi ama energi kan?)
Q = W + dU
…
boleh minta info tentang evaporator dan kondensor dsb…
t’serah si maw bales kesini (kalo’ boleh ama admin)
ato kalo’ nggak ke:
Ditulis denganryuusei_no_rockman21@hotmail.com
#Hyaweh,
maaf juga, kita cuma berusaha merapikan komentar
berhubung kadang ada spam jg nih yg masuk, perlu dihapusin satu-satu, dan kadang kita keisengan edit komen2 orang supaya lebih pantas dilihat…
Ditulis denganhehehehe, minta maaf juga mas admin
Ditulis denganbtw, udah saya terusin diskusinya langsung ke emailnya Hyaweh
woy, jawab pertanyaannya dong… (saya udah tau jawabannya kok.)
Ditulis denganSoalnya keren!
Airnya tidak cuma memberikan tekanan ke timbangan saja, tapi ke sisi tabung yang di atasnya juga.
Ditulis denganKarena ada aksi-reaksi, maka air juga ditekan oleh sisi tabung ke bawah.
Inilah yang menyebabkan timbangan membaca nilai yang lebih besar dari berat air.
(semoga ga salah)…
Di mana dapat jari-jari tabung yang besar itu 0,01? Bukannya 0,1?
Ditulis denganPertama-tama, kereen …
Ditulis denganSoalnya keren ‘n gambarnya juga keren …
Cuma timbangannya harusnya dikasi logo 102-FM baru lebih keren lagi he he he…
Nah, kesalahan pada perhitungan di atas ada dua, yaitu kesalahan ngitung (atau ngetik?) dan kesalahan konsep. Satu-satu deh ngebahasnya.
Kesalahan ngitungnya ada di menghitung volume air.
Ditulis denganAda dua kesalahan, yaitu jari-jari tabung yang diameternya besar tertulis 0,01 (m), seharusnya kan 0,1 m ya atau 10 cm (seperti yang ditanyakan oleh Komang), kemudian kealpaan untuk ikut menghitung nilai pi (3,14), padahal pada waktu menghitung hitungan di atasnya, nilai pi masih dihitung. Jadi Volume air seharusnya adalah 0,000225 x pi = 0,0007065 m3.
Jadi massa air adalah 0,7065 kg dan beratnya 7,065 N.
Jadi kesalahan telah diperbaiki. He he he.
Kesalahan konsep perhitungan di atas adalah pada perhitungan di awalnya, yaitu menghitung besar tekanan hidrostatis yang dialami oleh timbangan. Dengan gegabahnya (atau trik untuk mengecoh) sang penulis memakai tinggi tekanan hdrostatis sebesar 1 m + 2 cm = 1,02 m (mungkin ingin menyamakan nilai ini dengan nama situs ini he he). Itu dia yang salah!
Ditulis denganMemang tabung yang jangkungnya 1 m tetap memberikan kontribusi tekanan pada dasar air, tetapi tinggi dari kontribusi tekanan hidrostatis dari tabung jangkung tadi bukanlah 1 m, melainkan harus dikonversi sehingga volume air pada tabung jangkung tadi memiliki luas alas yang sama dengan luas alas tabung yang dibawahnya. Gitchu lho…
Maka, dengan prinsip yang telah dikemukakan di atas :
Volume air pada tabung jangkung = pi x 0.005^2 x 1 = 0.0000785 m3
Jika dianggap air tersebut menempati tabung yang alasnya berdiameter 20 cm, maka tinggi tabung tersebut adalah :
Tinggi tabung = 0.0000785 / (pi x 0,1^2) = 0,0025 m = 0,25 cm.
Nah, inilah tinggi yang memberikan kontribusi pada tekanan hidrostatis di dasar air, jadi :
P hidrostatis total = 1000 x 10 x (0,02 + 0,0025) = 225 Pascal
F = P x A = 225 x (pi x 0,1^2) = 7.065 N
Sama kan … Horeeee ….
Untuk kesalahan ngitung, Betul. Terimakasih.
Ditulis denganUntuk yang kedua, tunggu dulu. Ingat waktu sd atau smp dulu… ada bejana berhubungan, bentuknya beragam: ada yg bengkok, membesar, mengecil. Tinggi airnya sama.
Sekarang, bayangkan bejana berhubungan, yang satu bentuknya seperti di soal, yang satu diameternya 20 cm. Tinggi air seperti di soal. Bagaimana tinggi air di tabung yang satunya? (yg lebar) tentu 102 cm. Jadi berapa tekanan di dasar tabung? tentu 10200 Pa. Tidak tergantung bentuk tabung, hanya tinggi air.
Menurut saya jawaban dari saudara Firman Kasim yg betul.
Ditulis denganIya ya, ko saya jadi bingung lagi nih… bantuin lagi dong… Soalnya rasanya gak mungkin deh timbangan bisa baca nilai yang lebih besar dari berat sesungguhnya.
Ditulis denganAtau saya salah konsep ya?
Soalnya boleh saya masukin ke blog saya ga?
Ini link blog saya:
Ditulis denganhttp://collectionofphysicsproblems.blogspot.com
#Firman,
Ditulis dengansilakan dibahas di blognya Firman
btw, klo Firman punya artikel menarik, dengan senang hati kita muat di sini…
makasih ya
Hehe, iseng2 keluyuran di dunia maya, ketemu blog aneh tapi menarik ini
Saya coba jawab ya, maaf mas Eko menurut saya soal dan jawaban anda (yang bilang jawaban saudara Firman benar) salah, hehehe… (mudah2an saya juga ga salah ya)
Gaya yang dialami timbangan tetap sama dengan berat air, ga lebih.
Ditulis denganMenurut saya gaya yang dihitung dengan tekanan hidrostatis bukan gaya pada timbangan tapi gaya oleh air kepada dasar tabung bagian dalam.
Gaya yang dialami oleh timbangan adalah gaya normal dari tabung ke timbangan itu, yang besarnya sama dengan gaya normal dari timbangan ke tabung (gaya ini yang akan kita hitung). Karena tabung diam, berarti total gaya arah vertikalnya nol (kita bicarakan bagian vertikal saja, karena bagian horizontal udah pasti nol, simetris), jika kita anggap tabung ga punya massa, maka total gaya dari air dan dari timbangan harus sama dengan nol. Kuncinya adalah seperti yang dibicarakan oleh Firman, total gaya vertikal dari air bukan cuma gaya ke bawah pada dasar tabung tapi ada juga gaya ke atas pada bagian tabung yang berubah diameternya. Coba kita hitung besarnya gaya ini:
Pada dasar tabung:
(Rho x g x H) x (pi x R^2) =
(1000 x 10 x 1.02) x (3.14 x 0.1^2) =
320.28 N berarah ke bawah(seperti yang dihitung di soal)
Pada bagian tabung yang berubah diameter:
(Rho x g x h) x (pi x (R^2-r^2)) =
((1000 x 10 x 1) x (3.14 x (0.1^2 – 0.005^2)) =
313.215 N berarah ke atas
jadi total gaya yang diberikan air ke tabung adalah 320.28 – 313.215 = 7.065 N arahnya ke bawah. Dan supaya tabung berada dalam keadaan diam, gaya normal yang dia terima dari timbangan besarnya harus 7.065 N berarah ke atas, dan itu artinya tabung memberikan gaya 7.065 N kepada timbangan, dan gaya itulah yang akan terbaca pada timbangan. Apakah gaya ini sama dengan berat air dalam tabung? Coba saja kita hitung.
berat air:
(Rho x pi((R^2 x h’) + (r^2 x h))) x g =
(1000 x 3.14((0.1^2 x 0.02) + (0.005^2 x 1))) x 10 =
7.065 N
Ini persis sama dengan gaya normal yang dialami oleh timbangan.
Maaf jika tulisan saya terlalu panjang dan membingungkan yang baca, hehe.
wueee… ini pun masih bisa didebat.
Yang saya perhatikan:
1. Gaya akibat tekanan hidrostatik bekerja pada dasar tabung. Karena saya yang buat soalnya, tabung tidak punya dasar. (bagaimana masukin timbangannya?) Tabung ini terbuka atas dan bawahnya.
2. Kalaupun tabung ada dasarnya dan jumlah gaya nol, gaya yang bekerja pada tabung adalah:
- normal dari timbangan, ke bawah
- tekan air, ke atas
- normal dari meja, ke atas. Ini yang terlewat. Berapa besarnya? kalau tabung dan timbangan tak bermassa, tentu sama dengan berat semua air.
Hasilnya, normal timbangan = tekan air + berat air = 320,28 N.
Ayo debat lagi. Seru nih.
Ditulis denganWhew, seru banget nih pembahasannya.
Ditulis denganEko, maap banget ya situs ini artikelnya blum nambah, semoga tdk mengurangi semangat bwt kontribusi.
Si Madrid sebetulnya mau nambah artikel, tapi space situs ini dah overload dan perlu diupgrade. Kita perlu nunggu upgrade itu dari penyedia jasa hosting. Setelah itu kita bru bisa nambah artikel lagi.
Semangat!
Pindahin dong artikel artikel lama, ke hosting file gratis lain. Kasih linknya aja di sini. Misalnya, facebook.
Ditulis denganAda yang mau ngitung tekanan bendung Si Gintung ?
Ditulis denganhttp://rovicky.wordpress.com/2009/04/05/kesamaan-lusi-yang-bandel-dan-si-gintung-ketika-marah/#comment-24609
Balik lagi ke web ini, eh ada komentar, hehehe…
Ditulis denganmas eko,maaf, sebenernya ga ada yang perlu didebatkan, karena saya salah baca soal, hahahaha…
saya kirain soalnya itu seperti tabung reaksi yang diletakkan di timbangan, rupanya tabungnya bolong atas bawah.
Kalau soalnya emang bolong gitu, saya juga setuju sama jawaban anda
Trims
misalkan kita memiliki 1000 kg air. jika dibuat menempati silinder berdiameter 1 cm. dan diletakkan memanjang vertikal. berapa faktor koreksi dari timbangan, jika dibandingkan air tsb berada dalam wadah yg berdiameter 1 m?
Ditulis dengan