Tekanan hidrostatis adalah: Pengertian, Rumus, soal, penerapan

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diberikan oleh fluida karena beratnya. Gaya apung pada benda yang sepenuhnya direndam dalam cairan statis disebabkan oleh tekanan, dijumlahkan (terintegrasi) di atas permukaan benda. Tekanan hidrostatis bersifat isotropik dalam kasus itu – ia bekerja di semua arah secara merata. Itu tidak berlaku dalam kasus fluida mengalir.

Hidrostatik, sementara itu, adalah cabang mekanika yang berspesialisasi dalam keseimbangan cairan. Istilah ini juga digunakan sebagai kata sifat untuk merujuk pada apa yang menjadi milik atau terkait dengan bidang mekanika ini.

Tekanan hidrostatik, oleh karena itu, bertanggung jawab atas tekanan atau kekuatan yang dapat ditimbulkan oleh berat cairan saat diam. Ini adalah tekanan yang dialami suatu elemen hanya dengan fakta bahwa ia tenggelam dalam cairan.

Cairan menghasilkan tekanan di bagian bawah, sisi wadah dan pada permukaan benda yang dimasukkan ke dalamnya. Tekanan hidrostatik tersebut, dengan fluida dalam keadaan diam, menyebabkan gaya tegak lurus terhadap dinding wadah atau ke permukaan benda.

Berat yang diberikan oleh cairan meningkat dengan meningkatnya kedalaman. Tekanan hidrostatik berbanding lurus dengan nilai gravitasi, massa jenis cairan dan kedalaman di mana ia berada.

Tekanan hidrostatik (p) dapat dihitung dari multiplikasi gravitasi (g), densitas (d) cairan dan kedalaman (h). Dalam persamaan: p = d x g x h.

Pengertian Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis didefinisikan sebagai:

Tekanan yang diberikan oleh fluida pada kesetimbangan pada suatu titik waktu karena gaya gravitasi.

Tekanan hidrostatis sebanding dengan kedalaman yang diukur dari permukaan karena berat fluida meningkat ketika gaya ke bawah diterapkan.

Tekanan cairan dapat disebabkan oleh gravitasi, percepatan atau gaya ketika dalam wadah tertutup. Pertimbangkan lapisan air dari bagian atas botol. Ada tekanan yang diberikan oleh lapisan air yang bekerja di sisi botol. Saat kita bergerak turun dari atas botol ke bawah, tekanan yang diberikan oleh lapisan atas di bawah bertambah. Fenomena ini bertanggung jawab atas besarnya tekanan hidrostatis di bagian bawah wadah.

Jenis tekanan ini dipelajari secara luas di pusat-pusat pendidikan yang berbeda sehingga orang-orang muda dapat memahaminya dengan baik dan melihat bagaimana itu dalam kehidupan mereka sehari-hari. Jadi, misalnya, salah satu percobaan yang paling banyak digunakan oleh guru sains untuk menjelaskan sains adalah yang dilakukan dengan mencampurkan berbagai cairan.

Dalam kasus khusus ini, biasanya bertaruh untuk memasukkan air, minyak dan alkohol ke dalam gelas atau ember. Jadi, berdasarkan kepadatan masing-masing cairan ini, airnya benar-benar di bawah, minyak di atasnya dan akhirnya alkohol akan ditempatkan pada keduanya. Dan ini memiliki kepadatan yang lebih tinggi.

Jika fluida bergerak, itu tidak akan lagi memberikan tekanan hidrostatik, tetapi sebaliknya akan disebut sebagai tekanan hidrodinamik. Dalam hal ini, kita dihadapkan dengan tekanan termodinamika yang tergantung pada arah yang diambil dari suatu titik.

Rumus Tekanan Hidrostatis

Berikut ini adalah rumus yang digunakan untuk menghitung tekanan hidrostatik:

p = ρgh

dimana,

  • p adalah tekanan yang diberikan oleh cairan dalam N.m-2, Pa
  • ρ adalah densitas cairan dalam kg.m-3, slugs.ft-3
  • g adalah akselerasi karena gravitasi diambil sebesar 9.81m.s-2
  • h adalah ketinggian kolom fluida dalam m

Hubungan Tekanan Hidrostatis dan Kedalaman Air

Berikut ini adalah tabel yang menjelaskan bagaimana kedalaman nilai air berubah terhadap tekanan hidrostatis:

Kedalaman air Tekanan
ft m Pa batang
1 0,30 2990 0,03
5 1,52 14949.99 0,15
10 3.05 29899,98 0,30
15 4.57 44849.97 0,45

Penurunan Tekanan Hidrostatis

Pertimbangkan kolom air dengan volume total V dan A sebagai luas permukaan dasar.

Berat airnya adalah:

W = mg

Kita tahu bahwa massa air hanyalah kepadatan air dengan volume X. Oleh karena itu,

W = ρVg

Volume adalah produk dari luas permukaan dan tinggi. Karena itu,

V = Ah

W = ρAhg

Menggunakan rumus tekanan:

p = FA p = ρAhgA

p = ρhg

Soal dan jawaban Tekanan Hidrostatis

Q1. Berapa tekanan yang bekerja di atas air pada kedalaman 1m pada suhu 4 ° C?

Jawab: Kedalaman kolom air = 1m

Massa jenis air pada 4 ° C = 1000kg / m3

Rumus yang digunakan adalah: p = ρgh

= (1000kg / m3) (9,81 m.s-2) (1 m)

= 9810 Pa.

Q2. Berapa tekanan yang bekerja pada air pada kedalaman 3 kaki pada 32 ° F?

Jawab: Kedalaman kolom air = 3 kaki

Kepadatan air pada 32 ° F = 1.940 slugs.ft-3

Rumus yang digunakan adalah: p = ρgh

= (1.940 slugs.ft-3) (32.17405ft.s-2) (3ft)

= 187.3lb.ft-2.

Penerapan Tekanan hidrostatis

Di bidang kesehatan, ada juga pembicaraan tentang apa yang dikenal sebagai tekanan hidrostatik kapiler untuk menentukan apa yang didukung oleh pemompaan jantung dan apa yang dilakukannya adalah mendorong darah melalui pembuluh. Di depannya juga ada tekanan hidrostatik interstitial, yang pada gilirannya dilakukan oleh cairan interstitial, yang merupakan tekanan yang bersarang di ruang antar sel.

Juga di bidang ini, ada juga yang disebut tekanan osmotik kapiler yang dikembangkan oleh protein plasma, mendorong air ke dalam pembuluh yang dimaksud. Dan akhirnya kami menemukan tekanan osmotik interstitial, yang juga dilakukan oleh protein tersebut tetapi yang didefinisikan oleh konsentrasi yang lebih rendah daripada yang sebelumnya.

Tekanan hidrostatis berperan dalam kapiler glomerulus mendorong filtrasi glomerulus, dan itu diatur oleh nada arteriol aferen dan eferen. Vasokonstriksi arteriol eferen dan vasodilatasi arteriol aferen meningkatkan tekanan hidrostatis glomerulus dan akibatnya filtrasi glomerulus.

Juga berkontribusi terhadap filtrasi glomerulus adalah tekanan hidrostatis dalam ruang Bowman, permeabilitas kapiler glomerulus, dan tekanan onkotik yang disebabkan oleh protein plasma. Tekanan onkotik dalam kapiler glomerulus akan menurunkan filtrasi glomerulus, sedangkan ultrafiltrat dalam ruang Bowman akan menentangnya. Semua gaya ini dikenal sebagai gaya Starling, dan mereka dapat digunakan untuk mempelajari filtrasi glomerular menggunakan persamaan berikut:

Filtrasi glomerulus = Kf [(PGC − PBS) – (πGC − πBS)]

Kf adalah koefisien ultrafiltrasi (menggabungkan permeabilitas kapiler glomerulus dan luas permukaan), PGC dan PBS adalah tekanan hidrostatis dalam kapiler glomerulus dan ruang Bowman, masing-masing, dan πGC dan πBS masing-masing merupakan tekanan onkotik pada kapiler glomerulus dan ruang Bowman.

Filtrasi glomerulus dapat dikurangi dengan mengurangi tekanan hidrostatis kapiler dengan salah satu dari yang berikut: (1) penurunan aliran darah glomerulus sebagai akibat dari tekanan darah rendah atau curah jantung yang rendah; (2) penyempitan arteriol aferen sebagai akibat dari peningkatan aktivitas atau obat simpatis (mis., Norepinefrin) yang menyebabkan vasokonstriksi; (3) dilatasi arteriol eferen oleh blokade angiotensin; (4) hilangnya luas permukaan dinding kapiler dan permeabilitas seperti yang terjadi pada penyakit glomerulus; dan (5) peningkatan tekanan hidrostatik di ruang Bowman sebagai akibat dari obstruksi tubulus ginjal atau obstruksi saluran kemih di hilir.



Leave a Reply