TABUNG U DALAM BALON UDARA
Sebuah tabung berbentuk U diletakkan dalam
sebuah balon udara. Tabung U berisi air dengan sisi A dan B. Sisi A disumbat
dan sisi B dibiarkan terbuka.
Jika balon udara bergerak naik, Prekdisikan
apa yang akan terjadi pada air dalam tabung U!
1. Rumusan Masalah
Apa yang terjadi pada air yang berada di dalam
tabung U saat balon udara bergerak naik?
2. Hipotesis
Air tidak keluar dari tabung U (melalui sisi
B), tetapi memiliki perbedaan tinggi di kedua sisinya.
3. Observasi
1. Dengan menggunakan konsep Tekanan Hidrostatis
Tekanan Hidrostatis
adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu
luas bidang tekan pada kedalaman tertentu. Besarnya tekanan ini bergantung
kepada ketinggian zat cair, massa jenis dan percepatan gravitasi. Tekanan
Hidrostatis hanya berlaku pada zat cair yang tidak bergerak.
Tekanan pada zat cair secara
umum dibedakan menjadi dua jenis tekanan, yakni tekanan zat cair yang tidak
bergerak (tekanan hidrostatis) dan tekanan zat cair yang bergerak
(mengalir). Secara konseptual tekanan hidrostatis adalah tekanan yang
berlaku pada fluida atas dasar Hukum Pascal.
Tekanan Hidrostatis fluida
statis dirumuskan sebagai berikut:
Ph = ρgh
Keterangan :
ph: tekanan
hidrostatis (N/m² atau Pa)
ρ: massa jenis zat cair (kg/m³)
g: gravitasi (m/s²)
h: kedalaman/ketinggian dari
permukaan zat cair (m)
2. Dengan menggunakan konsep Bejana
Berhubungan
Bejana berhubungan merupakan wadah air yang
terdiri dari beberapa tabung yang saling berhubungan. Bejana berhubungan dapat
berupa pipa U, selang plastik yang dibentuk U, dan teko.
Permukaan zat cair di dalam bejana berhubungan selalu mendatar dan sama
tingginya apabila massa jenis zat cairnya juga sama.
Hukum bejana berhubungan berbunyi:
“Bila bejana-bejana berhubungan diisi dengan
zat cair yang sama, dalam keadaan seimbang, maka permukaan zat cair merupakan
bidang datar”
Jika dalam bejana berhubungan terdapat dua
jenis cairan yang berbeda, tinggi permukaan kedua zat tersebut dalam bejana
berhubungan tidak akan sama. Hal ini disebabkan oleh massa jenis kedua zat cair
tersebut tidak sama seperti air dan minyak
goreng.
Beberapa hal yang menyebabkan prinsip bejana berhubungan tidak berlaku antara lain sebagai berikut:
Beberapa hal yang menyebabkan prinsip bejana berhubungan tidak berlaku antara lain sebagai berikut:
- Bejana diisi oleh zat cair yang memiliki massa jenis berbeda.
- Bejana dalam keadaan tertutup, baik salah satu bejana maupun kedua-duanya.
- Adanya unsur pipa kapiler pada bejana, yaitu pipa kecil yang memungkinkan air menaiki sisi bejana.
Jika salah satu sisi bejana dalam keadaan tertutup (disumbat), maka
ketinggian zat cair yang berada di dalam bejana tidak sama. Jika dipengaruhi
oleh tekanan yang besar, maka air di dalam bejana akan terdorong ke sisi bejana
yang terutup sehingga air di sisi yang tertutup lebih tinggi daripada air di
sisi yang terbuka. Jika dipengaruhi oleh tekanan yang kecil, maka air akan
terhisap ke bejana yang terbuka sehingga air di sisi yang terbuka lebih tinggi
daripada air di sisi yang tertutup.
4. Analisis
Dengan menggunakan rumus tekanan hidrostatis (ρgh), maka saat balon udara
naik tekanannya semakin kecil, karena saat balon naik kedalamannya (h) lebih
kecil atau dangkal.
Karena tekanannya kecil maka air akan bergerak menuju sisi B (terbuka),
sehingga air di sisi yang B lebih tinggi daripada air di sisi A (Konsep
Bejana Berhubungan).
5. Kesimpulan
Semakin balon udara terbang tinggi (bergerak naik), maka air di dalam
tabung U akan bergerak menuju sisi yang B atau sisi terbuka, karena tekanan
udaranya semakin kecil.
Semoga dapat bermanfaat. Sekian
dan Terima Kasih
