1. Seorang penyelam menyelam di kedalaman 2 m. Jika massa jenis air 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi 10 m/s2, tentukan: a. tekanan yang dialami penyelam akibat tekanan air; b. tekanan total yang dialami jika tekanan udara luar 105 N/m2. 

Pada soal diceritakan ada seorang penyelam menyelam hingga kedalaman 2 m. Pada zat cair terjadi tekanan yang disebut tekanan hidrostatis. Besarnya tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh massa jenis zat cair, percepatan gravitasi bumi dan kedalaman zat cair. Oleh karena tekanan dipengaruhi kedalaman, maka ketika seseorang menyelam semakin dalam maka tekanan hidrostatis semakin besar.

Identifikasi konsep

Zat cair juga mengalami tekanan, yang disebut dengan tekanan hidrostatis. Besarnya tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh massa jenis zat cair, gaya gravitasi bumi dan kedalaman zat cair. Gaya gravitasi bumi menyebabkan zat cair dalam suatu wadah selalu tertarik ke bawahnya, akibatnya zat cair melakukan tekanan terhadap wadah yang ditempatinya. Pada kedalaman yang sama, zat cair melakukan tekanan yang sama besar ke segala arah. Semakin tinggi zat cair dalam wadah semakin berat zat cair tersebut, maka semakin besar tekanan zat cair pada wadahnya. Artinya, semakin dalam zat cair maka tekanan semakin besar. Massa jenis zat cair juga mempengaruhi besarnya tekanan hidrostatis, semakin besar massa jenis zat cair maka tekanan semakin besar. Secara matematis, tekanan hidrostatis dapat dituliskan sebagai berikut:
\(p_{h}=\rho gh\)
Keterangan:
\(p_{h}\) = tekanan hidrostatis \(\left(\frac{N}{m^{2}}\right)\) atau \(\left(Pa\right)\)
\(\rho\) = massa jenis fluida \(\left(\frac{kg}{m^{3}}\right)\)
\(g\) = percepatan gravitasi \(\left(\frac{m}{s^{2}}\right)\)
\(h\) = kedalaman fluida (m)

Berdasarkan rumus di atas kita dapati hubungan tekanan yang sebanding dengan massa jenis zat cair, gravitasi bumi dan kedalaman zat cair. Ketika seseorang berenang dan mencoba untuk menyelam ke dasar kolam, semakin dalam orang tersebut menyelam maka akan merasakan tekanan yang semakin besar. Sebagaimana kita ketahui bahwa besarnya tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh kedalaman zat cair, semakin dalam maka tekanan hidrostatis semakin besar.

Dari soal diketahui,
h = 2 m
\(\rho=1.000\frac{kg}{m^{3}}\)
\(g=10\frac{m}{s^{2}}\)
Ditanyakan:
a. Tekanan hidrostatis
b. Tekanan total, jika tekanan udara luar \(\left(p_{0}\right)\) = \(10^{5}\frac{N}{m^{2}}\)
Jawab:
a. Tekanan hidrostatis
\(p_{h}=\rho gh\)
\(p_{h}=1.000\times10\times2=20.000 \frac{N}{m^{2}}\)
b. Karena adanya tekanan udara luar\(\left(p_{0}\right)\) yaitu sebesar \(10^{5}\frac{N}{m^{2}}\), maka tekanan total yang terjadi adalah
\(p=p_{0}+p_{h}=p_{0}+\rho g h\)
\(p=10^{5}+20.000=100.000+20.000=120.000\frac{N}{m^{2}}\)

Pembahasan

Dengan demikian,
a. \(p_{h}=20.000\frac{N}{m^{2}}\)
b. \(p_{total}=120.000\frac{N}{m^{2}}\)