48. Desain teko air pada gambar adalah salah menurut konsep tekanan pada zat cair. Mengapa desain tersebut salah? Betulkan desain tersebut. 

Halo pahamifren, kita semua pasti tak asing dengan yang namanya teko air. Nah, teko tersebut sebenarnya merupakan contoh dari bejana berhubungan yang kita pelajari di fisika loh. Oke pahamifren, berkaitan dengan hal tersebut, pada soal di atas ada gambar sebuah teko yang salah desain dan kita diminta untuk membetulkan desain tersebut menurut konsep tekanan pada zat cair.

Identifikasi Konsep

Oke pahamifren, bejana berhubungan adalah bejana yang saling terhubung pada bagian bawahnya sementara bagian atas bejana dibiarkan terbuka. Pada bejana berhubungan tersebut berlaku hukum<b> "Jika bejana berhubungan diisi dengan zat yang sama dan dalam keadaan seimbang atau diam, maka permukaan zat cair terletak pada satu bidang datar." </b>Nah, salah satu contoh dari bejana berhubungan tersebut teko air, tapi antara badan teko dan corongnya harus terbuka. Jika badan teko tersebut ditutup rapat tanpa ada celah sedikitpun, maka air di dalam teko tidak dapat keluar melalui corongnya ketika kita tuangkan. Kenapa bisa demikian?

Oke pahamifren, air yang diam menghasilkan tekanan yang disebut dengan tekanan hidrostatis. Besarnya tekanan hidrostatis tersebut dipengaruhi oleh massa jenis zat air, percepatan gravitasi, dan kedalaman zat cair. Secara matematis, tekanan hidrostatis tersebut dituliskan :
\[{P_h} = \rho  \cdot g \cdot h\]
Dengan :
\({P_h}\) = tekanan hidrostatis (\({\rm{Pa}}\) atau \({\rm{N/}}{{\rm{m}}^{\rm{2}}}\))
\(\rho \) = massa jenis air (\({\rm{kg/}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}\))
\(g\) = percepatan gravitasi (\({\rm{m/}}{{\rm{s}}^{\rm{2}}}\))
\(h\) = kedalaman air (\({\rm{m}}\))

Perlu diketahui juga bahwa udara disekitar kita mempunyai tekanan sekitar 1 atm (atmosfer) dimana 1 atm sama dengan \(1 \times {10^5}\;{\rm{Pa}}\). Tekanan udara tersebut lebih besar daripada tekanan hidostatis di dalam teko air yang kedalamannya hanya beberapa sentimeter (cm). Oleh karena itu, jika badan teko kita tutup rapat tanpa ada celah sedikitpun, maka air yang berada di dalamnya tidak akan keluar ketika kita tuangkan. Tapi jika pada tutup badan teko kita beri sedikit celah, maka akan ada udara yang masuk dan air dalam teko tersebut mendapatkan tambahan tekanan berupa tekanan udara. Jadi tekanan air dalam teko sekarang adalah :
	\[{P_{total}} = {P_u} + {P_h}\]
Dengan :
\({P_{total}}\) = tekanan total air dalam teko (\({\rm{Pa}}\))
\({P_u}\) = tekanan udara (\({\rm{Pa}}\))
\({P_h}\) = tekanan hidrostatis (\({\rm{Pa}}\))

Oleh karena ketika pada tutup badan teko kita beri celah, tekanan total air yang berada di dalamnya menjadi lebih besar daripada tekanan udara yang ada di luar, maka air dalam teko tersebut akan tumpah melalui corongnya ketika kita miringkan atau kita tuangkan.

Oke pahamifren, jadi kesalahan pertama dari desain teko pada soal di atas adalah tidak adanya celah udara pada tutup badan teko. Selain itu, supaya kita lebih mudah dalam menuangkan air ke suatu wadah semisal gelas, maka corong teko pada soal di atas perlu dibuat lebih menjorok kedepan. Jadi perbaikan desain teko pada soal di atas adalah seperti pada gambar di bawah.

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-79/ChapId-659/LessonId-1588/ModuleId-1/QuestionCode-21ICHEA89WI/Screenshot_20210906-161742_Squid.jpg" />
Gambar 1. Teko ketika dalam keadaan tegak dan ketika dimiringkan


Pembahasan

Jadi kesalahan desain teko pada soal di atas adalah tidak adanya celah udara pada tutup badan teko dan corong teko kurang menjorok ke depan. Perbaikan desain dari teko tersebut adalah seperti pada gambar 1 di pembahasan.