Bejana Berhubungan

Kamu telah mengetahui bahwa salah satu sifat zat cair jika dalam keadaan diam, mempunyai permukaan yang datar. Perhatikan peristiwa yang sering terjadi di sekelilingmu, misalnya air minum dalam gelas, mempunyai permukaan datar. Meskipun kamu memiringkan gelas tersebut, permukaan air tetap datar. Bagaimana jika air dimasukkan ke dalam bejana berhubungan?

Jika zat cair yang sejenis (misalnya air) dimasukkan dalam bejana berhubungan yang memiliki empat tabung kaca yang berbeda bentuknya tampak bahwa permukaan air dalam keempat tabung tetap mendatar dan sama tinggi. Sekarang, bagaimana kalau dua jenis cairan dimasukkan ke dalam bejana berhubungan?

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 yaitu air dan minyak goreng tidak sama. Kamu pasti telah mengetahui bahwa massa jenis minyak goreng lebih kecil daripada massa jenis air.

Pada gambar terlihat bahwa tinggi permukaan air dan minyak goreng tidak sama. Titik P adalah titik khayal yang terletak di perbatasan antara minyak goreng dan air. Titik Q adalah titik khayal pada air di ujung bejana lain. Tinggi titik P dan Q sama jika diukur dari dasar bejana. Di titik P dan Q, tekanannya adalah sama. Dengan demikian, dapat dituliskan sebagai berikut.

p1 = p2

ρ1 × g × h1 = ρ2 × g × h2

Karena harga g sama, maka:

ρ1 × h1 = ρ2 × h2

Keterangan:

ρ 1 = massa jenis zat cair 1

ρ 2 = massa jenis zat cair 2

h1 = tinggi permukaan zat cair 1

h2 = tinggi permukaan zat cair 2

Persamaan di atas merupakan formulasi untuk menyelesaikan masalah dalam bejana berhubungan yang berisi dua jenis zat cair.

Contoh Soal Tentang Bejana Berhubungan

Pada sebuah pipa U, terdapat air (massa jenis = 1.000 kg/m³). Kemudian dimasukkan zat cair lain hingga mengisi 10 cm bagian kiri pipa. Jika diketahui beda ketinggian permukaan zat cair adalah 1 cm, hitunglah massa jenis zat cair tersebut.

Penyelesaian

Diketahui:

h2= h1 – Δh

h2= 10 cm – 1 cm

h2= 9 cm = 9 × 10–2 m

ρ 2 = 1.000 kg/m³

Ditanyakan: ρ 1 = .... ?

Jawaban:

ρ1 · h1 = ρ2 · h2

ρ1 × 0,1 m = 1.000 kg/m3 × 9 × 10^-2 m

ρ1 = 900 kg/m³

Jadi, massa jenis zat cair tersebut adalah 900 kg/m3.