Pengertian, Fungsi, dan Rumus pada Bejana Berhubungan

By | September 2, 2017

Salah satu sifat zat cair dalam keadaan diam adalah mempunyai permukaan yang datar. Seperti saat air yang terlihat di dalam gelas. Hal yang sama juga akan terjadi saat zat cair berada pada bejana berhubungan. Bejana berhubungan adalah sebuah wadah yang memiliki dua tabung atau lebih dengan bentuk yang bervariasi. Gelas merupakan bejana dengan satu tabung.

Air di dalam bejana berhubungan akan selalu datar. Tentunya kondisi tersebut akan terjadi dengan syarat tertentu. Salah satu syaratnya adalah jenis zat cair dalam bejana berhubungan harus sejenis (memiliki besar nilai massa jenis yang sama).

Lalu bagaimana jika dalam bejana tersebut memiliki dua jenis zat cair? Pastinya, zat cair tersebut akan memiliki tinggi permukaan yang berbeda pada tabung yang berbeda.

Sebelum membahas lebih lanjut, kita akan membahas mengenai asas bejana berhubungan dan kondisi yang membuat hukum bejana berhubungan menjadi tidak berlaku.

 
Asas bejana berhubungan: Zat cair dengan massa jenis yang sama pada bejana berhubungan akan memiliki tinggi permukaan zat cair yang sama.
 
Asas Bejana Berhubungan tidak akan berlaku pada kondisi-kondisi di bawah.

  1. Pada bejana diisi oleh zat cair dengan massa jenis berbeda.
  2. Bejana dalam keadaan tertutup, baik salah satu bejana maupun semuanya.
  3. Adanya unsur pipa kapiler pada bejana, yaitu pipa kecil yang memungkinkan air menaiki sisi bejana.
  4. Jika zat cair dalam bejana berhubungan digoncang-goncangkan atau zat cairnya bergerak.
  5.  
    Gambar di bawah menunjukkan bahwa bejana berhubungan yang diisi oleh air memiliki tinggi permukaan yang sama.
     
    Bejana Berhubungan
     
    Baca Juga: Tekanan pada Benda Padat dan Tekanan Hidrostatis
     
     

    Bejana Berhubungan

    Besar tekanan di semua titik pada bejana berhubungan adalah sama besar. Hal ini terjadi karena zat cair di dalamnya dalam keadaan seimbang. Lalu, bagaimana jika pada bejana tersebut diisi dengan dua zat cair dengan massa jenis yang berbeda? Hukum bejana berhubungan tidak akan berlaku pada kondisi ini. Air dan minyak yang diletakkan dalam sebuah pipa U (bejana berhubungan dengan dua tabung) akan memiliki tinggi permukaan air yang berbeda. Perbedaan tinggi permukaan tersebut dapat dihitung menggunakan rumus pada bejana berhubungan. Perhatikan gambar di bawah!
     
    Bejana Berhubungan
     
    Rumus pada Bejana Berhubungan

        \[ P_{H_{1}} = P_{H_{2}}  \]

        \[ \rho_{1} \cdot g \cdot h_{1} = \rho_{2} \cdot g \cdot h_{2} \]

        \[ \rho_{1} \cdot h_{1} = \rho_{2} \cdot h_{2} \]

    Keterangan:
        \rho _{1} = massa jenis zat cair 1 (kg/m3)
        h_{1} = ketinggian zat cair 1 (m)
        \rho _{2} = massa jenis zat cair 2 (kg/m3))
        h_{2} = ketinggian zat cair 2 (m)
     
     

    Penerapan Hukum Bejana Berhubungan

    Hukum bejana berhubungan banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Contoh alat yang bekerja berdasarkan hukum bejana berhubungan dapat dilihat pada daftar berikut.

    1.   Air di dalam teko, mulut teko yang memiliki bentuk berbeda dari badannya memiliki permukaan air tetap terlihat mendatar.
    2.   Alat pengukur kedataran suatu permukaan, biasa disebut water pass
    3.   Penyaluran air melalui selang pada tempat dengan ketinggian yang sama

     

    Contoh Soal dan Pembahasan

    Contoh Soal Bejana Berhubungan
    Sebuah pipa U mula-mula diisi dengan air. Pada salah satu kaki bejana tersebut diberi minyak. Tinggi minyak adalah 10 cm dan selisih tinggi permukaann air adalah 8 cm. Jika diketahui massa jenis air adalah 1 \; g/cm^{3} maka massa jenis minyak adalah ….
    A.     0,8 kg/cm^{3}
    B.     1,8 kg/cm^{3}
    C.     800 kg/cm^{3}
    D.     1.800 kg/cm^{3}
     
    Pembahasan:
    Perhatikan gambar berikut!
     
    Bejana Berhubungan
     
    Diketahui:

        \[ h_{m} = 10 \; cm \]

        \[ h_{a} = 8 \; cm \]

        \[ \rho_{a} = 1 \; g/cm^{3} \]

     
    Ditanyakan:

        \[ \rho_{m} ...? \]

    Jawab:

        \[ P_{a} = P_{m} \]

        \[ \rho_{a} \cdot g \cdot h_{a} = \rho_{m} \cdot g \cdot h_{m} \]

        \[ \rho_{a} \cdot h_{a} = \rho_{m} \cdot h_{m} \]

        \[ 1 \cdot 8 = \rho_{m} \cdot 10 \]

        \[ \rho_{m} =  \frac{1 \cdot 8}{10} = 0,8 \; g/cm^{3} \]

     
    Mengubah Satuan

        \[ 0,8 \; g/cm^{3} \; = \; 800 \; kg/cm^{3} \]

     
    Jawaban: C
     
    Sekian pembahasan mengenai bejana berhubungan. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.
     
    Baca Juga: Contoh Hukum Pascal dalam Kehidupan Sehari-hari