Tekanan

TEKANAN

Perhatikan ketika anak-anak tersebut sedang bermain dilumpur, mereka agak kesusahan dalam berjalan atau berlari, mengapa hal ini terjadi? nah hal ini berhubungan dengan konsep tekanan zat padat ayo kita pelajari bersama!

A.     Tekanan zat padat

Pada saat kita berjalan di atas tanah yang berlumpur jejak kaki kita akan tampak membekas lebih dalam jika dibandingkan dengan jejak kaki kita berjalan di tanah yang tak berlumpur. Gejala ini menunjukkan bahwa tekanan kaki kita pada tanah berlumpur lebih besar dibandindingkan tekanan kaki kita pada tanah yang tak berlumpur. Contoh lain dari peristiwa ini adalah pada waktu menancapkan paku runcing lebih mudah daripada paku tumpul dan dengan pisau yang tajam memudahkan kita memotong suatu benda.

Rumusan tekanan zat padat

Tekanan merupakan besarnya gaya tekan dibagi luas bidang tekan. Faktor – faktor yang mempengaruhi tekanan adalah besarnya gaya tekan dan luas bidang tekan.

Gambar Animasi Tekanan pada kayu (Koleksi guru IPA Pati)

Secara matematis tekanan zat padat dapat di rumuskan sebagai berikut ini :

dengan:
P = tekanan (N/m²)
F = gaya tekan (N)
A = luas bidang (m²)

A.   Tekanan Zat Cair

Gambar bendungan yang menggunakan prinsip tekanan zat cair semakin ke bawah tekanan zat cair semakin besar.
Perhatikan foto di bawah ini!

Foto anak sedang praktek tekanan zat cair

Dalam foto di atas air dapat memancar karena mendapat tekanan air dari bagian atasnya.Tekanan Zat cair dipengaruhi oleh massa jenis zat cair, gravitas dan ketinggaan zat terbut. Secara matematis tekanan zat cair dapat di rumuskan sebagai berikut ini :

dengan

P = tekanan (N/m²)

p = massa jenis zat cair (kg/m³)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

h = tinggi zat cair (m)

B.   Bejana Berhubungan

Foto  bejana berhubungan

Bejana berhubungan adalah sebuah bejana yang mempunyai beberapa pipa yang saling berhubungan. Hukum bejana berhubungan menyatakan jika bejana berhubungan diisi zat cair yang sejenis dalam keadaan seimbang, maka permukaan zat cair akan berada pada satu bidang sejajar ( datar ). Contoh peralatan yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum bejana berhubungan antara lain kendi, teko, pembuatan dam, dan menara penampung air.

Permukaan zat cair bermassa jenis sama dalam keadaan diam di dalam bejana berhubungan selalu mempunyai permukaan yang sejajar. Apabila ada zat cair yang bermassa jenis tidak sama dimasukkan ke dalam bejana berhubungan, maka kedua benda cair tersebut tidak akan bercampur, sehingga permukaan kedua zat cair tersebut tidak sama tinggi.

Hukum bejana berhubungan tidak berlaku jika bejana diisi dengan zat cair yang tidak sejenis, bejana digoyang-goyangkan, salah satu kaki bejana ada yang berupa pipa kapiler, bejana ada yang mendapat tekanan yang tidak sama.

C.   Prinsip Pascal

Gambar  prinsip pascall (koleksi Guru Ipa Pati)

Tekanan dalam zat cair sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contohnya seperti yang dirumuskan oleh Pascal “Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan kesegala arah dengan sama besar “. Banyak peralatan yang menggunakan prinsip Pascal antara lain dongkrak hidrolik, rem hedrolik, mesin pengangkat mobil hidrolik, dan kempa hidrolik.

Secara matematis hukum pascal dapat dirumuskan sebagai berikut ini :

P1   =  P2   F1             F2    =       A1                    A2

 

Dengan
F₁ = gaya pada tabung 1(N)
F₂ = gaya pada tabung 2 (N)

A₁ = luas area pada tabung 1 (m²)

A₂ = luas area pada tabung 2 (m²)

E. Hukum Archimedes

Foto  percobaan archimedes

Suatu benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan mendapat gaya angkat yang sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan benda itu. Sebuah benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnyua akan mendapat gaya angkat oleh zat cair sebesar berat zat cair yang dipindahkan, hal ini merupakan bunyi dari hukum Archimedes.
Alat – alat yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Archimedes antara lain pembuatan kapal laut, galangan kapal, kapal selam, balon udara.

Secara matematis yang ada hubungan gaya apung dapat dituliskan sebagai berikut ini :

dengan:
Fa = gaya apung atau gaya ke atas (N)
w = gaya berat benda di udara (N)
w' = gaya berat benda di dalam air (N)
• Gaya apung juga dapat dituliskan sebagi berikut ini :

F.    Terapung Tenggelam dan Melayang

Foto praktek tenggelam dan melayang

1.    Benda terapung

Benda dikatakan terapung jika berat jenis benda lebih kecil daripada berat jenis zat cair dan Berat benda sama dengan gaya ke atas zat cair.

2.    Benda melayang
Benda dikatakan melayang jika berat jenis benda sama dengan berat jenis zat cair dan berat benda sama dengan gaya ke atas zat cair

3.    Benda Tenggelam
Benda dikatakan tenggelam jika berat jenis benda lebih besar daripada berat jenis zat cair dan berat benda lebih besar daripada gaya ke atas zat cair.
perbedaan benda terapung tenggelam dan melayang dpat dibuatkan tabel berikut ini :

G.   Tekanan Udara

Tekanan udara di permukaan laut rata-rata sebesar 1 atm atau 76 cmHg. Makin rendah suatu tempat, makin besar tekanannya. Sebaliknya, makin tinggi suatu tempat, makin rendah tekanannya. Setiap kenaikkan 10 m tekanan udara berkurang sebesar 1 mmHg. Udara merupakan benda gas yang sangat erat hubungannya dengan kehidupan kita. Udara yang meliputi bumi mempunyai berat yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Karena udara memiliki berat, maka udara juga memiliki tekanan. Besarnya tekanan udara ditentukan oleh tinggi suatu tempatnya dari permukaan air laut.

gambar barometer

Barometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara luar 9 tekanan atmosfer.   Manometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup.Contohnya dalam  keseharian adalah seperti gambar di atas sesorang yang sedang mengukur tekanan gas pada motor.

Atmosfer yang menyelimuti kita sama halnya dengan zat cair yaitu mengadakan tekanan ke segala arah. Semakin tinggi suatu tempat maka tekanan udaranya semakin kecil, hal ini disebabkan semakin tinggi lapisan, udara yang menekan juga semakin kecil.

Besarnya tekanan yang diberikan oleh udara setinggi  800 km dari permukaan laut disebut dengan tekanan 1 atmosfer.

Orang yang pertama kali melakukan percobaan untuk mengukur tekanan udara yaitu ahli fisika berkebangsaan Italia bernama Evangelista Torricelli (1608 – 1647). Pada tahun 1643, ia berhasil menciptakan barometer yaitu alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara. Percobaan yang dilakukan oleh Torricelli didapat kesimpulan bahwa tekanan udara 1 atmosfer setera dengan tekanan air raksa setinggi 76 cm.

1 atmosfer (1 atm) = 76 cm Hg = 1 Bar = 105 Pa = 105 N/m2

 

Barometer yang digunakan untuk mengukur udara di ruang terbuka ada 2 macam yaitu :

1.            Barometer raksa

2.            Barometer aneroid (barometer tanpa zat cair)

Semakin ke atas lapisan udara semakin tipis. Hal ini terjadi karena semakin ke atas gaya gravitasi bumi semakin berkurang. Dengan demikian setiap naik 100 m dari permukaan laut, tekanan udara berkurang 1 cmHg.

h =  x 100 m

Sedangkan Altimeter adalah barometer yang digunakan untuk mengukur tekanan udara dan mengukur tinggi suatu tempat dari permukaan air laut, dengan menggunakan rumus :

Dengan :

            h = tinggi tempat (m)

Sedangkan untuk menghitung tekanan udara di suatu tempat dapat digunakan rumus :

P = (76 -  )x 1 cmHg

           

Contoh soal :

Di kota A, sebuah barometer menunjukkan skala 68 cmHg. Berapakah tinggi kota A dari permukaan laut?

Diketahui       : sikap barometer = 68 cmHg

Ditanya          : h = … ?

Jawab :

h          =  x 100 m

            =  x 100 m

            = 800 m

H.   Hukum Boyle

Semua zat memiliki massa dan menempati ruangan, tidak terkecuali zat gas. Hasil kali tekanan dengan volume suatu gas adalah tetap asal suhu zat tetap.
Sebagai contoh adalah jika kita memompa ban sepeda, udara bisa masuk ke dalam ban jika pompa penghisap kita tekan, akhirnya udara masuk. Hukum Boyle secara matematis dapat dirumuskan sebagi berikut :

P . V = konstan atau P1 . V1  = P2 . V2

 

Dengan :

P₁ = Tekanan pertama (atm)

P₂ = Takanan kedua (atm)

V₁ = Volume pertama  (m³)
V₂ = Volume kedua (m³)

                    

Tweet