 |
| Tekanan Zat |
Pernahkah Anda memperhatikan seseorang saat memompa sepeda? Mengapa udara dapat berpindah dari pompa ke ban sepeda? Perpindahan udara dari pompa ke ban sepeda dapat terjadi karena adanya proses tekanan pada gas. Udara yang ada pada pompa ditekan sehingga berpindah pada ban. Pada unit ini akan dibahas tentang tekanan pada zat padat, tekanan pada zat cair, dan tekanan pada zat gas.
Tekanan Zat
1. Tekanan pada Zat Padat
Saat Anda menekankan paku lancip dengan paku tumpul pada telapak tangan dengan gaya tekan yang sama, apa yang Anda rasakan? Paku yang lancip terasa lebih sakit daripada paku yang tumpul. Hal ini menunjukkan tekanan yang lebih besar terjadi pada paku yang lancip. Kita tahu bahwa luas permukaan ujung paku yang lancip lebih kecil dibanding ujung paku yang tumpul. Apa kesimpulan kita terkait tekanan dengan luas bidang tekan? Semakin kecil luas bidang tekan, maka semakin besar tekanan, dan sebaliknya. Berarti tekanan berbanding terbalik dengan luas bidang tekan. Secara matematis hubungan antara tekanan, gaya tekan, dan luas bidang tekan adalah sebagai berikut:
P = F / A
- P = tekanan (N/m2 atau dyne/cm2)
- F = gaya tekan (N atau dyne)
- A = luas bidang tekan (m2 atau cm2)
Satuan tekanan N/m2 = Pa
- N= Newton
- Pa= Pascal
Contoh soal:
Sebuah balok kayu memiliki berat 50 N diletakkan pada sebuah meja. Luas permukaan balok yang menempel pada meja 0,2 m2. Berapakah tekanan balok pada meja?
Penyelesaian:
Diketahui
- F = 50 N
- A = 0,2 m2
Ditanyakan P =……..?
Jawab:
P = F / A = 50 N / 0,2 M2 = 250 N/M2
Jadi besar tekanan balok pada meja 250 N/m2
2. Tekanan pada Zat Cair
Pernahkah Anda berenang? Semakin dalam menyelam maka semakin besar tekanan yang dirasakan. Saat manusia menyelam di laut pada kedalaman tertentu gendang telinga dapat pecah. Hal ini menunjukkan semakin dalam kedalaman dalam air, maka tekanan semakin besar. Maka pada struktur bendungan air, semakin dalam kedalaman air, dinding bendungan akan semakin lebar. Hal ini untuk mengantisipasi tekanan air yang semakin besar.
Pengukuran tekanan zat cair pada kondisi zat cair yang diam dalam arti tidak berpindah tempat, sehingga disebut sebagai tekanan hidrostatik.
Tekanan hidrostatis disebabkan oleh berat zat cair, sehingga dapat dihitung dengan rumusan sebagai berikut:
P = W / A
- P = tekanan
- W = berat zat cair
- A = luas bidang tekan
Sedangkan
- W = m.g
- M = massa
- G = gaya gravitasi bumi
Zat cair memiliki massa jenis yang berbeda-beda, dan jelas akan mempengaruhi tekanan pada zat cair, karena massa jenis terkait dengan kerapatan zat, semakin besar massa jenis zat cair berarti semakin rapat maka tekanan yang ditimbulkan semakin besar. Maka pengembangan rumus di atas menjadi:
W = m.g dan m = r V, dimana
- m = massa
- ρ = massa jenis
- V = volume = luas x tinggi
W = m.g = ρ.V.g = ρ.A.h.g
P = F / A = ρAhg / A
Sehingga perhitungan tekanan hidrostatis sebagai berikut:
- P = rhg
- P = tekanan hidrostatis (N/m2)
- ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
- h = tinggi zat cair (m)
- g = percepatan gravitasi (m/s2)
Contoh soal:
Bak mandi setinggi 1,5 meter, diisi penuh air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m dan percepatan gravitasi 10 m/s2 , hitunglah tekanan air pada dasar bak mandi!
Penyelesaian:
Diketahui:
- h = 1,5 m
- ρ = 1.000 kg/m3
- g = 10 m/s2
Ditanyakan P = …..?
Jawab P = ρ.h.g = 1.000 .1,5.10= 15.000 N/m2
Jadi tekanan pada dasar bak mandi 15.000 N/m2
3. Tekanan pada Zat Gas
Dalam ruang tertutup gas melakukan tekanan ke segala arah dengan sama besar. Pernahkah Anda meniup balon? Udara yang ditiupkan ke dalam balon akan diteruskan ke dinding balon dengan sama besar sehingga balon dapat mengembang. Begitu pula pada roda ban sepeda ketika dipompa. Alat untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup disebut manometer. Manometer ada dua jenis, yaitu manometer raksa dan manometer logam.
Bagaimana cara kerja pompa sepeda? Saat pengisap ditarik maka volume dalam pompa membesar dan tekanan dalam pompa lebih kecil dari udara luar sehingga udara dari luar masuk ke dalam pompa. Saat pengisap ditekan maka volume dalam pompa mengecil dan tekanan dalam pompa membesar, sehingga udara dapat dikeluarkan dari pompa dan dimasukkan ke dalam ban.