Tekanan Zat Padat, Cair, dan Gas. (lengkap)

 

Tekanan Zat Padat

Tekanan zat padat berbanding lurus dengan besar Gaya. Artinya, semakin besar Gaya (dorongan) yang diberikan, semakin besar juga tekanan yang dihasilkan. Sebaliknya, tekanan berbanding terbalik dengan Luas Bidang tekan. Maksudnya, semakin besar luas bidang tekan suatu benda maka semakin kecil tekanan yang dihasilkan.

Itulah sebabnya mengapa atraksi sulap duduk di atas bangku yang memiliki banyak paku dapat dilakukan. Karena permukaan pakunya sangat luas, sehingga tekanannya lemah. Akibatnya paku tidak menancap ke bagian tubuh pesulapnya. Hal tersebut tentunya berbeda jika paku hanya menyelubungi sebagian kecil permukaan tubuh, apalagi hanya satu buah. Paku tersebut akan menembus tubuh karena tekanannya sangat kuat.

Siapa yang pernah menggantungkan jam dinding atau menggantungkan bingkai foto? Nah, kalau pernah, kamu tahu nggak, kenapa sih paku yang menahan bingkai fotomu bisa menancap dan menancap pada tembok yang tebal?

Betul banget! Hal itu dikarenakan adanya tekanan pada paku. Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada luasan bidang tekan. Jadi, ketika ujung paku yang memiliki permukaan runcing ditempelkan ke dinding, kemudian gaya yang kamu berikan pada paku cukup besar, maka tekanan yang dihasilkan akan besar. Tekanan yang besar ini akan membuat dinding jadi berlubang.Seperti yang kita tahu, bagian ujung paku yang datar memiliki ukuran permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan bagian ujung paku yang runcing. Nah, ketika area mengecil dengan gaya yang sama besar, maka tekanan yang dihasilkan akan semakin membesar dan ketika area diperbesar, maka tekanan yang dihasilkan akan mengecil.

Maka, menggunakan paku untuk melubangi dinding dengan ujung yang runcing, jauh lebih mudah dibandingkan menggunakan bagian datarnya. Hal ini dikarenakan luas permukaan bagian runcing lebih kecil daripada bagian datar, sehingga tekanan yang diberikan terhadap tembok akan lebih besar.

 

Yup, betul jawabannya D. Tekanan paling besar terdapat pada benda nomor (4). Kenapa begitu?

Seperti halnya paku di atas tadi, tekanan paling besar terdapat pada benda nomor 4. Dari rumus tekanan P=F/A, di soal kan tertulis tuh keempat benda memiliki massa yang sama yaitu 100 kg, berarti besar gaya berat keempat benda sama aja ya. Ingat kan tinggal massa dikali percepatan gravitasi tuh.

Kita telah belajar bahwa untuk gaya yang sama, semakin kecil luas permukaan, semakin besar tekanan yang dihasilkan. Sementara semakin besar luas permukaan, semakin kecil tekanan yang dihasilkan. Maka, dengan besar gaya berat yang sama, tekanan yang paling besar diakibatkan oleh benda dengan luas permukaan paling kecil.

Gimana? Mudah kan? Satu soal lagi ,ya!

 

Yuk, kita cocokan jawabannya.

Kita ketahui, gaya tekan = F = 90 Newton dan luas telapak tangan = A = 150 cm² = 0,015 m². Berapakah tekanan yang diberikan Budi pada gerobak = P = ?

P = F/A

Karena gaya yang diberikan budi diberikan pada kedua telapaknya, sehingga

Jadi, jawabannya 3000 N/m².

Rumus Tekanan Zat Padat

Konsep tekanan sama dengan penyebaran gaya pada luas suatu permukaan. Sehingga, apabila gaya yang diberikan pada suatu benda (F) semakin besar, maka tekanan yang dihasilkan akan semakin besar. Sebaliknya, semakin luas permukaan suatu benda, tekanan yang dihasilkan semakin kecil.

Secara matematis, besaran tekanan dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut.

Tekanan Zat Cair

Ketika kita menyelam di dalam air, telinga kita akan terasa tertekanan bukan? Apalagi jika kolam yang kita selami lebih dalam. Semakin dalam tekanan tersebut rasanya lebih kencang. Mengapa hal tersebut dapat terjadi?

Ternyata, kedalaman zat cair dan massa jenis zat cair memengaruhi tekanan yang dihasilkan oleh zat cair atau disebut dengan tekanan hidrostatis. Semakin dalam zat cair, semakin besar tekanan yang dihasilkan.

Tekanan Hidrostatis

Dapat disimpulkan bahwa Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang dihasilkan zat cair berdasarkan kedalaman dan massa jenisnya. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan.

Oleh karena fenomena tekanan hidrostatis tersebut, saat kita menghitung tekanan di dalam air kita tidak dapat menggunakan rumus yang sama dengan tekanan zat padat. Pada zat cair, gaya (F) disebabkan oleh berat zat cair (w) yang berada di atas benda.

Namun demikian, berat zat cair tidak dapat diambil begitu saja, karena Massa benda (m) dan percepatan gravitasi akan memengaruhinya pula. Untuk mengetahui berat zat cair yang sebenarnya, kita harus mengalikan massa benda (m) dengan percepatan gravitasi (g), maka rumus tekanan zat cair adalah:

Intinya, rumus tekanan zat cair (p) adalah Massa Jenis Zat Cair dikali Percepatan Gravitasi dikali Tinggi Zat Cair.

Hukum Archimedes

Tentunya kita semua telah melihat dan mengetahui bahwa benda yang dimasukkan ke air terkadang dapat mengapung ketika dimasukkan ke kolam air. Peristiwa tersebut seakan membuat suatu benda yang dimasukkan ke dalam air beratnya berkurang.

Sebetulnya bukan berarti ada massa benda yang hilang, hal tersebut disebabkan oleh adanya gaya apung (Fa ) yang mendorong benda ke atas atau berlawanan dengan arah berat benda. Secara matematis, gaya apung dapat diperoleh melalui rumus:

(Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 12)

fenomena ini telah diamati dan dipelajari oleh Archimedes yang hasilnya kemudian dinyatakan sebagai hukum Archimedes yang berbunyi: “Jika benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda itu akan mendapat gaya ke atas yang sama besar dengan berat zat cair yang didesak oleh benda tersebut”.

Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air daripada di udara karena di dalam air benda mendapat gaya ke atas. Ketika di udara, benda memiliki berat mendekati yang sesungguhnya. Karena berat zat cair yang didesak atau dipindahkan benda adalah:

Hukum Archimedes tersebut dapat digunakan sebagai dasar pembuatan kapal laut atau kapal selam. Hal itu karena kita mengetahui bahwa suatu benda dapat terapung atau tenggelam tergantung pada besarnya gaya berat dan gaya apung, dengan pertimbangan:

1. Jika gaya apung maksimum lebih besar daripada gaya berat maka benda akan terapung.
2. Sebaliknya, jika gaya apung maksimum lebih kecil daripada gaya berat maka benda akan tenggelam.
3. Jika gaya apung maksimum sama dengan berat benda, maka benda akan melayang.

Sebagai catatan, gaya apung maksimum adalah gaya apung jika seluruh benda berada di bawah permukaan zat cair.

Hukum Pascal

Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup ternyata akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama. Hal ini merupakan bunyi dari hukum Pascal yang dikemukakan oleh Blaise Pascal (1623- 1662).Mengapa hal demikian menjadi penting? Karena melalui hukum tersebut kita tahu bahwa benda kecil seperti tiang sekalipun dapat memiliki tekanan yang tinggi. Misalnya bagaimana alat pengangkat mobil di tempat pencucian mobil dapat mengangkat mobil hanya dengan udara atau minyak saja.

Menurut hukum Pascal tekanan p tersebut diteruskan ke segala arah dengan sama besar, termasuk ke luas penampang. Secara matematis diperoleh persamaan pada dongkrak hidrolik sebagai berikut.

Pompa hidrolik menerapkan prinsip dari Hukum Pascal. Pada pompa hidrolik terdapat dua luas penampang yang berbeda, yaitu luas penampang kecil (A1 ) dan luas penampang besar (A2 ). Tekanan p (10 N/cm2 ) akan diteruskan menuju luas penampang besar (A2 ) misalnya 100 cm2.

Berdasarkan contoh tersebut dapat dilihat bahwa dengan memberikan gaya 10 N pada luas penampang kecil mampu menghasilkan gaya 1.000 N pada luas penampang besar. Berdasarkan prinsip inilah pompa hidrolik tersebut mampu mengangkat mobil yang cukup berat dan jauh lebih besar dari penampangnya.

Tekanan Gas

Tekanan gas dapat dibuktikan dengan percobaan sederhana menggunakan gelas yang diisi air lalu ditutup dengan kertas. Jika gelas tersebut dibalikkan dengan cepat sembari menahan kertasnya, maka air di dalam tidak akan tumpah bahkan ketika kita melepaskan tangan kita dari kertas. Hal tersebut terjadi karena HVS mendapatkan tekanan dari udara luar yang besarnya lebih besar daripada tekanan air dalam gelas.

Prinsip tekanan gas dimanfaatkan untuk mengembangkan balon udara. Balon udara seperti dapat terbang karena massa jenis total dari balon udara lebih rendah daripada massa jenis udara di sekitarnya. Massa jenis balon udara tersebut dikendalikan oleh perubahan temperatur pada udara dalam balon.

Seorang pilot balon udara mengontrol temperatur udara dalam balon dengan menggunakan pembakar yang ada di bawah lubang balon. Ketika bara api dari pembakar memanaskan udara dalam balon, berat balon menjadi lebih kecil dari gaya ke atas sehingga balon akan bergerak ke atas. Hal tersebut terjadi karena udara panas lebih ringan dari udara dingin. Jika ingin turun, maka pemanasan udara dalam balon dikurangi atau dihentikan sehingga suhu udara dalam balon menurun.

sumber: https://serupa.id/tekanan-zat-padat-cair-gas-serta-penerapannya-dalam-kehidupan/ dan https://www.ruangguru.com/blog/tekanan-zat-padat