TEKANAN

 

⚙️ TEKANAN PADA ZAT PADAT

Apa itu Tekanan?

Tekanan adalah gaya yang diberikan pada suatu permukaan dalam setiap satuan luas. Semakin besar gaya atau semakin kecil luas permukaannya, maka tekanannya akan semakin besar. Konsep ini sangat penting dalam kehidupan sehari-hari, seperti saat kita memakai sepatu hak tinggi, paku menembus kayu, atau truk bermuatan berat melewati jalan.

Rumus tekanan secara umum:

P = F / A
Keterangan:
P = tekanan (N/m² atau Pascal)
F = gaya (N)
A = luas permukaan (m²)

Contoh Tekanan pada Zat Padat

1. Paku Menembus Kayu
   Paku memiliki ujung yang runcing, sehingga luas permukaannya kecil. Dengan gaya yang sama, tekanan yang diberikan paku besar, sehingga mudah menembus kayu.

2. Hak Tinggi vs Sepatu Olahraga
   Sepatu hak tinggi memiliki luas alas yang sempit dibanding sepatu olahraga. Maka, tekanan yang dihasilkan lebih besar, dan bisa merusak lantai yang lunak.

3. Alat Pemotong (Pisau, Kapak)
   Ujung tajam pisau atau kapak dirancang sempit agar tekanan yang dihasilkan besar dan mudah untuk memotong benda.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Tekanan pada Zat Padat

1. Gaya yang diberikan
   Semakin besar gaya, semakin besar tekanannya.

2. Luas permukaan
   Semakin sempit luas permukaan, semakin besar tekanannya.

Penerapan dalam Kehidupan Sehari-Hari

• Tank baja berat memiliki roda rantai agar beratnya tersebar ke permukaan lebih luas, sehingga tekanan terhadap tanah berkurang dan tidak tenggelam.

• Paku, jarum, pisau, kapak semuanya dibuat tajam agar menghasilkan tekanan besar.

🌊 TEKANAN PADA ZAT CAIR

Apa itu Tekanan Hidrostatis?

Zat cair memiliki berat dan dapat memberikan tekanan ke segala arah. Tekanan ini disebut tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis bertambah seiring dengan kedalaman cairan.

Rumus tekanan hidrostatis:

Ph = ρ × g × h
Keterangan:
Ph = tekanan hidrostatis (Pascal)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = kedalaman dari permukaan zat cair (m)

Sifat Tekanan Zat Cair

1. Tekanan bertambah seiring kedalaman
   Semakin dalam suatu titik dalam zat cair, tekanannya semakin besar.

2. Tekanan ke segala arah
   Zat cair menekan ke segala arah secara merata. Ini bisa dibuktikan dengan percobaan ember berlubang di berbagai sisi.

3. Dipengaruhi oleh massa jenis dan kedalaman
   Semakin besar massa jenis (ρ) dan kedalaman (h), semakin besar tekanannya.

Contoh Tekanan Zat Cair dalam Kehidupan

1. Bendungan
   Dinding bendungan bagian bawah dibuat lebih tebal karena tekanan air semakin besar di kedalaman.

2. Selang Bocor di Bagian Dasar
   Air memancar lebih kuat jika bocor terjadi di bagian bawah daripada bagian atas.

3. Kolam Renang
   Seorang penyelam akan merasakan tekanan lebih besar di dasar kolam dibanding di permukaan.

Hukum Pascal

Bunyi hukum Pascal:

“Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar.”

Penerapan Hukum Pascal:

• Dongkrak hidrolik

• Rem hidrolik pada mobil

• Pompa hidrolik

Prinsip kerja dongkrak hidrolik:

Tekanan dari piston kecil diteruskan ke piston besar melalui zat cair, sehingga gaya kecil dapat mengangkat benda berat.

Rumus Pascal:
F₁ / A₁ = F₂ / A₂

Keterangan:
F = gaya (N)
A = luas penampang (m²)

Alat Ukur Tekanan Cair

• Manometer: untuk mengukur tekanan dalam pipa atau bejana

• Barometer: untuk mengukur tekanan udara, meskipun berkaitan juga dengan gas

💨 TEKANAN PADA GAS

Karakteristik Gas

Gas adalah zat yang memiliki volume dan bentuk yang tidak tetap, mengikuti bentuk wadahnya, dan partikel-partikelnya bergerak bebas. Karena partikel gas terus bergerak dan bertumbukan dengan dinding wadah, maka gas menghasilkan tekanan.

Hukum-hukum tentang Tekanan Gas

1. Hukum Boyle

“Pada suhu tetap, tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya.”

P × V = konstan

Keterangan:
P = tekanan
V = volume

Contoh: Jika volume dikurangi, maka tekanan meningkat (seperti saat kita menekan pompa ban).

2. Hukum Charles

“Pada tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan suhu (dalam Kelvin).”

V / T = konstan

Keterangan:
V = volume
T = suhu (K)

Contoh: Balon yang diletakkan di tempat panas akan mengembang karena suhunya meningkat.

3. Hukum Gay-Lussac

“Pada volume tetap, tekanan gas berbanding lurus dengan suhu.”

P / T = konstan

Contoh: Kaleng tertutup yang dipanaskan dapat meledak karena tekanan gas meningkat saat suhu naik.

Rumus Umum Tekanan Gas Ideal

P × V = n × R × T
Keterangan:
P = tekanan (atm atau Pascal)
V = volume (liter atau m³)
n = jumlah mol gas
R = konstanta gas
T = suhu (Kelvin)

Alat Ukur Tekanan Gas

• Manometer: mengukur tekanan dalam pipa tertutup atau tabung gas

• Barometer: mengukur tekanan udara (gas) di atmosfer

• Pompa Tekanan: digunakan untuk meningkatkan tekanan udara, seperti dalam pompa sepeda atau pompa ban

Penerapan Tekanan Gas dalam Kehidupan

1. Ban Sepeda dan Mobil
   Gas (udara) dalam ban menahan beban kendaraan. Jika tekanan kurang, kendaraan tidak stabil.

2. Kaleng Aerosol dan Tabung Gas
   Tekanan gas digunakan untuk mendorong zat cair atau campuran keluar dari kaleng (seperti pada parfum, semprotan serangga).

3. Teknologi Roket dan Jet
   Gas panas bertekanan tinggi dikeluarkan dari belakang, memberikan gaya dorong ke depan.

4. Respirasi (Pernapasan)
   Proses menghirup dan menghembuskan napas berkaitan dengan perbedaan tekanan antara paru-paru dan lingkungan.

🧪 Percobaan Sederhana

Percobaan Tekanan Zat Padat

Letakkan buku di atas meja menggunakan sisi yang berbeda (miring dan rata). Bandingkan tekanan yang terjadi pada permukaan meja.

Percobaan Tekanan Zat Cair

Lubangi botol plastik di tiga titik vertikal berbeda (atas, tengah, bawah). Isilah botol dengan air, dan amati pancaran air dari masing-masing lubang. Semakin ke bawah, semakin kuat pancaran air → tekanan lebih besar.

Percobaan Tekanan Gas

Isi balon dan biarkan terkena sinar matahari. Balon akan mengembang karena suhu meningkat, dan tekanan gas di dalam balon bertambah.

📌 Rangkuman Materi

Jenis Tekanan	Rumus	Faktor yang Mempengaruhi	Contoh
Tekanan Zat Padat	P = F / A	Gaya dan luas permukaan	Hak tinggi, paku
Tekanan Zat Cair	Ph = ρ × g × h	Massa jenis cairan, kedalaman	Bendungan, kolam
Tekanan Gas	P × V = n × R × T	Volume, suhu, jumlah mol	Ban, aerosol

📝 Latihan Soal

1. Sebuah gaya 100 N diberikan pada bidang seluas 0,5 m². Hitunglah tekanannya!

2. Hitung tekanan air pada kedalaman 2 meter. Massa jenis air 1000 kg/m³, dan g = 10 m/s².

3. Jika gas dalam ruang tertutup memiliki volume 4 liter dan tekanan 2 atm, berapakah tekanan akhir jika volumenya dikurangi menjadi 2 liter (dengan suhu tetap)?

4. Sebutkan 3 contoh penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari!

5. Jelaskan perbedaan tekanan gas dan tekanan zat cair dalam hal arah tekanannya!

📣 Kesimpulan

Tekanan adalah bagian penting dari fisika yang memengaruhi banyak aspek kehidupan.
Zat padat menghasilkan tekanan berdasarkan gaya dan luas permukaan.
Zat cair menghasilkan tekanan berdasarkan kedalaman dan massa jenis.
Sementara itu, gas menghasilkan tekanan karena pergerakan partikelnya dan dipengaruhi oleh hukum-hukum fisika seperti Boyle, Charles, dan Gay-Lussac.
Dengan memahami konsep ini, kita bisa menjelaskan fenomena sehari-hari secara ilmiah dan cermat.