Dalam dunia fisika, tekanan merupakan istilah penting untuk menggambarkan gaya yang bekerja dalam suatu luasan permukaan tertentu. Tekanan ini memiliki peranan besar untuk membuat sebuah benda terapung atau tenggelam dan air. Untuk lebih jelasnya, berikut informasi lengkapnya.
Daftar ISI
Pengertian
Tekanan atau gaya tekan atau pressure diartikan sebagai besarnya gaya yang bekerja pada setiap satuan luas permukaan atau penampang tertentu. Hal ini bisa terjadi karena adanya dorongan pada suatu benda dengan arah yang tegak lurus.
Adapun gaya tekan ini memiliki satuan internasional yaitu Newton per satuan luas (N/m²). Untuk simbol gaya tekan yang digunakan dalam dunia fisika adalah P atau p. Tidak hanya itu, satuan ukur lain untuk istilah ini adalah Pascal (Pa). Untuk itulah 1 N/m² = 1 Pa.
Jenis-Jenis
Adapun jenis-jenis gaya tekan dalam fisika antara lain:
1. Tekanan Hidrostatis
Sesuai dengan namanya, jenis ini terjadi atau terdapat pada suatu zat cair yang diam. Ada tiga hal utama yang bisa mempengaruhinya, antara lain:
a. Kedalaman objek pada zat cair
Semakin dalam suatu benda dalam zat cair, maka semakin besar juga pressure yang dirasakan. Untuk itulah, kita sering menemukan kapal selam atau pesawat ketika jatuh terlalu dalam di laut yang ditemukan hanya pecahannya dalam ukuran kecil karena memang hancur akibat dari gaya tekan di dasar laut yang sangat besar.
b. Massa jenis zat cair
Massa jenis zat cair juga bisa mempengaruhi gaya tekan yang dialami suatu benda. Semakin besar massa jenis zat cair, maka semakin besar pressure yang dirasakan oleh suatu benda.
c. Gaya gravitasi bumi
Adanya gaya gravitasi bumi juga bisa mempengaruhi tekanan air, di mana semakin dekat dengan gravitasi bumi, maka semakin besar gaya tekan yang dirasakan oleh suatu benda.
2. Tekanan Udara
Adapun yang dimaksud adalah gaya tekan yang bisa menggerakkan massa udara dalam satuan luas tertentu. Untuk mengukur tekanan udara bisa menggunakan barometer dengan satuan yang biasanya disebut dengan milibar atau mb.
Perbedaan yang mencolok antara jenis ini dengan hidrostatis yaitu pada ketinggiannya. Pada tekanan udara, semakin tinggi suatu tempat maka gaya tekan yang Anda rasakan akan semakin rendah.
3. Tekanan Zat Padat
Gaya tekan pada zat padat adalah gaya yang bekerja pada suatu luasan bidang zat padat tertentu. Adapun gaya tekan yang dimaksud yaitu ketika Anda menekan suatu zat padat maka gaya yang bekerja pada zat tersebut adalah tekanan zat padat.
Besaran Tekanan
Gaya tekan termasuk ke dalam besaran turunan yang diturunkan dari besaran pokok panjang, massa, dan waktu. Selain itu, gaya tekan ini termasuk juga kedalam besaran vektor yang dinyatakan dalam bentuk nilai dan angka.
Rumus
Berikut ini beberapa rumus yang digunakan untuk menghitung gaya tekan:
1. Tekanan Padat
Adapun rumus yang digunakan untuk jenis tekanan ini antara lain:
p = F/A.
Keterangan:
- p = tekanan (N/m2 atau Pa)
- F = gaya tekan (N).
- A = luas permukaan (m²)
Selain itu, rumus lain yang bisa Anda gunakan jika yang diketahui adalah massa benda yaitu:
p = m.g/A
Keterangan:
- m = massa benda (kg)
- g = percepatan gravitasi (m/s²)
- A = luas permukaan (m²)
2. Tekanan Zat Cair
Adapun rumus yang digunakan untuk mengetahui gaya tekan pada zat cair adalah:
Ph = ρ . g . h
atau
Ph = S . h
Keterangan:
- ph = tekanan hidrostatis (N/m² atau Pa)
- ρ (rho) = massa jenis zat cair (kg/m³)
- g = percepatan gravitasi (m/s²)
- h = kedalaman zat cair (m)
- S = berat jenis zat cair (N/m³)
3. Tekanan Udara
Pada perhitungan ini ada dua hal yang berlaku yaitu pressure pada ruangan tertutup dan pada ruangan terbuka. Adapun rumus yang berlaku pada ruangan tertutup sesuai dengan hukum boyle yaitu:
- Gas konstan: p . V atau p1. V1 = p2 . V2
- Gas campuran: P campuran = (p1. V1) – (p2 . V2)/(V1 + V2)
Keterangan:
- P1 = tekanan awal (atm)
- V1 = volume awal (m³)
- P2 = tekanan akhir (atm)
- V2 = volume akhir (m³)
Adapun rumus pressure ruangan terbuka yaitu:
Tekanan Udara (P) = 76 cmHg – (Ketinggian (h) / 100 meter).
Contoh Soal
Berikut ini beberapa contoh soal untuk tekanan pada zat padat, cair dan gas.
1. Budi mendorong gerobak dengan dua tangannya dan perlu gaya sebesar 100 Newton. Jika luas telapak tangan adalah 200 cm2, berapakah tekanan yang diberikan Budi ke gerobak?
Jawaban:
Diketahui :
F = 100 N
A = 2 x 0,02 = 0,04 m2
Ditanyakan: P = ….?
Penyelesaian:
P = F/A atau w/A
P = 100/0,04
P = 2500 N/m2
2. Sebuah balok memiliki luas alas 0,8 m² bertekanan 100 N/m², maka berapakah gaya yang bekerja pada balok tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
A = 0,8 m2
P = 100 N/m2
Ditanyakan:
P = ….?
Penyelesaian:
p = F/A
F = p x A = 100 N/m² x 0,8 m² = 80 N
3. Berapakah tekanan hidrostatik air pada kedalaman 4 meter (ρ = 1.000 kg/m3) dan percepatan gravitasi sebesar 10 m/s2?
Jawaban:
Diketahui:
h = 4 meter
ρ = 1.000 kg/m3
g = 10 m/s2
Ditanya: Ph = …..?
Penyelesaian:
Ph = ρ . g . h = 1.000 . 10 . 4 = 40.000 N/m2 atau Pa, atau = 40 kPa
4. Boyolali berada 300 m diatas permukaan air laut. Jika tekanan di atas permukaan air laut adalah 76 cmHg, tentukan pressure udara di Boyolali, nyatakan dalam cmHg!
Jawaban:
Diketahui:
Setiap kenaikan 100 m tekanan udara luar turun 1 h. Jadi karena Boyolali = 300 m, maka tekanan turun 3.
Ditanyakan: P Boyolali = ….?
Penyelesaian:
P (tekanan boyolali) = 76 – 3 = 73 cmHg
Jadi, pressure udara di Boyolali adalah 73 cmHg.
5. Sebuah tabung gelas berisi minyak setinggi 15 cm. Berapakah massa jenis minyak, apabila tekanan udara luar diabaikan dan tekanan yang terjadi di dasar tabung sebesar 1.500 pa?
Jawaban:
Diketahui:
P = 1500 pa
h = 0,15
Ditanyakan: ρ = ….?
Penyelesaian:
ρ = p/ g.h = 1.500/10.0,15 = 1000 kg/m2
6. Tekanan udara di sebuah puncak gunung adalah 60 cmHg. Berapakah ketinggian gunung dari permukaan laut?
Jawaban:
Diketahui: P pada ketinggian h = 60 cmHg
Ditanyakan: h = …?
Penyelesaian:
h = (tekanan normal – tekanan di ketinggian (h)) x 100 m
= (76-60) x 100 m = 1.600 m
7. Gas dalam ruang tertutup memiliki volume 0,4 L. Sementara, tekanannya 2 atm dan suhu 28 derajat Celcius. Jika volumenya bertambah menjadi 1 L dan suhunya menjadi 80 derajat Celcius, maka berapakah besar tekanan gas tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
P1 = 2 atm
V1 = 0,4 L = 4 x 10^-4 m3
T1 = 28 Celcius = 28 + 273 = 301 K
V2 = 1 L = 1 x 10^-3 m3
T2 = 80 = 80 + 273 = 353 K
Ditanyakan: P2 = ….?
Penyelesaian:
2 . 4 x 10^-4 / 301 = P2 . 1 x 10^-3 / 353
8 x 10^-4 / 301 = P2 . 1 x 10^-3 / 353
Kali silang sehingga:
(8 x 10^-4) 353 = (P2 x 10^-3) 301
0,2824 = 0,301P2
P2 = 0,2824 / 0,301
P2 = 0,938 atm
Penerapan Tekanan
Adapun beberapa penerapannya dalam kehidupan sehari-hari antara lain:
- Ujung paku yang dibuat runcing pada bagian ujungnya sehingga memudahkan dalam menancapkannya pada benda seperti kayu.
- Alas sepatu salju dibuat lebih lebar sehingga memudahkan Anda dalam berjalan saat di atas salju yang licin.
- Beberapa ban mobil dibuat besar seperti untuk medan yang berlumpur agar tidak mudah terbalik saat melewati medan berlumpur.
- Kapak untuk memotong kayu dibuat runcing pada ujungnya sehingga bisa lebih mudah digunakan untuk membelah kayu.
- Bentuk kaki bebek dan angsa yang lebar dan berselaput sesuai dengan tempat hidupnya karena bisa memudahkan mereka saat berjalan di atas lumpur dan berenang di air.
Kesimpulan
Tekanan memang terkadang ada yang merugikan seperti jika pada kedalaman tertentu yang bisa membunuh manusia dan menghancurkan benda tertentu. Terlepas dari itu semua, gaya tekan ini sangat berguna untuk mempermudah pekerjaan ]sehari-hari selama kita mengetahui cara kerjanya dengan baik.
