KONSEP TEKANAN

MATERI IPA FISIKA KELAS VIII A,B,C,D,E,F,G NOVEMBER MINGGU PERTAMA 2013
UNTUK RUMUS JIKA TIDAK MUNCUL SILAKAN LIHAT DI BUKU PAKET
KAMU PELAJARI SAMPAI TEKANAN PADA ZAT PADAT SAJA
SUPRIYADI,S.Pd

TEKANAN

A.           Konsep Tekanan

Kamu mungkin pernah mengamati jejak-jejak sepatu pada tanah basah, seperti  Kedua pasang jejak itu berasal dari orang yang sama, namun orang itu mengenakan sepatu yang berbeda. Walaupun berat orang itu sama, namun pengaruhnya terhadap tanah tersebut berbeda. Apa yang membuat berbeda? Perhatikan luas sol kedua sepatu itu. Untuk gaya berat yang sama, semakin kecil luas permukaan sol sepatu, ternyata jejak kakinya semakin dalam. Besaran dalam fisika yang mengkaitkan gaya dengan luas permukaan disebut tekanan. Tekanan dapat dihitung dengan membagi gaya yang dikerahkan dengan luas yang dikenai gaya tersebut.

   

                                    gaya              

                tekanan = 

                                     luas

 

                                 F

                    p =   

                                A

 .

Bila gaya diukur dalam satuan newton (N) dan luas diukur dalam meter persegi (m²), maka tekanan diukur dalam satuan newton per meter persegi (N/m²). Pascal (Pa) adalah satuan SI untuk tekanan. Satu pascal tekanan adalah suatu gaya sebesar satu Newton per meter persegi.

B.           Tekanan Hidrostatis

 Apa yang kamu rasakan di telingamu pada saat kamu menyelam di dalam air? Telingamu akan terasa semakin sakit pada saat kamu menyelam

semakin dalam. Hal ini terjadi karena semakin dalam kamu menyelam, tekanan air tersebut semakin besar. Karena gaya gravitasi, tekanan di dalam fluida bertambah sesuai kedalamannya. Semakin besar kedalaman tersebut, semakin besar pula tekanan tersebut. Mari kita lihat mengapa demikian.

Bertambahnya tekanan seiring dengan bertambahnya kedalaman fluida memiliki berbagai akibat penting. Bendungan dirancang semakin bawah semakin tebal, karena bagian bawah bendungan memperoleh tekanan lebih besar daripada bagian atasnya.

Secara Matematika Tekanan Hidrostatis dirumuskan :

P=         karena    S=  maka  

P=Tekanan hidrostatis(N/m² atau Pa)

 =Massa jenis zat cair(kg/m³)

=Percepatan gravitasi(m/s²)

Kedalaman zat cair(m)

S=Berat jenis zat cair(N/m²)

     Alat untuk menunjukkan besarnya tekanan hidrostatis : Pesawat Hartl

C.           Hukum Pascal

Bunyi: “Tekanan yg diberikan pada zat cair dlm ruang tertutup diteruskan ke segala arah dg sm besar.”

 

    P₁                                                                                             

             A1                                                                               A2

 

                                                                               P₁ = P₂                                 

                                          Zat cair

                                                    P₁ 

 

Keterangan :

·         F₁ = Gaya tekan ( N )

·         F₂ = Gaya angkat ( N )

·         A₁ = Luas Bidang tekan (m²)

·         A₂ = Luas Bidang angkat (m²)

Prinsip hokum Pascal : “Dengan gaya sekecil²nya dapat mengangkat beban sebesar²nya.”

Beberapa alat yang bekerja berdasarkan hokum Pascal antara lain :

• Dongkrak hidrolik
• Kempa Hidrolik
• Rem Hidrolik
• Alat Pengangkat Mobil

D.     Bejana Berhubungan

Konsep bejana berhubungan selalu berlaku:

Permukaan zat cair yang sejenis dalam suatu bejana berhubungan selalu mendatar dan sama tinggi.

 

Konsep bejana berhubungan tidak berlaku apabila:

a.       tekanan di atas bejana tidak sama (misalnya salah satu bejana ditutup)

b.      digoyang-goyangkan

c.       salah satu bejana berupa pipa kapiler

d.      diisi dua macam atau lebih zat cair

Hukum bejana berhubungan dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain pada teko, sistem pengairan, air ledeng, waterpas, cair dalam pipa U, dan sebagainya.

Perhatikan gambar berikut!

Pada bejana U diisi zat cair yang berbeda jenis, terlihat kedua permukaan zat cair tidak sama. Berdasarkan konsep tekanan hidrostatis maka tekanan di pipa kiri sama dengan pipa kanan. Sehingga berlaku hubungan:

 

keterangan:

ρ₁ ; ρ₂        : massa jenis  zat cair 1 dan 2 (kg/m³)

h₁ ; h₂         : ketinggian permukaan zat cair 1 dan 2 di atas garis batas (m³)

5. Hukum Archimides

Seorang ilmuwan dari sisilia (itali), Archimedes (287-212 SM) mengemukakan bahwa suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut. Gaya itu disebut gaya archimides.

Jadi selisih antara berat benda di udara dengan berat berat benda di air sama dengan gaya apung (gaya ke atas) yang dikerjakan air pada benda.

Gaya apung = berat di udara – berat dalam zat cair

  = berat air yang di desak

Secara sederhana hukum Archimedes dapat ditulis dalam bentuk persamaan:

 

Keterangan

F_A  : gaya ke atas (N)

S    : berat jenis zat cair (N/m³)

V   : volum zat cair yang didesak (m³)

ρ    : massa jenis (kg/m³)

g    : percepatan gravitasi (N/kg)

Alat-alat teknik yang bekerja berdasarkan hokum archimides diantaranya:

1. hidrometer
2. kapal laut
3. galangan kapal
4. jembatan ponton
5. balon udara

Mengapung, melayang, dan tenggelam

1. Mengapung

Pada mengapung berat benda yang tercelup sama dengan gaya apung

 

Wb=Fa

ρ benda < ρ zat cair

2. Melayang

Pada saat melayang berat benda sama(seluruhnya) dengan gaya apung

 

Wb=Fa

ρ benda = ρ zat cair

3. Tenggelam

Pada saat tenggelam berat benda lebih besar dari pada gaya apung.

 

Wb > Fa

ρ benda > ρ zat cair

Soal Latihan

1.      Benda massanya 6 kg, mempunyai luas bidang tekan 200 cm², Berapakah tekanan yang dihasilkan benda tersebut dalam SI? ( g = 10 N/kg)

Petunjuk : F di rumus bias diganti W = m x g, bila diminta dalam SI maka satuan luas diubah menjadi m²

2.      Tekanan yang dihasilkan sebuah benda adalah 15.000 Pa. Bila luas bidang tekan adalah 600 cm², berapakah berat beban teraebut?

3.       

	Lihat gambar balok disamping. Bila massa balok 0,4 kg, berapakah tekanan yang dihasilkan balok?

4.      Air massa jenisnya 1000 kg/m³, dimasukkan ke dalam gelas yang tingginya 15 cm sampai penuh. Bila gravitasi bumi 10 N/kg, berapakah tekanan hidrostatis di dasar gelas?

5.      Dongkrak hidrolik mempunyai luas bidang tekan dan bidang angkat masing-masing 8 cm² dan 40 cm². Bila gaya tekan sebesar 60 N diberikan pada dongkrak, berapa berat beban yang bias terangkat?

6.       Pada gambar di bawah, F₁ dan F₂ setimbang.

Maka besar F₂ adalah … .?

7.      Sepotong logam volumnya 0,2 m³. Massa jenis zat cair 1.000 kg/m³. Bila diketahui konstanta gravitasi 9,8 m/s², Hitunglah besar gaya angkat ke atas m?