Faktor-faktor yang Berpengaruh pada Besarnya Tekanan

Fisika mengajarkan kita mengenai banyak hal dan mempermudah dalam menjalani hidup. Pembuatan alat-alat yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari mengacu pada hukum-hukum fisika. Misalnya gunting kuku yang mengaplikasikan teori pesawat sederhana.

Sebagian besar dari kita akan merasa jenuh dan pusing ketika belajar fisika. Hal ini dikarenakan banyaknya rumus dan rumitnya cara menghitung angka-angka yang ada. Namun, pada dasarnya ilmu fisika akan mudah dipelajari dengan cara memahami konsep dasarnya.

Salah satu ilmu fisika yang cukup sering diajarkan adalah tekanan. Macam-macam tekanan, kegunaan tekanan, hitungan tekanan yang bervariasi, dan lain-lain. Lalu, sebenarnya apa itu tekanan? Apa fungsinya? Jenisnya apa saja?

Untuk mengetahui tekanan, Grameds dapat menyimak pemaparan berikut ini.

Daftar Isi

Pengertian, Rumus, dan Satuan Tekanan

Tekanan adalah besarnya gaya dorong yang kuat. Dalam buku IPA Terpadu SMP dan MTs untuk Kelas VIII semester 2 yang ditulis oleh Lutfi, dkk, tekanan merupakan besarnya gaya yang bekerja di setiap satuan luas permukaan. Tekanan dapat terjadi karena adanya dorongan pada benda dengan arah yang tegak lurus.

Tekanan tidak hanya berkaitan dengan gaya, tetapi juga pada luasm suhu, dan volume. Adapun satuan internasional dari tekanan adalah newton per satuan luas (N/m²). Sedangkan simbol P atau p. Selain itu, satuan ukur lain pada tekanan adalah Pascal (Pa) yang merupakan nama belakang tokoh fisikawan, Blaise Pascal.

Maka dapat disebutkan bahwa 1 N/m² = 1 Pa

Besaran tekanan merupakan turunan dari besaran pokok, panjang, dan waktu. Selain itu, tekanan termasuk dalam besaran vektor, tetapi dinyatakan dalam angka atau nilai. Pada dasarnya rumus tekanan seperti di bawah ini.

P = F/A

Keterangan:

P = tekanan dengan satuan pascal

F = gaya dengan satuan newton

A = luas permukaan dengan satuan m²

Jenis-jenis Tekanan

Tekanan memiliki beberapa jenis sebagai berikut.

1. Tekanan Zat Padat

Pada zat padat yang diberi gaya dorong dari atas maka akan timbul tekanan. Semakin besar luas bidang tekan maka semakin kecil tekanannya. Oleh sebab itu, faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan adalah gaya tekanan dan luas bidang.

Adapun rumus tekanan zat padat sebagai berikut.

P = F/A

Keterangan:

P = tekanan dengan satuan pascal

F = gaya dengan satuan newton

A = luas permukaan dengan satuan m²

2. Tekanan Zat Cair

Tekanan zat cair disebut juga dengan tekanan hidrostatis. Hidro berarti air statis oada kondisi air yang diam. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.

Adapun rumus dari tekanan zat cair sebagai berikut.

P = p x g x h

P = tekanan hidrostatis (Pascal atau N/m²)

p = massa jenis cairan (kg/m²)

g = percepatan gravitasi (10 m/s²)

h = kedalaman cairan (meter), dihitung dari permukaan air sampai ke kedalaman benda.

3. Tekanan Zat Gas

Bumi memiliki lapisan pelindung berupa atmosfer. Lapisan ini meluas hingga 1000 km ke atas bumi dan memiliki massa 4.5 x 1018 kg. Massa atmosfer yang menekan permukaan inilah yang disebut dengan tekanan atmosferik. Tekanan atmosferik di permukaan laut adalah 76 cmHg.

Setiap tempat memiliki tekanan udara yang berbeda. Gas pada ruang tertutup maka akan berlaku hukum boyle, yakni tekanan dan volume gas yang konstan atau tetap selama suhu gas masih sama.

Adapun rumus gas di ruangan tertutup sebagai berikut.

p x V = konstan

p1 x v1 = p2 x v2

Adapun rumus gas campuran sebagai berikut.

(p1 x v1) – (p2 x v2) / (v1 + v2)

Keterangan:

p1 = tekanan awal atmosfer (atm)

v1 = volume awal (m³)

p2 = tekanan akhir atmosfer (atm)

v2 = volume akhir (m³)

Faktor-faktor yang Memengaruhi Besarnya Tekanan

Faktor yang memengaruhi besarnya tekanan adalah gaya tekan dan bidang luas. Berikut penjelasan lebih rinci mengenai kedua faktor tersebut.

1. Gaya Tekan

Gaya tekan merupakan besaran vektor yang memiliki nilai dana rah. Gaya tekan diberikan secara tegak lurus terhadap bidang tekan. Besar tekanan dipengaruhi oleh gaya tekan. Semakin besar gaya tekan yang diberikan, maka makin besar pula tekanan yang dihasilkan.

Sebagai contoh, ketika mencoba menancapkan paku pada dinding dengan tangan maka tidak akan pernah tertancap. Hal tersebut disebabkan oleh gaya tekan yang dihasilkan tangan sangat kecil.

Berbeda dengan palu, ketika menggunakan palu, paku akan tertancap di dinding dengan mudah. Hal tersebut disebabkan oleh palu yang digerakkan oleh tangan memiliki gaya tekan yang lebih besar.

2. Luas Bidang Tekan

Pengaruh luas bidang tekan dapat terlihat dari rumus tekanan. Yang mana, luas bidang tekan (A) adalah penyebut. Adapun, gaya tekan (F) adalah pembilang.

Hal tersebut berarti jika besar gaya tekan tegak lurus dengan besar gaya tekanan. Maka, luas bidang tekan berbanding terbalik dengan besar tekanan. Semakin luas suatu bidang tekan, maka semakin kecil tekanan yang dihasilkan.

Sebuah gaya tekan yang diberikan dapat menghasilkan efek yang berbeda. Hal tersebut bergantung pada bidang tekannya. Gaya tekan yang sama akan memberikan tekanan yang lebih besar pada bidang tekan dengan luas yang lebih kecil.

Sebagai contoh pada penggunaan jari tangan dan jarum suntik. Jarum tangan memiliki luas permukaan yang lebih besar daripada jarum suntik. Ketika keduanya diberikan gaya tekan yang sama, tekanan yang dihasilkan akan berbeda.

Ketika ajri tangan diberikan gaya tekan untuk menekan tangan seseorang maka tekanan yang diberikan kecil. Hal tersebut dikarenakan luas permukaan yang besar. Sedangkan, ketika jarum suntik diberikan gaya tekan yang besarnya sama untuk menekan tangan seseorang. Maka, dapat menembus kulit orang tersebut.

Hal itu dapat terjadi lantaran luas bidang tekan jarum suntik lebih kecil daripada luas bidang tekan jari tangan. Semua gaya tekan yang diberikan akan trekonsentrasi ke area yang sangat kecil di ujung jarum yang tajam.

Adapun gaya tekan yang sama pada luas bidang dengan distribusi yang lebih luas pada jari tangan akan menghasilkan tekanan yang lebih kecil.

Manfaat Tekanan dalam Kehidupan Sehari-hari

Tekanan sangat bermanfaat untuk kehidupan sehari-hari. Berikut beberapa alat atau benda yang memanfaatkan tekanan sebagai prinsip kerjanya.

Pompa hidrolik untuk membantu mencuci mobil.
Alas sepatu dibuat rata untuk memberikan tekanan yang kecil pada lantai sehingga tidak menusuk lantai.
Bulatan-bulatan kecil di bawah sepatu bola untuk memberikan tekanan besar pada tanah. Sehingga, pemain bola dapat menapak dengan kokoh di tanah dan tidak mudah tergelincir.
Ujung paku dibuat runcing untuk memberikan tekanan besar dan mudah menancap di papan, kayu, atau tembok.
Kampak dibuat tajam untuk memperbesar tekanan sehingga memudahkan tukang kayu dalam memotong atau membelah kayu.
Mata pisau dibuat tipis untuk memberikan tekanan besar pada benda sehingga mudah dipotoong.
Alas meja dibuat rata untuk memberikam tekanan yang kecil pada lantai. Sehingga, tidak menusuk lantai.
Ujung jarum dibuat runcing sehingga memberikan tekanan yang besar dan memudahkan untuk menusuk.

Contoh Soal Tekanan

Berikut contoh soal yang dapat dijadikan referenso belajar oleh Grameds dalam belajar tekanan.

1. Tentukan tekanan hidrostatik air pada kedalaman 5 meter (ρ = 1.000 ^kg/_m³) dan percepatan gravitasi sebesar 10 ^m/_s².

Jawaban:

Diketahui:

h = 5 meter

ρ = 1.000 ^kg/_m³

g = 10 ^m/_s²

Ditanyakan:

p_h……..?

Penyelesaian:

p_h = ρ . g . h
= 1.000 . 10 . 5
= 50.000 ^N/_m²atau Pa, atau
= 50 kPa (kPa = kilopascal)

2. Tekanan zat cair adalah 3.000 Pa tinggi zat cair 30 cm, berapakah massa jenis zat cair tersebut?

Jawaban:

Diketahui:

p = 3.000 Pa

h = 30 cm = 0,3 m

Ditanyakan:

ρ….?

Penyelesaian:

p_h = ρ . g . h
3.000 = ρ . 10 . 0,3
ρ = ^3.000/₃
ρ = 1.000 ^kg/_m³

Jadi, massa jenis zat cair tersebut adalah 1.000 ^kg/_m³.

3. Besar tekanan hidrostatis pada kolam dengan kedalaman 2 m, jika massa jenis air 1.000 ^kg/_m³dan percepatan gravitasi 10 ^m/_s²..

Jawaban:

Diketahui:

h = 2 m

ρ = 1.000 ^kg/_m³

g = 10 ^m/_s²

Ditanyakan:

p_h…….?

Penyelesaian:

p_h = ρ . g . h
= 1.000 . 10 . 2
= 20.000 Pa, atau
= 20 kPa

Jadi, besar tekanan hidrostatis pada kedalaman tersebut adalah 20 kPa

4. Ketinggian suatu kota 300 meter dpl (di atas permukaan laut). Berapakah tekanan udara di kota itu?

Jawaban:

Diketahui:

Ketinggian = 300 m

Ditanyakan:

Tekanan udara…?

Penyelesaian:

Tekanan Udara = 76 cmHg – (^Ketinggian/_{100 meter})
= 76 cmHg – (^{300 meter}/_{100 meter})
= 76 cmHg – 3
= 73 cmHg, atau
= 730 mmHg

5. Sebuah tabung yang volumenya 2 m³bertekanan 6 atm, kemudian volumenya diperkecil menjadi 0,5 m³. Berapakah tekanannya sekarang?

Jawaban:

Diketahui:

V₁ = 2 m³

p₁ = 6 atm

V₂ = 0,5 m³

Ditanyakan:

p₂……?

Penyelesaian:

p₁. V₁ = p₂. V₂
6 . 2 = p₂. 0,5
p₂ = ¹²/_0,5
p₂ = 24 atm

Jadi, tekanannya sekarang adalah 24 atm.

Faktor-faktor yang Berpengaruh pada Besarnya Tekanan

Pengertian, Rumus, dan Satuan Tekanan