Fisika

Faktor yang Mempengaruhi Besarnya Tekanan dalam Fisika

Faktor yang Mempengaruhi Besarnya Tekanan
Written by Kamal N

Faktor yang Mempengaruhi Besarnya Tekanan – Ilmu fisika memberikan kontribusi yang besar pada hidup manusia. Melalui hukum-hukum fisika, banyak alat-alat yang dapat mempermudah berbagai aktivitas manusia. Seperti dongkrak hidrolik yang digunakan untuk mengangkat mobil, alat tersebut memanfaatkan tekanan zat cair dari hukum pascal.

Sayangnya, sebagian besar orang seringkali merasa jenuh saat belajar fisika karena banyak sekali rumus dan angka-angka yang harus dihitung atau bisa dibilang sama seperti matematika. Padahal sebenarnya, fisika bisa dipelajari dengan mudah selama kamu memahami konsep dasarnya.

Nah, salah satu ilmu fisika yang dianggap rumit adalah tekanan. Mengapa bisa begitu? Sebab dalam bab tekanan, ada hitungan, simbol-simbol, grafik, hingga gambar. Singkatnya, banyak sekali aspek yang perlu dipahami.

Dalam artikel ini kita akan membahas tekanan dengan bahasa yang mudah dimengerti agar Grameds dapat lebih memahami bab tekanan. Yuk simak ulasan mengani faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan di bawah ini.

Apa yang Dimaksud dengan Tekanan?

Secara singkat, tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja per satuan Hal ini sama seperti prinsip gaya dapat mempengaruhi gerak dan perubahan bentuk benda. Misalnya begini, saat kamu menancapkan sebuah paku runcing ke balok kayu, tenaga (gaya) yang kamu gunakan membuat paku tersebut tertancap ke balok.

Selain dengan gaya, tekanan juga berhubungan dengan luas, suhu, serta volume. Dalam fisika, Satuan Internasional (SI) untuk tekanan adalah newton per satuan luas (N/m2), sedangkan untuk simbolnya adalah P atau p.

Biar lebih mudah buat dipahami, coba bayangkan Grameds sedang berjalan di atas tanah yang lembek. Setiap melangkah, akan muncul jejak kaki kamu di tanah, ‘kan? Nah, jejak tersebut merupakan bukti adanya tekanan dari telapak kaki kamu.

Umumnya, kamu pasti akan menapakkan seluruh telapak kaki ke tanah yang lembek agar tidak mudah tenggelam. Jika kamu berjalan dengan berjinjit, kakimu akan cepat tenggelam karena tekanan yang diterima tanah jauh lebih besar.

Jadi kesimpulannya, tekanan merupakan besarnya gaya yang diberikan pada suatu luas permukaan. Sementara itu, besarnya tekanan sangat bergantung pada besarnya gaya.

Dalam ilmu fisika ada banyak sekali istilah atau hukum yang harus kamu ingat. Agar lebih mudah, Grameds dapat memanfaatkan buku Kamus Fisika karangan Cahya Budi Kartiawan untuk mencari penjelasan mengenai istilah-istilah dalam ilmu fisika.

Kamus Fisika

Faktor yang Mempengaruhi Besarnya Tekanan

1. Gaya Tekan

Faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan yang pertama tentu saja adalah gaya tekan. Prinsipnya, semakin besar gaya tekan yang diberikan, tekanan yang dihasilkan pun akan semakin besar. Misalnya begini, anggaplah kamu sedang memperbaiki lemari belajar yang bolong di rumahmu. Untuk menutup bolong tersebut, kamu harus menggunakan kayu yang dipaku secara kuat.

Nah, agar paku menancap melewati kayu dan permukaan lemari, tentu kamu harus mengeluarkan tenaga (gaya) yang besar. Sebab, jika kamu memukul paku dengan tenaga (gaya) yang kecil, paku tidak akan tertancap dengan baik. Bahkan, mungkin akan lepas lagi setelah dua atau tiga pukul.

Jadi, semakin besar tenaga (gaya) yang diberikan palu pada paku, tekanan yang dihasilkan akan semakin besar, sehingga paku menancap lebih dalam. Begitupun sebaliknya, semakin kecil tenaga (gaya) yang diberikan, tekanan yang dihasilkan semakin kecil sehingga paku tidak akan menancap sempurna pada kayu.

2. Luas Permukaan Tekan

Selain gaya tekan, besarnya tekanan juga sangat dipengaruhi oleh luas permukaan tekan. Prinsipnya, semakin besar luas permukaannya, maka tekanannya akan semakin kecil. Itulah sebabnya pisau yang tajam lebih mudah memotong bahan makanan daripada pisau yang tumpul, mengapa bisa begitu?

Hal ini karena pisau tajam pasti memiliki ujung yang lebih tipis daripada pisau tumpul. Dengan kata lain, luas permukaan tekannya lebih kecil. Dengan begitu, tekanan yang diterima oleh pisau jadi lebih besar, sehingga kamu dapat memotong atau mengiris makanan dengan mudah.

Sebaliknya, pisau tumpul memiliki ujung yang lebih tebal, sehingga permukaan tekannya juga lebih besar. Semakin besar luas permukaannya, maka tekanan yang diterima akan semakin kecil. Itulah sebabnya, pisau tumpul lebih susah digunakan untuk memotong makanan.

Jenis-Jenis Tekanan

Faktor yang Mempengaruhi Besarnya Tekanan

pixabay.com

1. Tekanan Zat Padat

Sebuah zat padat selalu memiliki panjang dan lebar yang sering kamu gunakan untuk mengukur luasnya. Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, tekanan dipengaruhi oleh luas permukaan tekan. Semakin besar luas permukaannya, semakin kecil tekanan yang diterima.

Untuk memahaminya, mari kita gunakan bentuk kaki bebek dan kaki ayam sebagai contohnya. Ayam dan bebek mempunyai habitat yang berbeda. Ayam lebih sering berjalan di tanah yang padat, sedangkan bebek justru lebih akrab dengan tanah yang lembek. Itulah mengapa bentuk kaki ayam dan bebek berbeda.

Permukaan kaki ayam lebih kecil daripada bebek, tujuannya agar ayam bisa berjalan dengan lincah di atas tanah yang padat. Dengan ukuran yang kecil, tekanan yang diberikan pada tanah semakin besar, sehingga mampu menopang tubuhnya yang lebih besar.

Sementara itu, bebek memerlukan kaki yang lebih besar agar bisa berjalan di atas lumpur. Kaki besarnya membuat tekanan yang diterima oleh lumpur atau tanah lebih kecil, sehingga bebek tidak mudah tenggelam.

2. Tekanan Zat Cair

Zat cair dan gas memiliki banyak sifat istimewa, salah satunya adalah dapat mengalir. Itulah sebabnya, keduanya tergolong sebagai fluida. Nah, fluida ini akan mengalir ketika ada perbedaan tekanan. Seperti udara yang mengalir dari tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah.

Akan tetapi, zat cair yang diam juga ternyata memiliki tekanan, Grameds. Tekanan tersebut sering disebut sebagai tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang ditimbulkan oleh gaya yang ada di zat cair terhadap luas bidang tekan. Besarnya tekanan pada zat cair tergantung pada kedalamannya.

Jadi, apapun yang termasuk zat cair akan memberikan tekanan yang besarnya tergantung dari kedalamannya. Oleh karena itu, para penyelam harus selalu menggunakan pakaian selam dan alat bantu pernapasan.

Dengan peralatan tersebut dapat melindungi mereka dari tekanan hidrostatis di laut yang dalam. Jika tidak, tekanan hidrostatis akan membuat para penyelam merasakan sesak dada atau merusak gendang telinga. Inilah alasan mengapa penyelam tradisional yang tidak menggunakan peralatan menyelam banyak yang mengalami gangguan pendengaran.

a. Hukum Pascal

Menurut hukum pascal, jika kamu memberikan tekanan pada salah satu bagian zat cair, maka tekanan tersebut akan diteruskan ke semua arah dengan sama besar. Untuk membuktikannya, kamu bisa menyiapkan satu buah botol plastik yang sudah diisi air. Kemudian, tutup rapat-rapat botol tersebut agar airnya tidak bocor.

Setelah itu, buat beberapa lubang kecil di permukaan botol, lalu tekan botol kuat-kuat. Otomatis air akan keluar melalui lubang kecil tersebut ‘kan? Nah, coba kamu lihat air yang keluar tersebut dan itulah bukti dari hukum pascal ini.

Sekarang, coba kamu tutup beberapa lubang yang ada di botol, lalu isi kembali dengan air. Setelah itu, tekan botol kuat-kuat dan lihat air yang keluar dari lubang tersebut akan semakin jauh, mengapa demikian?

Alasannya karena besar tekanan pada zat cair yang mengalir tergantung pada luas permukaan tempat zat cair tersebut mengalir. Dengan menutup sebagian lubang, luas permukaan botol semakin kecil, sehingga tekanan yang diterima oleh air jadi lebih besar. Oleh karena itu, air bisa menjangkau tempat yang jauh.

b. Hukum Archimedes

Seorang ahli matematika asal Yunani bernama Archimedes mengatakan bahwa ketika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapatkan gaya apung yang besarnya sama dengan zat cair yang dipindahkannya. Dalam ilmu fisika, hal ini dikenal sebagai hukum Archimedes.

Untuk memahaminya, coba ingat-ingat kembali apakah kamu pernah menggendong temanmu saat berenang atau tidak. Jika pernah, pasti kamu tahu bahwa temanmu terasa lebih ringan dibandingkan saat digendong di darat. Iya, kan? Rasanya seperti air di dalam kolam renang membantu mengangkat beban temanmu.

Jadi singkatnya, karena ada gaya apung, berat badan temanmu dapat berkurang, sehingga jadi lebih ringan jika dibandingkan ketika diangkat di darat.

Hukum Archimedes juga mengungkapkan adanya tiga kemungkinan pada benda yang berada di zat cair, yaitu mengapung, melayang, dan tenggelam. Apa sih perbedaan ketiganya? Mari kita bahas satu per satu!

1) Mengapung

Sebuah benda akan mengapung saat dimasukkan ke dalam air jika massa air lebih besar daripada massa benda tersebut. Keadaan mengapung ini adalah keadaan di mana sebagian benda tercelup dalam air dan sebagian yang lainnya berada di atas air.

Oleh karena itu, orang yang tidak bisa berenang harus menggunakan alat bantu seperti pelampung agar mengapung di atas air. Sebab, massa jenis pelampung lebih kecil daripada massa jenis air.

2) Melayang

Berbeda dengan mengapung, sebuah benda dikatakan melayang ketika seluruh bagiannya masuk ke dalam air, tapi tidak sampai menyentuh bagian dasar airnya. Keadaan seperti ini dapat terjadi karena massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida. Contohnya seperti telur yang dicelupkan ke dalam air yang ditambahkan sedikit garam.

3) Tenggelam

Tenggelam adalah kondisi di mana benda yang dicelupkan ke dalam fluida masuk sepenuhnya hingga seluruh bagiannya menyentuh bagian dasar. Kondisi ini disebabkan karena massa jenis benda lebih besar dibanding massa jenis fluida. beberapa benda itu, seperti besi atau logam yang dicelupkan ke dalam air.

3. Tekanan Zat Gas

Oksigen yang kamu hirup dengan bebas di bumi ini merupakan salah satu partikel udara yang tertahan di bumi oleh gaya gravitasi. Gaya gravitasi sendiri merupakan sebuah gaya kuat yang tidak terlihat dan menekan udara ke bawah, sehingga molekul udara memiliki berat.

Berat molekul udara kemudian memberikan gaya di atas permukaan bumi, termasuk semua yang ada di atasnya. Inilah yang kemudian disebut sebagai tekanan udara atau tekanan atmosfer.

Secara prinsip, tekanan atmosfer merupakan jumlah berat udara yang ada di atas permukaan pada setiap level atmosfer. Tekanan ini berbanding terbalik dengan ketinggian. Artinya, semakin tinggi atmosfer, jumlah molekul udara yang menekan ke bawah pun semakin sedikit sehingga tekanan udaranya menurun.

Itulah mengapa, dataran rendah (daerah pantai) memiliki tekanan udara yang tinggi dan semakin menurun di dataran yang lebih tinggi (daerah pegunungan). Jika di ketinggian yang sama ada perbedaan tekanan udara, maka akan muncul angin yang kencang.

Untuk membuktikan adanya tekanan pada zat gas, Grameds dapat melakukan percobaan sederhana menggunakan gelas berisi air dan kertas hvs. Caranya, isi dulu gelas dengan air sampai penuh kemudian tutup bagian atasnya menggunakan kertas hvs.

Setelah tertutup dengan sempurna, balikkan gelas tersebut sambil menahan kertas hvs nya menggunakan tangan. Tunggu beberapa saat, lalu lepaskan tangan yang menahan kertas. Hasilnya air di dalam gelas tidak akan tumpah karena tekanan udara yang diterima oleh kertas lebih besar daripada tekanan air yang ada di dalam gelas.

Penjelasan singkat mengenai jenis-jenis tekanan di atas merupakan pengenalan sekilas untuk kamu. Kalau Grameds ingin mempelajari lebih jauh lagi, dalam Buku Saku Pintar Fisika : Kumpulan Rumus dan Aplikasi SMA / MA Kelas 10 , 11, 12 yang disusun oleh Tim Mitra Cendekia ada penjelasan tentang tekanan yang sangat lengkap.

Faktor yang Mempengaruhi Besarnya Tekanan

Penerapan Tekanan dalam Kehidupan Manusia

Faktor yang Mempengaruhi Besarnya Tekanan

pixabay.com

Setelah mengetahui faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan, maka kita juga perlu tahu apa saja manfaat tekanan pada peralatan atau benda yang ada dalam kehidupan sehari-hari. Tekanan banyak digunakan sebagai prinsip kerja berbagai benda dan peralatan yang membantu kehidupan manusia. Berikut ini beberapa contoh dan penjelasan singkatnya:

1. Dongkrak hidrolik

Dongkrak hidrolik adalah alat yang digunakan untuk mengangkat mobil saat mengganti ban yang bocor atau memperbaiki bagian-bagian yang rusak. Di dalam alat ini, ada dua buah tabung. Satu yang berukuran besar dan satu lagi yang ukurannya lebih kecil.

Tabung yang besar terhubung dengan sebuah pengungkit dan berfungsi menahan berat mobil. Sementara itu, tabung yang kecil berfungsi untuk mengalirkan fluida ke tabung yang lebih besar.

Prinsipnya, semakin kecil luas permukaan tabung, maka tekanan yang dihasilkan akan semakin besar. Jadi, pada dongkrak hidrolik, udara dipompa ke dalam tabung kecil untuk kemudian diteruskan ke tabung yang lebih besar. Akibatnya, tekanan pada tabung besar cukup kuat untuk mengangkat beban yang besar seperti mobil.

2. Mesin pengangkat hidrolik

Apakah kamu pernah menemani ayahmu pergi ke tempat pencucian mobil dan melihat sebuah alat yang mengangkat mobil, sehingga bagian bawahnya bisa dibersihkan secara menyeluruh?

Alat yang mengangkat disebut dengan mesin pengangkat hidrolik. Prinsip kerja alat ini cukup mirip dengan dongkrak hidrolik. Hanya saja, mesin ini menggunakan minyak (fluida zat cair).

Jadi, awalnya udara akan dipompa ke tabung yang kecil, seperti pada dongkrak hidrolik, kemudian tekanan udara yang dihasilkan akan diteruskan ke tabung yang lebih besar. Lalu, tekanan ini kemudian mendorong minyak yang ada di dalam tabung besar, sehingga dongkraknya bisa bergerak naik turun.

3. Keran otomatis dalam penampung air

Kalau di rumahmu ada tangki penampungan air, coba perhatikan baik-baik, pasti tangki tersebut diletakkan di tempat yang tinggi, kan? Kira-kira apa alasannya? Ya, tujuannya agar tangki mendapat tekanan yang besar, sehingga dapat mengalirkan air.

Tangki penampung air memang menggunakan hukum archimedes sebagai prinsip kerjanya. Jadi, di dalam tangki tersebut sebenarnya ada sebuah pelampung yang menjadi keran otomatis, sehingga pelampungnya dirancang untuk mengapung di air.

Dengan begitu, pelampung akan bergerak naik bersamaan dengan ketinggian airnya. Jika airnya kosong, pelampung akan membuka keran agar air dapat mengalir dan jika airnya penuh, pelampung akan menutup keran.

4. Kapal selam

Dalam sebuah kapal selam, ada tangki yang bertugas untuk mengatur keluar-masuk air, sehingga kapal selam bisa naik atau menyelam kapan saja sesuai kebutuhan. Pada saat tangki ini diisi udara, kapal selam akan terapung dan muncul ke permukaan.

Namun, jika tangki diisi dengan air, maka kapal selam akan tenggelam ke dalam air. Oleh karena itu, ketika kapal selam akan  muncul ke permukaan, air di dalam tangki harus dikeluarkan dan diganti dengan udara.

5. Balon udara

Sebuah balon udara bisa melayang di udara karena massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis udara yang ada di sekitarnya. Massa jenis balon udara sendiri bisa dikendalikan menggunakan temperatur udara yang ada di dalam balon.

Jadi prinsipnya, untuk membuat balon udara terbang tinggi, massa jenis udara yang ada di dalam balon harus diperkecil dengan cara meningkatkan temperaturnya. Ingat, udara panas itu lebih ringan daripada udara dingin.

Sebaliknya, jika ingin turun maka massa jenis udara di dalam balon ditingkatkan dengan cara mematikan mesin pembakar agar temperaturnya turun. Seperti yang dijelaskan dalam buku Fisika Dasar Edisi Ke-7 yang ditulis oleh Halliday, Resnick, Walker.

Faktor yang Mempengaruhi Besarnya Tekanan

Begitulah pembahasan tentang faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan, Grameds. Ternyata jika dipelajari dengan serius, fisika sangat dekat dengan kehidupan sehari-hari, ya. Semoga informasi yang kamu dapatkan dalam artikel ini akan bermanfaat kedepannya. Sampai jumpa di lain kesempatan, Grameds!

Jika kamu ingin mencari lebih banyak buku tentang fisika, maka bisa menemukannya di gramedia.com. Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca.

Penulis: Gilang

BACA JUGA:

  1. Tekanan Hidrostatis: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal
  2. Faktor yang Mempengaruhi Tekanan Zat Gas
  3. Hukum Pascal: Pengertian, Rumus, Soal, dan Pembahasan 
  4. Hukum Boyle: Pengertian, Rumus, Contoh Soal, dan Manfaatnya 
  5. Hukum Termodinamika: Pengertian, Proses, Rumus, Formulasi, dan Penerapannya 

About the author

Kamal N

Ada banyak pelajaran yang dipelajari ketika di sekolah, salah satunya adalah fisika. Ilmu fisika ini juga sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari.