Tekanan merupakan peristiwa yang tidak asing terjadi pada kehidupan kita sehari-hari. Contohnya pada saat berdiri kita menekan permukaan tanah atau pada saat ada yang tidak sengaja menginjak kaki kita dan banyak lagi peristiwa yang berhubungan dengan tekanan bahkan tanpa kita sadari. Show Pengertian TekananTekanan adalah besarnya gaya yang bekerja tiap satuan luas permukaan atau bidang tekan dengan arah tegak lurus. Tekanan berbanding lurus dengan besarnya gaya sedangkan tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan. Jenis-jenis tekanan: Tekanan pada zat cairTekanan pada zat cair atau tekanan hidrostatis adalah tekanan yang dilakukan oleh zat cair dalam keadaan diam, tekanannya bersumber dari berat zat cair itu sendiri. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan adalah:
Hukum fisika yang bekerja pada tekanan hidrostatis adalah: Hukum Pascal“Tekanan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar.” Alat-alat yang bekerja berdasarkan hukum Pascal adalah pompa hidrolik, rem hidrolik, dan dongkrak hidrolik. Rumus yang berlaku: Keterangan: F1 = gaya pada penampang 1 (N) F2 = gaya pada penampang 2 (N) A1 = luas penampang 1 (m2 ) A2 = luas penampang 2 (m2) Hukum Archimedes“Apabila suatu benda tercelup/ tenggelam sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, benda itu akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan benda tersebut.” Alat-alat yang berekja berdasarkan hukum Archimedes adalah jembatan apung, galangan kapal, balon udara, kapal laut, dan hidrometer. Rumus yang berlaku: FA = ρa x g x Vb Keterangan: FA = gaya tekan ke atas zat cair (N) ρa = massa jenis zat cair (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2) Vb = volume benda (m3) Hukum bejana terhubung“Apabila suatu bejana berhubungan diisi dengan zat cair, maka dalam keadaan setimbang permukaannya akan terletak pada suatu bidang datar.” Alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip hukum bejana terhubung adalah menara air, instalasi PDAM, dan teko/cerek. Rumus yang berlaku: ρ1 x h1 = ρ2 x h2 Keterangan: ρ1 = massa jenis zat cair pertama (kg/m3) ρ2 = massa jenis zat cair kedua (kg/m3) h1 = tinggi permukaan zat cair pertama (cm) h2 = tinggi permukaan zat cair kedua (cm) Tekanan pada zat padatTekanan pada zat padat adalah gaya yang bekerja pada satuan luas bidang tekan. Rumus yang berlaku: Keterangan: F = gaya (N) A = luas bidang (m2) P = tekanan (N/m2 atau Pa) Tekanan pada zat gasTekanan pada zat gas dapat disebut juga tekanan udara. Udara mempunyai berat karena udara dipengaruhi oleh gaya gravitasi, sehingga udara mempunyai tekanan. Alat-alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara sebagai berikut:
Hukum fisika yang berlaku pada tekanan zat gas adalah hukum Boyle, berbunyi: “Pada suhu tetap, hasil tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup adalah tetap.” Alat-alat yang bekerja menurut hukum Boyle adalah pompa air, pompa sepeda, manometer, dan laat suntik. Rumus yang berlaku: P x V = C Atau P1 x V1 = P2 x V2 Keterangan: P = tekanan V = volume C = konstanta P1 = tekanan udara mula-mula V1 = volume udara mula-mula P2 = tekanan udara akhir V2 = volume udara akhir Konversi satuan untuk tekanan udara: 1 Atm = 76 cmHg = 101.300 Pa 1 bar = 100.000 Pa 1 Atm = 1.013 bar Soal No.1 Sekop semen memiliki luas 450 cm2 menekan adukan semen sebesar 10 N. Besarnya tekanan yang dialami adukan semen dari sekop semen adalah….
PEMBAHASAN : Diketahui:
Jawaban B Soal No.2 Penyelam menjelajahi lautan yang memiliki kedalaman 10 m. Besar tekanan air yang dialami oleh penyelam tersebut jika diketahui massa jenis air 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2 adalah….
PEMBAHASAN : Soal No.3 Pipa U dimasukan air kemudian diisi dengan minyak dengan ketinggian 8 cm. Selisih ketinggian antara minyak dan air adalah 2 cm. Jika diketahui massa jenis air 1000 kg/m3. Maka massa jenis minyak yang dimasukan adalah….
PEMBAHASAN : Jika digambarkan sebagai berikut:
sumber gambar : BSE IPA SMP Kelas VIII Nenden F, dkk Diketahui: tinggi minyak (hm) = 8 cm selisih ketinggian minyak dan air = hm – ha = 2 cm, maka ha = 8 cm – 2 cm = 6 cm ρa = 1000 kg/m3 Menentukan massa jenis minyak (ρm) berdasarkan hukum utama hidrostatika pA = pB ρa g ha = ρm g hm (g dapat dicoret karena memiliki nilai yang sama) 1000 kg/m3 x 6 cm = ρm 8 cm Jawaban C Soal No.4 Mesin hidrolik pengangkat mobil memiliki luas penampang 1 = 10 cm2 dan luas penampang 2 = 50 cm2 seperti ditunjukan gambar berikut. Jika berat mobil adalah 1085 kg. Maka besar gaya yang diperlukan untuk menaikan mobil tersebut adalah…
PEMBAHASAN : Diketahui: m = 1085 kg F2 = W = m.g = 1085 kg. 9,8 m/s2 = 10.633 N A1 = 10 cm2 A2 = 50 cm2 Menentukan gaya yang diperlukan (F1) berdasarkan hukum Pascal Jawaban A Soal No.5 Sebuah kotak yang berbentuk kubus, memiliki panjang rusuk 0,4 m di celupkan ke dalam minyak dengan masa jenis 600 kg/m3. Jika diketahui percepatan gravitasi = 10 m/s2, gaya angkat ke atas yang dirasakan kotak tersebut jika yang tercelup hanya 3/4 nya adalah…. PEMBAHASAN : Diketahui: Vkubus = s3 = (0,4 m)3 = 0,064 m3 ρminyak = 600 kg/m3 Volume kotak yang tercelum = 3/4 x 0,064 m3 = 0,048 m3 Menentukan gaya angkat ke atas berdasarkan Hukum Archimides Fa = ρminyak . g. Vkotak tercelup = 600 kg/m3 . 10 m/s2 . 0,048 m3 = 288 N Jawaban A Soal No.6 Suatu gas memiliki volume 4 m3 dan memiliki tekanan 8 atm. Jika gas tersebut dimasukan ke dalam wadah yang volumenya 6 m3. Maka tekanan gas tersebut berubah menjadi….
PEMBAHASAN : Diketahui: P1 = 8 atm V1 = 4 m3 V2 = 6 m3 Menentukan tekanan saat V2 = 6 m3 Berdasarkan hukum Boyle P1V1 = P2V2 8 atm x 4 m3 = P2 x 6 m3 Jawaban A Soal No.7 Sebongkah kayu yang berbentuk balok memiliki massa 10 kg dengan panjang 80 cm, lebar 40 cm dan tinggi 20 cm. Kayu tersebut diletakan di atas lantai. Tekanan pada dasar kayu terhadap lantai adalah….
PEMBAHASAN : Diketahui: massa (m) = 10 kg panjang (p) = 80 cm lebar (l) = 40 cm tinggi (t) = 20 cm Luas kayu = p x l = 80 cm x 40 cm = 3.200 cm2 = 0,32 m2 Menentukan tekanan dasar kayu terhadap lantai
Jawaban D Soal No.8 Air raksa digunakan untuk mengukur tekanan gas dalam tabung. Jika tekanan udara luar yaitu 76 cmHg dan perbedaan ketinggian (h) = 5 cm. Maka tekanan gas di dalam tabung adalah….
PEMBAHASAN : Diketahui: Po = 76 cmHg P = Po – h P = 76 cmHg – 5 cm = 71 cmHgJawaban D Soal No.9 Suatu kota berada 500 meter di atas permukaan air laut. Jika diketahui tekanan di atas permukaan air laut adalah 76 cmHg. Tekanan udara di kota tersebut adalah.….
PEMBAHASAN Diketahui: ketinggian kota = 800 meter Po = 76 cmHg Setiap kenaikan 100 m, maka tekanan berkurang 1 cmHg Karena berjarak 800 meter maka akan berkurang 8 cmHgP = Po – 8 cmHg = 68 cmHg Jawaban B Soal No.10 Alat berikut yang tidak menggunakan penerapan hukum Archimides adalah.….
PEMBAHASAN : Alat yang tidak menggunakan hukum Archimides adalah dongkrak hidrolik, Dongkrak hidrolik menggunakan hukum Pascal dimana bagian penampang kecil pada dongkrak hidrolik mampu menghasilkan gaya yang lebih besar pada penampang yang lebih besar. Jawaban D Soal No.11 Balok dengan berat 15 kg menekan lantai sebesar 8000 Pa dengan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 . Berapa besar gaya tekan yang terjadi pada lantai? PEMBAHASAN : Diketahui: w = 15kg P = 8000 Pa g = 10 m/s2 p balok = 20 cm l balok = 10 cm t balok = 15 cm Ditanyakan: Berapa besar gaya tekan lantai (F)?
A = p x l = 20 x 10 = 200 cm2 = 0,02 m2 Maka, F = P x A = 8000 x 0,02 = 160 N Soal No.12 Perhatikan gambar berikut ini! Berapa tekanan hidrostatis yang dialami ikan jika percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/s2 , massa jenis air 1000 kg/m3 , ketinggian air 80 cm, dan ketinggian ikan 30 cm?
PEMBAHASAN : Diketahui: ditanyakan: berapa tekanan hidrostatis (Ph )? maka, Ph = ρ x g x h = 1000 x 10 x 0,5 = 5000 N/m2 Jawaban A Soal No.13 Diketahui massa dari empat buah balok adalah sama. Tekanan terbesar terhadap permukaan (bidang tekan) ditunjukkan oleh gambar … PEMBAHASAN : Jawaban C Soal No.14 Berikut gambar 2 luas penampang Berdasarkan gambar dapat diketahui bahwa luas penampang 2 (A2 ) = 50 cm2 , gaya tekan 1 (F1 ) = 60 N, dan gaya tekan 2 (F2 ) = 150 N. Berapa luas penampang 1 (A1 ), ketika system dalam keadaan seimbang? PEMBAHASAN : Hukum pascal “ Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar.” Rumusnya adalah:
Jawaban B Soal No.15 Diketahui massa dari empat buah balok adalah sama. Tekanan terkecil terhadap permukaan (bidang tekan) ditunjukkan oleh gambar … PEMBAHASAN : Gambar 1 A = p x l = 2 x 4 = cm2 Gambar 2 A = p x l = 3 x 2 = 6 cm2 Gambar 3 A = p x l = 5 x 3 = 15 cm2 Gambar 4 A = p x l = 4 x 3 = 12 cm2 Soal No.16 Perhatikan gambar balok di bawah ini! Berapa tekanan yang diberikan oleh dasar balok apabila panjang balok 10 m, lebar balok 5 m, tinggi balok 14 m, massa kotak 50 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s2 ?
PEMBAHASAN : Diketahui: Panjang balok = 10 m Lebar balok = 5m Tinggi balok = 14 m Massa balok = 50kg Percepatan gravitasi = 10 m/s2 Ditanyakan: berapa tekanan oleh dasar balok? Jawab: w = F = m x g = 50 x 10 = 500 N Luas permukaan:
Jawaban D Soal No.17 Tiga orang pekerja bangunan yang sedang bekerja melewati lapisan semen yang masih basah sehingga meninggalkan jejak kaki. Kedalaman jejak kaki X lebih dalam dari jejak kaki Y, dan jejak kaki Y lebih dalam dari jejak kaki Z. Apabila luas penampang kaki mereka sama, maka perbandingan berat pekerja tadi adalah …
PEMBAHASAN : Karena luas penampang kaki sama, maka tekanan dipengaruhi oleh berat pekerja. Hubungan tekanan dengan berat pekerja diperlihatkan rumus berikut
Dimana tekanan (P) berbanding lurus dengan berat pekerja (w) Karena tekanan pekerja X lebih besar (jejak kaki lebih dalam) maka berat pekerja X paling besar dan berat pekerja Y lebih besar daripada pekerja Z karena injakan pekerja Y lebih dalam dianding pekerja Z Jawaban A Soal No.18 Perhatikan gambar berikut ini! Jika diketahui ketinggian air 50 cm, dan ketinggian ikan 20 cm. Tekanan hidrostatis yang dialami ikan jika percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/s2 , massa jenis air 1000 kg/m3 adalah….
PEMBAHASAN : Diketahui: g = 10 m/s2 ρ = 1000 kg/m3 h = 50-20 = 30 cm = 0,3 m ditanyakan: berapa tekanan hidrostatis (Ph )? Soal No.19 Lihat gambar di bawah ini! Apabila tekanan udara di atas permukaan air laut sebesar 76 cmHg, maka tekanan di daerah X adalah sebesar …
PEMBAHASAN : Yang menjadi patokan untuk menghitung tekanan udara adalah tiap kenaikan 100 meter dari permukaan laut, tekanan akan turun sebesar 1 cmHg. Jika daerah X berada pada 500 meter di atas permukaan laut maka tekanannya akan turun sebesar 3 cmHg.sehingga tekanan di daerah X = 76 – 5 = 71 cmHg. Jawaban A Soal No.20 Berapa tekanan yang diberikan oleh dasar kotak apabila panjang kotak 10 m, lebar kotak 5 m, tinggi kotak 15 m, massa kotak 100 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s2 ?
PEMBAHASAN : Diketahui: Panjang kotak = 10 m Lebar kotak = 5 m Tinggi kotak = 15 m Massa kotak = 100 kg Percepatan gravitasi = 10 m/s2 Ditanyakan: berapa tekanan oleh dasar kotak? Jawab: Berat benda: Luas permukaan:
Jawaban D Soal No.21 Berikut ini sebuah bejana yang diberi beban sebesar 3600 N dengan luas penampang a sebesar 6 cm2 dan luas penampang b sebesar 60 cm2 . Besar gaya yang dibutuhkan untuk menambah berat beban adalah … PEMBAHASAN : Diketahui: W = Fa = 3600 N Aa = 6 cm2 Ab = 60 cm2 Ditanyakan: Besar gaya (Fa )? Berdasarkan pada hukum Pascal, dapat dirumuskan sebagai berikut:
Jawaban D Soal No.22 Contoh aplikasi dalam kehidupan sehari-hari yang memperlihatkan bahwa gas dalam ruang tertutup memberikan tekanan pada dindingnya adalah …
PEMBAHASAN :
Jawaban C Soal No.23 Gas Helium dengan volume 4 m3 dan tekanan 8 Atm dipompakan ke dalam ruang hampa dengan volume 16 m3 . Maka tekanan gas Helium tadi menjadi … PEMBAHASAN : Diketahui: V1 = 4 m3 V2 = 16 m3 P1 = 8 Atm Ditanyakan: tekanan gas helium dalam ruang hampa (P2 )? Hukum yang berlaku untuk tekanan udara adalah hukum Boyle, dapat dirumuskan sebagai berikut: P . V = konstan P1 . V1 = P2 . V2 Jawaban C Soal No.24 Pada gambar di bawah ini sebuah ember berisi air air sedalam 12 cm. Tekanan hidrostatis pada dasar ember apabila massa jenis air sebesar 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/s2 adalah …
PEMBAHASAN : Faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan besarnya hidrostatis yaitu massa jenis zat, percepatan gravitasi bumi, dan kedalaman atau ketinggian zat cair, sehingga tekanan dapat dirumuskan sebagai berikut: Ph = ρ x g x h Diketahui: h = 12 cm = 0,12 m ρ = 1000 kg/m3 g = 10 m/s2 Ditanyakan: besarnya tekanan hidrostatis? Soal No.25 Sebuah tabung akan diukur tekanan gas dalam tabung dengan menggunakan air raksa. Apabila diketahui tekanan udara luar sebesar 76 cmHg dengan kedalaman air raksa sebesar 5 cm, maka tekanan gas di dalam tabung adalah …
PEMBAHASAN : Diketahui: Pudara = 76 cmHg h = 5 cm ditanyakan: tekanan dalam tabung (Ptabung )? Soal No.26 Untuk menghitung massa jenis suatu zat cair dibuatlah pipa berbentuk U yang telah diisi dengan air. Kemudian melalui pipa sebelah kanan di masukkan zat cair sehingga terlihat kondisi akhir pipa U seperti pada gambar di bawah ini. Maka massa jenis zat cair pada pipa U sebelah kanan adalah …
PEMBAHASAN : Diketahui: ρ1 = 1000 Kg/m3 h1 = 6 cm h2 = 10 cm ditanyakan: massa jenis zat cair (ρ2 )? Hukum bejana berhubungan, dapat dirumuskan sebagai berikut: P1 = P2 ρ1 . h1 = ρ2 . h2 1000 . 6 = ρ2 . 10 ρ2 = 600 Kg/m3 Jawaban C |