shutterstock.com
Ilustrasi tekanan zat
KOMPAS.com - Tekanan sangat berhubungan dengan gaya dan luas permukaan benda. Gaya adalah tarikan atau dorongan, gaya dapat mengubah bentuk, arah, dan kecepatan benda.
Dalam buku Chemistry: Understanding Substance and Matter (2015) karya Russell Kuhtz, pengertian tekanan zat adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya per satuan luas. Gaya yang dimaksud merupakan gaya tegak lurus dengan permukaan suatu obyek.
Apabila seseorang mendorong uang logam di atas sebuah plastisin, maka seseorang harus memberikan gaya pada uang logam tersebut.
Besarnya tekanan uang logam pada plastisin tergantung seberapa besar gaya yang diberikan dan luas bidang tekanan uang logam.
Konsep tekanan sama dengan penyebaran gaya pada luas suatu permukaan benda.
Apabila gaya yang diberikan pada suatu benda semakin besar, maka tekanan yang dihasilkan juga bertambah besar. Antara gaya dengan tekanan berbanding lurus.
Baca juga: Gaya pada Gerak: Pengertian dan Pengaruhnya
Sebaliknya, semakin luas permukaan benda, maka tekanan yang dihasilkan akan semakin kecil abatara luas permukaan dengan tekanan memiliki perbandingan terbalik.
Jenis Tekanan Zat
Tekanan zat memiliki dua jenis, yaitu:
Tekanan zat cairTekanan zat cari juga disebut tekanan hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Hal utama yang memengaruhi tekanan hidrostatis adalah kedalaman, massa jenis zat cair , dan gaya gravitasi pada tempat tersebut.
Semakin dalam zat cair, semakin besar tekana yang dihasilkan. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan.
Artikel ini menjelaskan tentang tekanan zat padat dan penerapannya di kehidupan sehari-hari.
--
Siapa yang pernah menggantungkan jam dinding atau menggantungkan bingkai foto? Nah, kalau pernah, kamu tahu nggak, kenapa sih paku yang menahan bingkai fotomu bisa menancap dan menancap pada tembok yang tebal?
Betul banget! Hal itu dikarenakan adanya tekanan pada paku. Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada luasan bidang tekan. Jadi, ketika ujung paku yang memiliki permukaan runcing ditempelkan ke dinding, kemudian gaya yang kamu berikan pada paku cukup besar, maka tekanan yang dihasilkan akan besar. Tekanan yang besar ini akan membuat dinding jadi berlubang.
Ada pertanyaan menarik, nih! Coba deh lihat gambar paling atas pada artikel ini. Menurutmu, apa yang akan terjadi jika yang dipukul adalah bagian yang runcing, apakah bagian datar pada paku dapat menembus tembok?
Ya susah dong menancapnya.
Well, that’s right! Kamu bakal kesulitan untuk mendorong bagian datar paku agar paku tersebut bisa menembus tembok. Hmm, kenapa ya? Kok bisa? Nah secara matematis hubungan tekanan, luas bidang tekan, dan gaya dituliskan seperti ini!
Baca juga: Macam-Macam Gerak pada Benda Beserta Contohnya
Seperti yang kita tahu, bagian ujung paku yang datar memiliki ukuran permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan bagian ujung paku yang runcing. Nah, ketika area mengecil dengan gaya yang sama besar, maka tekanan yang dihasilkan akan semakin membesar dan ketika area diperbesar, maka tekanan yang dihasilkan akan mengecil.
Maka, menggunakan paku untuk melubangi dinding dengan ujung yang runcing, jauh lebih mudah dibandingkan menggunakan bagian datarnya. Hal ini dikarenakan luas permukaan bagian runcing lebih kecil daripada bagian datar, sehingga tekanan yang diberikan terhadap tembok akan lebih besar.
Kalau masih bingung, kita lakukan percobaan ini yuk.
Yup, sakit, kan? Ketika batang korek api kamu tekan di antara ibu jari dan telunjuk, kamu akan merasakan sakit di bagian ibu jari dan telunjuk. Ketika tekanan ditambah, rasa sakit pun semakin bertambah. Tetapi, ujung korek api dengan gumpalan, memberikan tekanan yang relatif kecil daripada ujung satunya. Hmm, kok bisa, ya?
Berdasarkan percobaan di atas, kamu memberikan gaya yang sama pada kedua ujung korek api, tetapi tekanan yang diberikan korek api pada ibu jari dan telunjukmu berbeda. Hal ini disebabkan karena perbedaan luas permukaan antara kedua ujung korek api tersebut.
Ujung korek api yang mempunyai gumpalan memberikan tekanan yang relatif kecil daripada ujung korek api yang tidak mempunyai gumpalan. Semakin kecil luas permukaan tempat gaya bekerja, semakin besar tekanan yang dihasilkan gaya tersebut. Jadi hubungan tekanan dan luas permukaan adalah berbanding terbalik.
Nah, ketika kamu menambah gaya jepit pada kedua ujung korek api saat gumpalan korek api dipotong, kamu akan merasakan tekanan yang semakin besar dari kedua ujung korek api. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar gaya yang bekerja, semakin besar tekanannya. Jadi hubungan gaya dan tekanan adalah berbanding lurus.
Baca juga: Bunyi Hukum Newton dan Penerapannya dalam Kehidupan Sehari-hari
Sekarang coba jawab pertanyaan ini, ya.
Yup, betul jawabannya D. Tekanan paling besar terdapat pada benda nomor (4). Kenapa begitu?
Seperti halnya paku di atas tadi, tekanan paling besar terdapat pada benda nomor 4. Dari rumus tekanan P=F/A, di soal kan tertulis tuh keempat benda memiliki massa yang sama yaitu 100 kg, berarti besar gaya berat keempat benda sama aja ya. Ingat kan tinggal massa dikali percepatan gravitasi tuh.
Kita telah belajar bahwa untuk gaya yang sama, semakin kecil luas permukaan, semakin besar tekanan yang dihasilkan. Sementara semakin besar luas permukaan, semakin kecil tekanan yang dihasilkan. Maka, dengan besar gaya berat yang sama, tekanan yang paling besar diakibatkan oleh benda dengan luas permukaan paling kecil.
Gimana? Mudah kan? Satu soal lagi ,ya!
Yuk, kita cocokan jawabannya.
Kita ketahui, gaya tekan = F = 90 Newton dan luas telapak tangan = A = 150 cm² = 0,015 m². Berapakah tekanan yang diberikan Budi pada gerobak = P = ?
P = F/A
Karena gaya yang diberikan budi diberikan pada kedua telapaknya, sehingga
Jadi, jawabannya A. 3000 N/m2.
Selesai deh! Gimana? Mudah kan menghitung tekanan pada zat padat? Oh ya, dalam kehidupan sehari-hari, secara nggak sadar kamu juga menerapkan konsep tekanan zat padat, lho.
Yup, selesai deh materi mengenai tekanan zat padat. Agar mudah mengingat prinsip tekanan pada zat padat, ingat aja kalimat “kalo lo ngerasa tekanan hidup lo gede, solusinya kurangi aja gaya dan perbesar luas hati lo”, hahaha. Oke? Nah, kalo kamu ingin mempelajari materi ini dalam bentuk video animasi, lengkap dengan latihan soal, gabung di ruangbelajar.
Di artikel kelas VIII kali ini kita akan membahas tentang tekanan gas dalam ruang tertutup serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
---
Kegiatan outdoor apa yang kamu suka? Bungee jumping? Flying fox? Arung jeram? Hiking? Permainan seperti bungee jumping dan flying fox bakal membuat kamu meluncur dan merasa seakan-akan kamu sedang terbang di udara. Selain bungee jumping dan flying fox, masih ada lagi lho permainan lain yang membuatmu ‘terbang’ di udara. Salah satunya adalah balon udara. Berbeda dengan bungee jumping dan flying fox, balon udara ini nggak akan bikin jantungmu copot Squad. Saat berada di atas balon udara yang sedang terbang ribuan kaki di udara, kita bisa menikmati pemandangan yang luar biasa di sekitarnya.
Di beberapa negara seperti Turki, Austria, dan bahkan Indonesia memiliki tempat wisata dan festival balon udara. Beberapa di antaranya ada di Ciwidey Bandung, di Taman Mini Indonesia Indah (TMII) Jakarta dan di Nglegok Blitar. Nggak usah jauh-jauh ke luar negeri kan sekarang kalau mau mencoba wisata balon udara.
Tempat wisata balon udara di Cappadocia, Turki. (sumber: jalan2liburan.com)
Nah, kamu tau nggak sih kenapa balon udara sebesar itu bisa terbang? Pada artikel penerapan gas dalam ruang terbuka kita telah membahas tentang hubungan tekanan udara dengan ketinggian, di artikel kali ini kita akan membahas tentang hubungan tekanan udara dengan volume. Hal itu ada kaitannya sama balon udara tadi. Sekarang, kita langsung cus ke materinya!
Jadi, selain dengan ketinggian, tekanan gas atau tekanan udara juga memiliki hubungan dengan volume. Kalau hubungan antara volume dan tekanan udara, penemunya adalah Robert Boyle.
Hukum yang dinamakan hukum Boyle tersebut persamaannya adalahh
PV = konstan
Atau
P1V1 = P2V2
Di mana:
P1 = tekanan udara awal
V1= volume udara awal
P2= tekanan udara akhir
V2= volume udara akhir
Kamu pasti masih bingung dan membayangkan ‘seperti apa ya tekanan udara dalam ruang tertutup di kehidupan sehari-hari’? Nah, berikut ini ada beberapa fenomena tekanan udara dalam ruang tertutup yang bisa kita temui. Simak ya.
- Contoh pertama adalah balon udara. Menjawab pertanyaan di atas tadi ‘kenapa balon udara bisa terbang?’. Jadi, balon udara bisa terbang atau mengangkasa karena tekanan udaranya diturunkan. Bagaimana cara menurunkan tekanan udaranya? Yaitu dengan cara memanaskan balon udara. Setelah dipanaskan, volume balon udara akan meningkat sementara tekanan udaranya menurun. Setelah itu, baru balon udara bisa terbang.
- Sementara itu prinsip tekanan udara dan volume juga ada pada makhluk hidup yaitu pada sistem pernapasan manusia. Konsep tekanan dan volume bisa kita lihat pada proses menarik napas (inspirasi) dan proses mengeluarkan napas (ekspirasi).
Saat inspirasi, rongga dada harus membesar supaya volume paru-paru membesar. Saat volume paru-paru membesar, tekanan paru-paru mengecil. Akibatnya, udara dapat mengalir masuk dan kita bisa bernapas. Kebalikan dengan inspirasi, saat ekspirasi volume paru-paru harus mengecil. Setelah volume paru-paru mengecil, tekanan paru-paru membesar. Karena itulah napas yang kita tarik tadi bisa kita keluarkan Squad.
Setelah membahas tekanan udara pada ruang tertutup dan contoh fenomenanya, sekarang kita akan membahas alat-alat apa saja yang digunakan untuk mengukur tekanan udara pada ruang tertutup. Ada apa aja ya?
1. Manometer Raksa Terbuka
Manometer raksa ini berbentuk huruf U yang kedua ujungnya terbuka. Salah satu ujung tabung selalu dihubungkan dengan udara luar supaya tekanannya sama dengan tekanan atmosfer. Sementara ujung yang lain dihubungkan dengan ruangan yang akan diukur tekanannya.
Besarnya tekanan gas dapat dihitung dengan rumus:
Pgas = P0 ± h
Di mana:
Pgas = tekanan udara yang diukur (mmHg atau cmHg)
P0 = tekanan udara atmosfer (mmHg atau cmHg)
h = perbedaaan ketinggian raksa setelah gas masuk (mm atau cm)
(+) apabila tinggi kolom udara lebih tinggi daripada kolom tabung
(-) apabila tinggi kolom udara lebih rendah daripada kolom tabung
2. Manometer Raksa Tertutup
Prinsip kerja pada manometer raksa tertutup sama dengan manometer raksa terbuka, Squad. Tapi, salah satu ujung dari tabungnya ditutup. Secara matematis dapat ditulis dengan:
Pgas = h
di mana:
Pgas = tekanan udara yang diukur (mmHg atau cmHg)
h = perbedaaan ketinggian raksa setelah gas masuk (mm atau cm)
3. Manometer Bourdon
Kalau manometer yang satu ini terbuat dari logam dan digunakan untuk mengukur tekanan udara (berupa uap) yang sangat tinggi. Misalnya seperti uap pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Selain untuk PLTU, alat ini juga digunakan untuk memeriksa tekanan udara dalam ban oleh para penambal ban. Untuk membaca manometer bourdon tidak perlu pakai rumus seperti yang lain ya Squad. Karena jarum yang ada manometer sudah menunjuk ke angka tekanan udara dari uap tersebut.
Setelah baca artikel di atas, apakah kamu sudah paham tentang tekanan gas dalam ruang tertutup berikut dengan penerapan serta rumus-rumusnya? Kalau kamu masih punya pertanyaan tentang materi tersebut atau mau konsultasi PR kamu, yuk tanya langsung di ruanglesonline! Guru di ruanglesonline akan membantu untuk menjawab pertanyaan-pertanyaanmu.