Tekanan pada Zat Padat, Cair dan Gas (Kelas 8 Kurikulum 2013)

Posted on

Materi tekanan zat padat, cair dan gas ini pada kurikulum 2013 masuk di kelas VIII semester 2.

Berikut ini akan disampaikan ringkasan materi lengkap tentang tekanan zat.

A.Pengertian Tekanan Zat

Untuk memahami konsep tekanan, kita dapat mengamati peristiwa dalam kehidupan sehari-hari, misalnya …

Pada saat kita melewati jalanan yang berlumpur, tentu kita akan memilih menggunakan sepatu dengan alas kaki lebih lebar daripada sepatu dengan alas kaki lancip.

tekanan zat
gambar via kemdikbud

Begitu pula pada kaki bebek dan ayam. Kaki bebek memiliki selaput (alas kaki lebih lebar) karena hidupnya di lumpur yang bertujuan agar mudah bergerak di lumpur. Kaki ayam tidak berselaput (alas kaki lebih kecil) sehingga ayam kesulitan bergerak di lumpur, maka pantaslah bila tempat hidup ayam di tempat kering.

tekanan zat
gambar via kemdikbud

Pada paku pasti di bagian ujungnya dibuat runcing, hal ini bertujuan untuk mempermudah paku menembus kayu karena semakin runcing maka tekanannya semakin besar.

tekanan zat
gambar via cvptm.com

Pada pisau di bagian sisinya dibuat lebih tipis atau runcing yang bertujuan agar pisau menjadi tajam sehingga memudahkan untuk mengiris. Semakin tipis bagian ujung sisinya maka semakin tajam pisaunya karena tekanannya semakin besar.

tekanan zat

Dari beberapa contoh tersebut kita dapat menarik kesimpulan dengan melihat persamaannya yaitu semakin kecil atau runcing permukaan/ujung suatu benda maka tekanannya semakin besar, begitupula sebaliknya semakin lebar/luas permukaan/ujung suatu benda maka tekanannya semakin kecil.

Contoh-contoh tersebut merupakan penerapan dari tekanan pada zat padat. Tekanan itu sendiri dibedakan menjadi tiga yaitu tekanan zat padat, tekanan zat cair dan tekanan gas.

Untuk lebih jelasnya mari kita bahas satu-persatu.

1.Tekanan Zat Padat

Tekanan ini berlaku pada zat padat seperti yang telah dicontohkan sebelumnya.

Konsep tekanan zat padat adalah :

Semakin kecil luas permukaan benda dan semakin besar gaya yang diberikan maka semakin besar tekanan pada benda tersebut.

Semakin besar luas permukaan benda dan semakin kecil gaya yang diberikan maka semakin kecil tekanan pada benda tersebut.

Konsep tersebut dapat dituliskan secara matematis dengan rumus :

tekanan zat

dengan :

P = Tekanan zat padat (N/m² atau Pascal (Pa) )

F = Gaya (N)

A = Luas permukaan (m²)

Rumus tersebut menunjukkan bahwa besarnya Tekanan (P) sebanding dengan Gaya (F) serta berbanding terbalik dengan Luas permukaan (A).

Luas permukaan yang dimaksud disini adalah luas permukaan suatu benda yang bersentuhan langsung dengan permukaan benda lain yang ditekan. Contoh pada paku maka luas permukaan yang dimaksud adalah pada bagian ujung yang lancip. Contoh lain pada saat kita berjalan di lantai maka tekanannya diperhitungkan dari luas permukaan kaki yang bersentuhan langsung dengan lantainya.

2.Tekanan Zat Cair

Tekanan ini berlaku pada zat cair. Ada empat pembahasan yang berhubungan dengan tekanan zat cair yaitu tekanan hidostatis, gaya Archimedes, dan hukum Pascal.

a.Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang berhubungan dengan kedalaman zat cair dan massa jenis zat cair.

Misalnya pada saat seseorang menyelam di laut, semakin dalam menyelam maka tekanan airnya semakin kuat bahkan dapat merusak gendang telinga bila tanpa pengaman.

tekanan zat

Contoh lain yaitu tentang pondasi bendungan yang dibuat lebih lebar ditengah, hal tersebut bertujuan untuk menahan tekanan zat cair yang semakin dalam semakin kuat.

tekanan zat

Cara membuktikan paling mudah yaitu dengan melubangi botol secara vertikal kemudian botol diisi air, maka yang terjadi adalah air mengalir dari lubang,  paling jauh adalah posisi paling bawah. Hal ini menunjukkan bahwa tekanan air semakin dalam semakin kuat.

tekanan zat

Selain dipengaruhi kedalamannya, tekanan hidrostatis juga dipengaruhi massa jenis zat cairnya.

Jadi konsep dari tekanan hidrostatis adalah :

Semakin dalam posisi di zat cair maka tekanan hidrostatis semakin besar.

Semakin besar massa jenis zat cair maka tekanan hidrostatis juga semakin besar.

Konsep tersebut dapat dituliskan secara matematis dengan rumus :

tekanan zat

dengan :

P = Tekanan Hidrostatis (N/m² atau Pa)

ρ = Massa jenis zat cair (kg/m³)

h = Kedalaman zat cair (m)

Untuk kedalaman diukur dari permukaan atas zat cair.

b.Hukum Archimedes

Mungkin banyak diantara kita yang menyimpan pertanyaan mengapa kapal yang terbuat dari besi yang beratnya berton-ton dapat terapung di laut. Sedangkan sepotong besi yang beratnya tidak seberapa saja langsung tenggelam di air.

Untuk memahaminya, mari kita pelajari konsep tentang gaya ke atas air atau gaya Archimedes.

Ketika sebuah batu kita timbang di udara beratnya 10 N, setelah dimasukkan ke air maka berat batu tersebut pasti akan kurang dari 10 N. Artinya batu menjadi lebih ringan bila di dalam air.

Mengapa benda menjadi lebih ringan bila di dalam air ?

Jawabnya karena ada gaya apung atau gaya ke atas air yang mempengaruhinya. Gaya apung atau yang lebih dikenal dengan gaya Archimedes ini arahnya berlawanan dengan arah berat benda yang ke bawah.

tekanan zat

Dapat ditulis arah gayanya :

Fa = Wu – Wa

dengan :

Fa = Gaya apung (N)

Wu = berat di udara (N)

Wa = berat di air (N)

Dari fenomena tersebut maka muncullah hukum Archimedes yaitu :

Jika sebuah benda dimasukkan ke dalam air maka benda tersebut akan mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang didesak oleh benda tersebut.

Cara paling mudah untuk mengukur gaya ke atas adalah dengan cara memasukkan batu ke dalam wadah berisi air penuh maka air akan tumpah karena terdesak oleh berat batu. Berat air yang tumpah tersebut sama dengan besar gaya ke atas air.

Menurut hukum Archimedes, gaya ke atas dirumuskan :

tekanan zat

dengan :

Fa = gaya ke atas (N)

ρc = massa jenis zat cair (kg/m³)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)

V = volume zat cair yang dipindahkan (m³)

Dengan konsep hukum Archimedes tersebut maka kita dapat menjelaskan mengapa kapal dapat terapung, termasuk menjelaskan bagaimana kapal selam dapat terapung, melayang dan tenggelam.

Berikut ini tabel syarat benda terapung, melayang dan tenggelam.

Terapung Melayang Tenggelam
Wb < Fa

ρb < ρa

Wb = Fa

ρb = ρa

Wb > Fa

ρb > ρa

ρb = massa jenis benda

ρa = massa jenis zat cair

c.Hukum Pascal

Dalam kehidupan sehari-hari banyak penerapan dari hukum Pascal misalnya pada saat kita menyeruput minuman dengan sedotan, pompa hidrolik dan dongkrak hidrolik. Penjelasan paling mudah adalah tentang dongkrak hidrolik.

Hukum Pascal dinyatakan sebagai berikut :

Tekanan pada ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar.

Dongkrak hidrolik biasanya diterapkan pada tempat pencucian mobil. Di dalam dongkrak hidrolik tersebut hanya berisi udara atau terkadang minyak namun dapat mengangkat mobil yang berat hanya dengan tenaga yang ringan.

Dengan hukum Pascal maka hal tersebut dapat dijelaskan, untuk lebih jelasnya kita lihat gambar :

tekanan zat

dengan :

F1 = Gaya pada penampang 1 (N)

A1 = Luas penampang 1 (cm2)

F2 = Gaya pada penampang 2 (N)

A2 = Luas penampang 2 (cm2)

Ketika mobil diletakkan di A2 yaitu di penampang yang besar maka mobil dapat diangkat dengan menggunakan gaya di A1 yaitu di penampang yang kecil dengan besar gaya yang lebih kecil.

Hal tersebut dapat dirumuskan :

tekanan zat

Misalnya gaya di penampang 1 adalah 10 N dengan luas penampang 1 (A1) adalah 1 cm² dan luas penampang 2 (A2) adalah 100 cm², sehingga dapat ditentukan berat maksimal yang dapat diangkat di penampang 2 (F2) yaitu :

dengan menggunakan rumus hukum Pascal, dapat diperoleh :

tekanan zat

tekanan zat

dari hasil perhitungan tersebut maka dapat diketahui berat maksimal yang dapat diangkat sebesar 1000 N hanya dengan menggunakan gaya 10 N saja.

3.Tekanan Gas

Pada tekanan gas di kehidupan sehari-hari dapat kita perhatikan misalnya ketika sebuah balon diisi udara terus-menerus maka lama-kelamaan balon akan meletus. Hal tersebut terjadi adanya tekanan udara yang menekan dinding balon. Begitu pula pada ban sepeda yang meletus.

Barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara luar

Manometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara di ruang tertutup, misalnya tekanan udara ban sepeda.

Untuk penjelasan tentang balon udara yang dapat melayang di udara menggunakan konsep hukum Archimedes. Bila pada benda di air dapat terapung, melayang, tenggelam maka konsep yang sama juga diterapkan pada balon udara.

Balon udara dapat melayang di udara karena berat balon lebih kecil daripada gaya ke atas. Untuk membuat berat balon lebih kecil daripada gaya ke atas maka udara dalam balon harus dipanaskan. Udara yang panas lebih ringan daripada udara yang dingin.

Bila ingin mendarat maka udara dalam balon dibiarkan dingin sehingga balon menjadi lebih berat.

Sumber belajar : bse kemdikbud

2 thoughts on “Tekanan pada Zat Padat, Cair dan Gas (Kelas 8 Kurikulum 2013)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *