Materi IPA SMP
Tekanan Zat
A. Pengertian Tekanan
Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada setiap satuan luas permukaan.
Rumus Tekanan
P = F/A
Keterangan:
P = Tekanan (Pascal/Pa)
F = Gaya (Newton/N)
A = Luas bidang tekan (m²)
Satuan Tekanan
Satuan tekanan dalam SI adalah Pascal (Pa).
1 Pascal = 1 Newton/m²
B. Tekanan pada Zat Padat
Tekanan pada zat padat dipengaruhi oleh:
Besarnya gaya yang diberikan.
Luas bidang tekan.
Hubungan Tekanan dengan Gaya
Semakin besar gaya yang diberikan, semakin besar tekanan yang dihasilkan.
Hubungan Tekanan dengan Luas Bidang
Semakin kecil luas bidang tekan, semakin besar tekanan yang dihasilkan.
Contoh dalam Kehidupan Sehari-hari
1. Paku dan Jarum
Ujung paku dan jarum dibuat runcing agar luas bidang tekan kecil sehingga tekanan menjadi besar dan mudah menembus benda.
2. Pisau Tajam
Pisau yang tajam memiliki bidang tekan lebih kecil sehingga menghasilkan tekanan lebih besar saat digunakan memotong.
3. Sepatu Salju
Sepatu salju dibuat lebar agar luas bidang tekan besar sehingga tekanan menjadi kecil dan tidak mudah tenggelam di salju.
4. Roda Tank
Tank menggunakan roda rantai yang lebar agar tekanan terhadap tanah lebih kecil sehingga tidak mudah terperosok.
Contoh Perhitungan
Sebuah balok diberi gaya 200 N pada bidang seluas 0,5 m².
P = 200/5
Jadi tekanan yang dihasilkan adalah 400 Pascal.
C. Tekanan pada Zat Cair
Tekanan zat cair disebut juga tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis terjadi karena berat zat cair itu sendiri. Faktor yang memengaruhi tekanan Hhidrostatis, yaitu:
1. Kedalaman
Semakin dalam suatu tempat dalam zat cair, semakin besar tekanannya.
2. Massa Jenis Cairan
Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar tekanannya.
3. Percepatan Gravitasi
Semakin besar gravitasi, semakin besar tekanan hidrostatis.
Rumus Tekanan Hidrostatis
P = ρ × g × h
Keterangan:
P = tekanan hidrostatis (Pa)
ρ = massa jenis cairan (kg/m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = kedalaman (m)
Contoh Kehidupan Sehari-hari
1. Bendungan
Dinding bendungan bagian bawah dibuat lebih tebal karena tekanan air semakin besar pada kedalaman yang lebih dalam.
2. Menyelam
Semakin dalam penyelam berada di laut, semakin besar tekanan yang diterima tubuhnya.
3. Air Mancur
Lubang bagian bawah tangki menghasilkan pancaran air lebih jauh karena tekanannya lebih besar.
4. Kapal Selam
Kapal selam dirancang untuk menahan tekanan air yang sangat besar di kedalaman laut.
D. Hukum Pascal
Bunyi Hukum Pascal
Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah. Hukum ini ditemukan oleh Blaise Pascal.
Penerapan Hukum Pascal
1. Dongkrak Hidrolik
Digunakan untuk mengangkat mobil dengan gaya yang relatif kecil.
2. Rem Hidrolik
Digunakan pada kendaraan bermotor.
3. Mesin Press Hidrolik
Digunakan dalam industri untuk menekan logam atau bahan lainnya.
Keuntungan Hukum Pascal
Gaya kecil dapat menghasilkan gaya yang jauh lebih besar melalui perbedaan luas penampang.
E. Hukum Archimedes
Bunyi Hukum Archimedes
Jika suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, benda tersebut akan mengalami gaya ke atas sebesar berat zat cair yang dipindahkannya. Hukum ini ditemukan oleh Archimedes.
Gaya Apung
Gaya ke atas yang dialami benda disebut gaya apung.
Keadaan Benda dalam Zat Cair
1. Mengapung
Terjadi jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis cairan.
Contoh
Kapal laut
Gabus
Bola plastik
2. Melayang
Terjadi jika massa jenis benda sama dengan massa jenis cairan.
Contoh
Ikan yang berada pada kedalaman tertentu.
3. Tenggelam
Terjadi jika massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis cairan.
Contoh
Batu
Besi padat
Penerapan Hukum Archimedes
Kapal Laut
Kapal dapat mengapung karena massa jenis rata-rata kapal lebih kecil daripada massa jenis air laut.
Kapal Selam
Dapat naik dan turun dengan mengatur jumlah air dalam tangki ballast.
Balon Udara
Mengapung di udara karena prinsip gaya apung.
F. Tekanan pada Gas (Tekanan Udara)
Udara memiliki massa sehingga dapat memberikan tekanan. Tekanan udara disebut juga tekanan atmosfer.
Sifat Tekanan Udara
Menekan ke segala arah.
Semakin tinggi tempat, tekanan udara semakin kecil.
Semakin rendah tempat, tekanan udara semakin besar.
Alat Pengukur Tekanan Udara
Barometer
Digunakan untuk mengukur tekanan udara.
Contoh Penerapan Tekanan Udara
1. Sedotan Minuman
Ketika mengisap sedotan, tekanan di dalam mulut menjadi lebih kecil sehingga tekanan udara luar mendorong minuman naik.
2. Suntikan
Saat piston ditarik, tekanan berkurang sehingga cairan masuk ke dalam tabung.
3. Pompa Sepeda
Pompa meningkatkan tekanan udara di dalam ban.
4. Alat Penyemprot
Parfum dan insektisida bekerja dengan prinsip perbedaan tekanan udara.
G. Hubungan Tekanan Zat Padat, Cair, dan Gas
| Zat Padat | Zat Cair | Zat Gas |
|---|---|---|
| Dipengaruhi gaya dan luas bidang | Dipengaruhi kedalaman dan massa jenis | Dipengaruhi kondisi atmosfer |
| Rumus P = F/A | Rumus P = ρgh | Tekanan atmosfer |
| Contoh: pisau | Contoh: bendungan | Contoh: sedotan |
Penerapan Tekanan Zat dalam Kehidupan Sehari-hari
Peristiwa | Konsep |
|---|---|
Pisau tajam | Tekanan zat padat |
Paku runcing | Tekanan zat padat |
Bendungan | Tekanan hidrostatis |
Kapal laut | Hukum Archimedes |
Dongkrak mobil | Hukum Pascal |
Rem mobil | Hukum Pascal |
Sedotan minuman | Tekanan udara |
Suntikan | Tekanan udara |
Kapal selam | Hukum Archimedes |
Pompa sepeda | Tekanan udara |
Berikut adalah ringkasan materi “Tekanan Zat”
1. Apa yang dimaksud dengan tekanan?
Jawaban
Tekanan adalah gaya yang bekerja pada setiap satuan luas bidang.
Pembahasan
Tekanan menunjukkan seberapa besar gaya yang diberikan pada suatu permukaan tertentu.
2. Sebuah gaya 300 N bekerja pada bidang seluas 0,6 m². Berapakah tekanannya?
Jawaban
P = F/A
P = 300/0,6
P = 500 Pa
Pembahasan
Tekanan diperoleh dengan membagi gaya dengan luas bidang tekan.
3. Mengapa ujung paku dibuat runcing?
Jawaban
Agar luas bidang tekan kecil sehingga tekanan menjadi besar.
Pembahasan
Tekanan yang besar memudahkan paku menembus kayu atau dinding.
Yuk, Kita lanjut kerjakan soal dibawah ini dengan seksama:
- Jelaskan hubungan antara luas bidang tekan dan besar tekanan pada zat padat disertai contoh dalam kehidupan sehari-hari!
- Mengapa tekanan hidrostatis semakin besar ketika kedalaman bertambah? Jelaskan berdasarkan rumus tekanan hidrostatis!
- Jelaskan prinsip kerja dongkrak hidrolik berdasarkan Hukum Pascal!
- Mengapa kapal laut yang terbuat dari baja dapat mengapung di lautan? Jelaskan berdasarkan Hukum Archimedes!
- Uraikan proses naiknya minuman melalui sedotan berdasarkan konsep tekanan udara!
Next Level Challange:
1. Perhatikan pernyataan berikut!
- Tekanan berbanding lurus dengan gaya.
- Tekanan berbanding terbalik dengan luas bidang tekan.
- Tekanan zat cair dipengaruhi kedalaman.
- Tekanan udara semakin besar pada tempat yang lebih tinggi.
Pernyataan yang benar adalah ….
A. 1, 2, dan 3
B. 1, 2, dan 4
C. 1, 3, dan 4
D. 2, 3, dan 4
2. Sebuah gaya 600 N bekerja pada bidang seluas 0,2 m². Tekanan yang dihasilkan adalah ….
A. 1.200 Pa
B. 2.000 Pa
C. 3.000 Pa
D. 4.000 Pa
3. Sebuah penyelam berpindah dari kedalaman 5 meter ke kedalaman 15 meter. Perubahan yang terjadi adalah ….
A. Tekanan hidrostatis berkurang.
B. Tekanan hidrostatis tetap.
C. Tekanan hidrostatis bertambah.
D. Massa jenis air berubah menjadi nol.
4. Peristiwa berikut yang paling tepat menunjukkan penerapan Hukum Archimedes adalah ….
A. Dongkrak mobil mengangkat kendaraan.
B. Rem hidrolik menghentikan kendaraan.
C. Kapal laut dapat mengapung di permukaan air.
D. Pisau tajam memotong sayuran.
5. Sebuah benda dicelupkan ke dalam air dan mengalami gaya apung yang sama dengan berat bendanya. Keadaan benda tersebut kemungkinan adalah ….
A. Tenggelam ke dasar.
B. Melayang di dalam air.
C. Mengapung seluruhnya di atas permukaan.
D. Bergerak ke dasar dengan percepatan tetap.
