Kamis, 20 Juni 2013


TEKANAN
Tekanan merupakan besarnya gaya persatuan luas. Satuan tekanan dalam Sistem Internasional (SI) adalah N/m².
1.      TEKANAN PADA ZAT PADAT
Ketika kamu mendorong paku di atas plastisin, berarti kamu telah memberikan gaya pada paku. Besarnya tekanan paku pada plastisin bergantung pada besarnya dorongan (gaya) yang kamu berikan dan luas bidang tekannya. Semakin besar gaya tekan yang kamu berikan, semakin besar pula tekanan yang terjadi. Namun, semakin besar luas bidang tekan suatu benda maka semakin kecil tekanan yang terjadi. Dengan demikian, tekanan berbanding lurus dengan gaya tekan dan berbanding terbalik dengan luas bidang tekan. Secara matematis, besaran tekanan dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut:
                     Dengan:
                     p = tekanan )
                     F = gaya tekan (N)
A = luas bidang ( m2 )
Satuan tekanan dalam sistim internasional (SI) adalah N/ . Satuan ini juga disebut pascal (Pa).
1 Pa = 1  


Untuk dapat lebih memahami materi tekanan pada zat padat, perhatikan contoh berikut:


Jika masing-masing balok mempunyai berat yang sama, yaitu 12 N, balok manakah yang memberikan tekanan lebih besar pada lantai?
Balok I
A = 30 cm x 10 cm = 300 cm² = 0,03 m²
P = 400 N/m²

Balok II
A = 20 cm x 10 cm = 200 cm² = 0,02 m²
P = 600 N/m²
Jadi, yang memberikan tekanan lebih besar pada lantai adalah Balok II, yaitu sebesar 600 N/m².
Dari contoh soal tersebut dapat kita dapat menarik kesimpulan tentang tekanan pada zat padat sebagai berikut:
·         Semakin kecil luas bidang tekan,  semakin besar tekanan yang dihasilkan.
·         Semakin besar gaya tekan yang diberikan, semakin besar tekanan yang dihasilkan.

 
  2.      TEKANAN PADA ZAT CAIR
Tekanan pada zat cair sering disebut juga dengan tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis ini tergantung pada suatu tingkatan kedalaman dan berat jenis pada zat cair. Tekanan pada zat cair mengarah ke segala arah. Rumus tekanan hidrostatis sebagai berikut.
Ph = p.g.h
dengan:
ph = tekanan hidrostatis zat cair (N/m2)
p = massa jenis (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = kedalaman dari permukaan (m)
Berdasarkan persamaan diatas, dapat disimpulkan bahwa tekanan dalam zat cair hanya bergantung pada jenis dan kedalaman zat cair, tidak bergantung pada bentuk wadah ( asalkan bentuk wada terbuka ). Berdasarkan rumus diatas dapat diketahui bahwa makin kedalam dari permukaan air, tekanan hidrostatis semakin besar.
a)   Bejana Berhubungan
Bejana berhubungan adalah sebuah bejana yang mempunyai beberapa pipa yang saling berhubungan. Hukum bejana berhubungan menyatakan jika bejana berhubungan diisi zat cair yang sejenis dalam keadaan seimbang, maka permukaan zat cair akan berada pada satu bidang sejajar ( datar ). Contoh peralatan yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum bejana berhubungan antara lain kendi, teko, pembuatan dam, dan menara penampung air.
b)   Hukum Pascal
Tekanan dalam zat cair sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contohnya seperti yang dirumuskan oleh Pascal “Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan kesegala arah dengan sama besar “. Banyak peralatan yang menggunakan prinsip Pascal antara lain dongkrak hidrolik, rem hedrolik, mesin pengangkat mobil hidrolik, dan kempa hidrolik.
Secara matematis hukum pascal dapat dirumuskan sebagai berikut ini :
Photobucket
Dengan
F1 = gaya pada tabung 1
F2 = gaya pada tabung 1
A1 = luas area pada tabung 1
A2 = luas area pada tabung 1
  3.      TEKANAN PADA ZAT GAS
Atmosfer adalah lapisan udara yang menyelubungi bumi. Pada lapisan inilah manusia dapat hidup. Selain zat cair, atmosfer pun mengadakan tekanan terhadap sekitarnya. Tekanan ini sebagai akibat adanya gaya gravitasi yang bekerja pada setiap bagian atmosfer.
Massa jenis udara ini sangat kecil jika dibandingkan dengan massa jenis zat padat atau zat cair. Massa jenis udara berkurang pada ketinggian yang berbeda. Oleh sebab itu persamaan tekanan P = g h tidak berlaku pada tekanan atmosfer atau tekanan pada gas.
v  Percobaan Torricelli
Tekanan Atmosfer pertama kali diukur oleh seorang ahli fisika Italia bernama Torricelli. Menurut Torricelli, tekanan yang menahan raksa dalam tabung kaca setinggi 76 cm atau tekanan udara luar (atmosfer) sama dengan 76 cm Hg. Dalam percobaannya, Torricelli menggunakan pipa kaca sempit berdinding tebal yang panjangnya kira-kira 1 meter dan salah satu ujungnya tertutup. Alat tersebut lebih dikenal dengan sebagai alat Torricceli.
Selain menemukan kesetaraan satuan tekanan raksa dengann tekanan atmosfer, Torricceli juga menemukan hubungan antara ketinggian tempat dengan tekanan udaranya. Menurut Torricelli, tekanan udara di permukaan laut lebih besar daripada tekanan di tempat yang tinggi, misalnya pegunungan.
Semakin tinggi tempat pengukuran, semakin rendah tekanan udaranya karena semakin dekat ke permukaan lapisan. Hal ini sama dengan zat cair bahwa semakin dekat ke permukaan air, semakin kecil tekanan hidrostatisnya.
Tekanan udara luar (atmosfer) = 1 atm = 76 cmHg =76 cm air raksa. Dalam SI ditulis raksa = 13.000 kg/m3, g = 9,8 N/kg dan h raksa = 76cm = 0.76m.
Persamaan tekanan raksa adalah
p = raksa X g X h raksa
= 13.600 X 9.8 X 0.76
= 101.292,8 N/m2
Jadi tekanan raksa adalah 101.292,8 N/m2.
Satuan tekanan yang lain nilainya dapat didekatkan menjadi sebagai berikut.
1 bar = 100.000 N/m2
= 100.000 Pascal (Pa)
Jadi 1 bar = 1000.000 N/m2 = 100.000 Pa.
v  Gas Dalam Ruang Tertutup.
Sebuah balon ditiup dan diikat sehingga bentuk balon yang kempis berubah menjadi bulat. Demikian pula, jika balon yang bulat ditekan maka balon yang ditekan akan kempis dan bagian balon yang lain akan menggelembung dan membesar. Selain itu, kita juga akan merasakan adanya tekanan udara dari dalam balon itu.
Berdasarkan contoh itu, kita dapat mengatakan bahwa udara di dalam balon itu menekan ke segala arah. Udara dalam ruang tertutup mengadakan tekanan pada dinding ruang itu.
Untuk megukur tekanan gas dalam ruang tertutup, kita dapat meggunakan Manometer. Manometer ada dua jenis yaitu manometer zat cair terbuka dan manometer logam.
Manometer zat cair terbuka atau menometer terbuka terdiri dari sebuah pipa berbentuk U berisi zat cair. Manometer diisi zat cair dan salah satunya dihubungkan dengan kran gas. Jika raksa pada kaki yang lain naik dan perbedaan tinggi raksa sebesar h cm, sedangkan tekanan udar luar sebesar B cm hg, tekanan gas dalam ruang tertutup adalah:
P gas = (h +B) cm Hg, sedangkan
*air = 1/13.6 raksa
jadi tekanan dalam ruang tertutup adalah : P gas = ( h / 13.6 + B ) cmHg.
Manometer logam adalah alat untuk mengukur tekanan udara yang besar. Manometer logam terdiri dari pipa logam yang dibengkokkan. Salah satu jenis manometer logam adalah manometer Bourdon. Alat ini banyak digunakan dalam industri untuk mengukur tekanan udara dalam tabung gas atau tangki uap.
v  Hukum Boyle
Hubungan antara tekanan gas dalam ruang tertutup dan volume pertama kali ditemukan oleh Robert Boyle. Menurut Boyle, semakin besar tekanan, volume udara semakin kecil. Hasil kali tekanan dan volume selalu tetap.
keterangan :
p1 = tekanan gas mula-mula (N/m2)
p2 = tekanan gas akhir (N/m2)
v1 = volume gas mula-mula (m3)
v2 = volume gas akhir (m3).
Beberapa alat yang menggunakan Hukum Boyle adalah pompa air dan pompa sepeda.
o   Pompa Air
Prinsip kerja pompa air adalah sebagai berikut. Jika pengisap ditarik ke atas, klep K1 terbuka dan klep K2 tertutup. Udara dari pipa masuk ke dalam tabung pompa melalui klep K1 sehingga volume udara diperbesar dan tekanan udara di dalam pompa diperkecil.
Akibatnya air naik ke dalam pipa. Jika pengisap digerakkan terus menerus,
air akan naik mengisi tabung pompa dan terus dinaikkan oleh pengisap sehingga keluar melalui pipa kecil. Air yang sudah berada di atas pengisap tidak turun lagi karena klep K2 menutup.
o   Pompa Sepeda
Pada saat pompa digunakan, bagian saluran udara pada pompa harus menempel pada katup atau pentil yang terbuat dari karet.
Prinsip kerjanya, jika pengisap ditekan maka tekanan udara yang besar di dalam pompa akan menerobos pentil dan masuk ke dalam ban.