1. Tekanan pada Zat Cair
Tekanan pada Zat Cair – Tekanan pada zat cair untuk tingkat Fisika SMP kelas 8 dibagi dalam
beberapa pokok pembahasan yaitu : Tekanan Hidrostatis, Hukum pascal, Bejana Berhubungan
dan Gaya Archimedes. Pada kesempatan ini kita akan membahas dari keempat komponen
tersebut secara umum.
1. Tekanan Hidrostatis
Tekanan hidrostatis adalah tekanan pada zat cair yang diam. Besarnya tekanan hidrostatis
tergantung pada jenis dan kedalaman zat cair, tidak tergantung pada bentuk wadahnya (asalkan
wadahnya terbuka).
Besarnya tekanan hidrostatis dirumuskan dengan :
P = p g h
Keterangan:
P = tekanan (Pa atau N/m2))
p = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = perepatan gravitasi bumi (m/s2 atau N/kg)
h = kedalaman (m)Contoh Soal:
Suatu kolam yang dalamnya 2 meter diisi penuh air (pair = 1000 kg/m3). Jika percepatan
gravitasi di tempat itu 10 m/s2, berapa tekanan hidrostatis suatu titik yang terletak 20 cm dari
dasar kolam?
Penyelesaian :
p = 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
h = (2 – 0,2) m = 1,8 m
Maka, P = p g h = 1000. 10. 1,8 = 18.000 Pa
2. Hukum Pascal
2. Ketika pengisap kecil kamu dorong maka pengisap tersebut diberikan gaya sebesar F1 terhadap
luas bidang A1, akibatnya timbul tekanan sebesar p1. Menurut Pascal, tekanan ini akan
diteruskan ke segala arah dengan sama rata sehingga tekanan akan diteruskan ke pengisap besar
dengan sama besar. Dengan demikian, pada pengisap yang besar pun terjadi tekanan yang
besarnya sama dengan p1. Tekanan ini menimbulkan gaya pada luas bidang tekan pengisap
kedua (A2) sebesar F2 sehingga kamu dapat menuliskan persamaan sebagai berikut.
Jadi, gaya yang ditimbulkan pada pengisap besar adalah:
Dari Persamaan , dapat disimpulkan bahwa untuk mendapatkan efek gaya yang
besar dari gaya yang kecil, maka luas penampangnya harus diperbesar. Inilah prinsip
kerja sederhana dari alat teknik pengangkat mobil yang disebut pompa hidrolik.
Soal No. 11
Empat buah benda dengan bentuk yang berbeda diletakkan di atas lantai.
Tekanan paling kecil yang dialami lantai diakibatkan oleh benda nomor....
3. A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
(Sumber soal : Try Out Online Tekanan SMP - Fisika Study Center)
Pembahasan
Dari rumus tekanan:
P = F/A
Untuk memperoleh tekanan yang kecil, luas bidang tekan harus diperbesar. Luas paling besar
adalah benda nomor (2)
inisi Tekanan
Tekanan merupakan suatu ukuran yang terdiri dari besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda
untuk setiap satu satuan luas permukaan bidang tekan. Tekanan dapat dinotasikan sebagai
simbolp (pressure). Satuan tekanan yang lain adalah pascal (Pa) dan bar.
Tekanan pada Zat Padat
tekanan pada suatu zat padat dapat dinyatakan sebagai gaya per satuan luas penampang. Secara
matematis, tekanan dapat dinyatakan sebagai berikut.
dengan: p = f/a
p = tekanan (N/m2)
F = gaya (N)
A = luas bidang tekan (m2)
Contoh soal
Sebuah truk mempunyaii delapan roda berisi 2,5 ton muatan dan akan melintasi jembatan. luas
permukaan bidang sentuh roda dengan permukaan jalan seluruhnya adalah 400 cm2. Berapakah
tekanan yang dialami setiap ban?
Penyelesaian:
Diketahui: m = 2,5 ton = 2500 kg
A = 400 cm2 = 4 x 10″2 m2
g = 10 m/s2 Ditanyakan: p =….?
p = f/a =m.g/A
= 2500×10 0,04
= 625.000 N/m2
Tekanan seluruh ban adalah 625.000 N/m2 atau 625.000 Pa. Dengan demikian, tekanan untuk
setiap ban adalah: I/8 x p = 1/8 x 625000 = 78.125 Pa.
Tekanan pada Zat Cair
4. 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)
Contoh Soal
Seorang anak menyelam di kedalaman 100 m di bawah permukaan air. Jika massa jenis air
adalah 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi adalah 9,8 m/s2 maka berapakah tekanan hidrostatis
yang dialami anak tersebut? Penyelesaian:
Diketahui: h = 100 m
p = 1000 k g/m3
g = 9,8 m/s2
Ditanyakan: ph -….?
Jawab: ph = p . g . h
= 1000 . 9,8 . 100
= 9,8 x 105 N/m2
Tekanan pada Zat Gas
Gas-gas yang ada di dalam ruangan yang tertutup akan mengeluarkan udar dan menekan ke
segala arah dengan sama besar. Tekanan gas pada ruang tertutup bisa diukur dengan
menggunakan 2 alat yang berbeda yang masing-masing namanya seperti manometer terbuka dan
manometer tertutup. Tekanan gas dalam ruang terbuka dapat diukur dengan menggunakan
barometer.
Manomemeter terbuka ini terdiri dari tabung pipa kapiler yang bentuknya seperti huruf U yang
terhubung dengan tabung gas. Besar tekanan udara yang terbaca pada suatu sisi pipa yang
terbuka sama dengan tekanan gas dalam suatu tabung. Perhatikan diagram manometer terbuka
berikut ini.
Hukum Pascal
Hukum Pascal adalah hukum yang menerangkan tentang suatu sifat tekanan pada zat cair.
Hukum Pascal menyatakan bahwa:
“Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah
dengan sama besar.”
dengan:
F1 = gaya pada penampang A1(N)
F2 = gaya pada penampang A2(N)
A1= luas penampang 1 (m2)
A2 = luas penampang 2 (m2)
5. Peralatan yang menggunakan prinsip hukum Pascal, antara lain seperti rem hidrolik, pompa
hidrolik, dan dongkrak hidrolik.
Contoh Soal
Sebuah beban akan diangkat dengan menggunakan dongkrak hidrolik. Massa beban 64 ton
diletakkan di atas penampang A seluas 0,5 m2. Berapakah gaya yang harus diberikan
pada penampang B (luasnya 11/88 kali penampang A) agar beban dapat terangkat?
Penyelesaian:
Diketahui: A1= 0,5 m2
A2= 1/8 A1
g = 10 m/s2
Fi = w = m . g = 64000 kg x 10 = 640.000 N Ditanyakan: F2 = ….?
Jawab: f1/f2 = f2/A2
640000/A1 = F2/1/8 A1
F2 = 1/8 x 640000 = 80.000 N
Hukum Bejana Berhubungan
Dalam suatu Hukum bejana berhubungan menyatakan bahwa:
“apabila bejana berhubungan diisi dengan zat cair yang sama, maka pada keadaan
kesetimbangan permukaan zat cair dalam bejana berada dalam satu bidang datar.” Hukum ini
tidak berlaku pada suatu bejana yang berisi kan cairan tak sejenis dan pipa kapiler. Secara
matematis, hukum bejana berhubungan dirumuskan sebagai berikut.
P, = P2
P1. g.h1=p2.g.h2
dengan:
p1 = tekanan zat cair 1 (Nnr2) p2 = massa jenis zat cair 2 (kgnr3)
p2 = tekanan zat cair 2 (Nnr2) h1= tinggi permukaan zat cair 1 (m)
P1 = massa jenis zat cair 1 (kgnr3) h2 = tinggi permukaan zat cair 2 (m)
Contoh Soal
Ke dalam kaki 1 pipa U dimasukkan cairan setinggi 32 cm dan ke dalam kaki 2 dimasukkan
raksa dengan massa jenis 13,6 gr/cm3. Ketinggian bidang batas adalah 1,4 cm. Berapakah massa
jenis cairan tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
32 cm
h2 = 1,4 cm p2 = 13,6 gr/cm3 Ditanyakan: p1 = ….? Jawab: pt . g . h1 = p2g.h2
p1.10. 32 = 13,6 . 10 .1,4 pl
= 0,595 gr/cm3
Hukum Archimedes
Hukum Archimedes hanya berlaku pada zat yang dinamakan fluida. Zat yang termasuk dalam
fluida adalah zat cair dan gas. “Benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat
cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya itu sebanding dengan berat zat cair yang
6. dipindahkan.”
Dalam hukum Archimedes ternyata bisa diterapkan dalam kehidupan sehari-hari kita antara lain
sebagai berikut.
1. Hidrometer, yaitu alat untuk mengukur massa jenis relatif zat cair terhadap air.
2. Jembatan ponton, yakni jembatan yang menggunakan drum-drum kosong berisi udara.
3. Kapal laut dan kapal seiam.
4. Galangan kapal, yakni alat untuk mengangkat kapal laut ke permukaan air.
5. Balon udara.
