Loading Preview Sorry, preview is currently unavailable. You can download the paper by clicking the button above. Tekanan merupakan gaya yang bekerja pada suatu permukaan tertentu. A. TEKANAN PADA ZAT PADAT Tekanan yang diberikan gaya terhadap permukaan benda yang disentuhnya merupakan dasar dari teknologi sederhana maupun canggih, misalnya mata paku dibuat runcing, fondasi dibuat juga meluas di dalam tanah. Tekanan pada permukaan benda dimana gaya bekerja dipengaruhi oleh: 1. Gaya yang bekerja 2. Luas bidang tekan tempat gaya bekerja. Hubungan antara tekanan, gaya dan luas bidang tekan dalam suatu persamaan adalah sebagai berikut: Keterangan: P = tekanan [N/m2] F = gaya tekan [N] A = Luas penampang [m2] Berdasarkan rumus di atas untuk gaya yang sama, makin kecil luas bidang tekan gaya, makin besar tekanannya dan makin luas bidang tekan gaya, makin kecil tekanannya. Contoh soal: Contoh 1: Sebuah balok kayu terletak di atas lantai seperti pada gambar. Jika gaya berat balok 12 N, maka besar tekanan balok terhadap lantai adalah .... Diket: F = 12 N p = 30 cm = 0,3 m , l= 20 cm = 0,2 m dan t = 15 cm=1,5 m Soal : P . . . .? Jawab: [i] Langkah 1 [ mencari luas penampang alas pada balok] karena alasnya berbentuk persegi panjang maka: A= p . l A = 0,3 . 0,2 A = 0,06 m2 [ii] mencari tekanan dengan memasukkan rumus berikut: P = P = 200 N/m2 Contoh soal 2 Sebuah balok beton berukuran 1,5 m x 2 m x 4 m adalah 2400 kg.jikapercepatan gravitasi = 10 m/s2, maka tekanan maksimum yang dikerjakan balok beton pada tanah adalah . . .. Diketahui ; m = 2400 kg g = 10 m/s2 Ditanya : p max…? Jawab : P max terjadi pada A min F = w=m.g 2400 kg . 10 m/s2 = 24ooo N A min terjadi pada luas beton 1,5m x 2m = 3 m2 Jadi tekanan maximum p mak, adalah P max = F/ A min 24000 / 3 = 8000 Pa Contoh 3: Seorang murid mendorong gerobak dengan kedua tangannya dengan gaya sebesar 90 N. Jika luas sebuah telapak tangan adalah 150 cm2. Tekanan yang diberikan murid tersebut adalah . . .. Diketahui: F = 90 N A = 2 X 150 cm2 = 300 cm2 = 0,03 m2 Ditanya : P . . .? Jawab : P = 90 / 0,03 P = 3000 N. B. TEKANAN PADA ZAT CAIR 1. TEKANAN HIDROSTATIS Tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang disebabkan oleh zat cair yang diam sehingga memberikan tekanan ke lingkungan sekitarnya. Zat cair memiliki berat sehingga memberikan gaya ke segala arah, oleh karena itu zat cair memiliki tekanan. Tekanan zat cair diam dikenal dengan tekanan hidrostatis, sedangkan zat cair bergerak sebagai fluida bergerak dipelajari di SMA. Menurut percobaan dengan menggunakan pesawat Hartl dapat disimpulkan bahwa: 1. Pada kedalaman yang sama atau ketinggian yang sama tekanan hidrostatis sama besar. 2. Makin besar kedalaman zat cair, tekanan hidrostatis makin besar 3. Tekanan hidrostatis menekan ke segala arah 4. Makin besar massa jenis zat cair, tekanan hidrostatisnya makin besar. Tekanan hidrostatis juga dipengaruhi oleh massa jenis zat. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Secara matematis dirumuskan: karena berat [w] = m × g m = ρ × V V = h × A Maka dapat ditulis bahwa: dengan: p = Tekanan [N/m2] m = Massa benda [kg] ρ = Massa jenis zat cair [kg/m3] g = Percepatan gravitasi [m/s2] h = Tinggi zat cair [m] V = Volume [m3] A = Luas bidang Contoh penerapan tekanan hidrostatis: 1. Waterpass [alat untuk menentukan kerapatan suatu permukaan] 2. Pembangunan struktur bendungan yang mana pada bagian bawah dibuat tembok semakin ke bawah temboknya semakin tebal karena semakin ke dasar tekanan air semakin besar. Contoh soal Soal 2.1 Perhatikan gambar tabung yang berisi air dengan massa jenis 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi 10 m/s2. Besarnya tekanan di titik P adalah … Diketahui: P = 1000 kg/m3 ; g = 10 m/s2 ; h = 50 - 20 cm = 30 cm = 0,3 m Ditanya: P . . ..? Jawab: P = p.g.h = 1000. 10. 0,3 = 3000 N/m2 Contoh soal 2.2 Pada sebuah dasar kolam air dideteksi oleh alat pengukur tekana hidrostatis menunjukkan angka 50.000 pascal. Maka berapakah kedalaman kolam air tersebut? Pembahasan : ditanya h = ….? ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2 Ph = 50.000 Pa Ph = ρ.g.h 50.000 = 1000 x 10 x h h = 5 meter. Contoh soal 2.3 Seekor ikan sedang berenang diakuarium. Ikan tersebut sedang berada 50 cm dari permukaan akuarium. Maka berapakah tekanan hidrostatis yang diterima oleh ikan? Apabila massa jenisair=1000 kg/m3 kemudian dengan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2] Pembahasan : Diketahui : h = 50 cm = 0,5 m ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2 Ph = ρ.g.h Ph = 1000 x 10 x 0,5 Ph = 5000 Pa. Jadi tekanan hidrostatis yang diterima oleh ikan ialah 5000 pascal. C. BEJANA BERHUBUNGAN Bejana berhubungan adalah benda yang mempunyai lubang permukaan yang berbeda dan diisi dengan zat cair. Contoh bejana berhubungan antara lain cerek, teko, dan selang air minum, air mancur, aliran pipa ledeng. Konsep bejana berhubungan yakni permukaan zat yang sejenis dalam suatu bejana berhubungan selalu mendatar dan sama tinggi. Asas bejana berhhubungan tidak berlaku pada kondisi: 1. Pada bejana diisi oleh zat cair dengan massa jenis berbeda. 2. Bejana dalam keadaan tertutup, baik salah satu bejana maupun semuanya. 3. Adanya unsur pipa kapiler pada bejana, yaitu pipa kecil yang memungkinkan air menaiki sisi bejana. 4. Jika zat cair dalam bejana berhubungan digoncang-goncangkan atau zat cairnya bergerak. Persamaan penentuan permukaan zat cair tak sejenis dalam bejana berhubungan berlaku sebagai berikut: Keterangan: P1 = masa jenis zat cair 1 [kg/m3] P2 = massa jenis zat cair 2 [kg/m3] h1 = ketinggian zat cair 1 [m] h 2= ketinggian zat cair 2 [m] Contoh soal 3.1 Sebuah pipa U mula-mula diisi dengan air. Pada salah satu kaki bejana tersebut diberi minyak. Tinggi minyak adalah 10 cm dan selisih tinggi permukaann air adalah 8 cm. Jika diketahui massa jenis air adalah maka massa jenis minyak adalah …. Perhatikan
gambar berikut! Diketahui: hm =10 cm, ha = 8 cm ; pa = 1 gr/cm3 Ditanyakan: pm . . . .? Jawab : pa = pm D. Hukum Archimides Bunyi: Bila benda dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, akan mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang didesak [dipindahkan]. Makin besar benda, maka makin besar pula zat cair yang didesaknya. Jika benda dicelupkan ke dalam zat cair seolah-olahberatnya berkurang berarti ada sesuatu yang menyebabkan. Sesuatu tersebut adalah gaya ke atas yang diberikan oleh air. Besarnya gaya ke atas sama dengan berat zat cair yang di desak. Jika volume zat cair yang dipindahkan besarnya V dan kerapatan fluida [massa per satuan volume] adalah ρ maka besarnya massa fluida yang dipindahkan adalah: m = ρ.V Besarnya berat fluida yang dipindahkan adalah w = m.g = ρ.V.g Menurut prinsip Archimedes, besarnya gaya tekan keatas sama dengan berat benda yang dipindahkan: Fa = w= ρ.V.g Jika suatu sistem dalam keadaan seimbang, maka dapat dirumuskan Fa= w ρf.Vbf.g= ρb.Vb.g ρf.Vbf = ρb.Vb Keterangan: m = massa [kg] ρ = massa jenis [kg/m3] V = volume [m3] Fa = gaya apung [N] g = percepatan gravitasi [m/s2] wf = gaya berat benda [N] ρf = massa jenis fluida [kg/m3] Vbf = volume benda yang tercelup ke dalam zat cair [m3] ρb = massa jenis benda [kg/m3] Vb = volume benda [m3]
Alat- alat yang bekerjanya berdasarkan Hukum Archimides: 1. Hidrometer [ alat untuk mengukur massa jenis zat] 2. kapal laut Kapal dibuat makin kecil ke bagian bawah agar volume kapal yang tercelup jauh lebih kecil dari volume kapal yang tersembul di atas permukaan air. Gaya ke atas yang dialami kapal sama dengan berat air laut yang volumenya sama dengan volume kapal yang tercelup. 3.galangan kapal 4. balon udara 5. Kapal selam Prinsip kerja kapal selam: a] Bila kapal pada kedudukan mengapung, tangki-tangki berisi udara agar bobot kapal berkurang b] Bila kapal ingin melayang, tangki diisi dengan air laut tidak penuh, agar kapal mulai terbenam sampai kedudukan melayang c] Bila kapal ingin tenggelam mendekati dasar laut tangki diisi penuh dengan air agar kapal makin berat dan tenggelam d] Bila kapal ingin bergerak naik ke permukaan air dalam tangki segera dipompa keluar agar kapal makin ringan dan mulai bergerak naik. Contoh soal 4.1 Besi yang volumenya 200 cm3 dimasukkan ke bensin. Massa jenis bensin 700 kg/m3. Berapakah gaya ke atas yang dialami besi: Diketahui: vb = 200 cm3 P bensin = 700 kg/m3 Ditanyakan : Fa ..............? Penyelesaian: V zat cair yang dipindahkan = V besi V = 200 cm3 = 0,002 m3 FA = p.g V FA = 700 .10.0,002 FA = 14 N/m3 Contoh soal 4.2 Balok kayu yang volumenya 300cm3 dicelupkamm ke dalam air, yang massa jensinya 1000 kg/m3. Jika massa jenis kayu 600 kg/m3, berapakah gaya ke atas yang dialami balok tersebut? Diketahui: Vk = 300 cm3, p air = 1000 kg/m3, p kayu = 600 kg/m3 Ditanya : FA ............? Pembahasan: ρf.Vbf = ρb.Vb 1000. Vbf = 600.300 Vbf = 180 cm3 = 0, 00018 m3 FA = p.g V FA = 1000. 10. 0,00018 FA = 1,8 N Contoh soal 4.3 Berat kapal pengangkut barang dalam keadaan kosong 16.000 N. Kapal akan mengangkut beban barang yang beratnya 14.000 N serta beberapa orang termasuk penumpang dan anak buah kapal [ABK]. Kapal dapat berlayar dengan aman jika lambung kapal yang berada di bawah permukaan air memiliki volume 4,2 m3. Berat rata – rata satu orang 600N. Jika massa jenis air laut 1000 kg/m3 . Berapakah jumlah orang terbanyak yang dapat diangkut kapal? Penyelesaian: FA = W total FA = W kapal + W barang + W orang p.g Vtercelup = W kapal + W barang + n.W orang 1000. 10. 4,2 = 16.000 + 14.000 + n. 600 42.000 = 30.000 + 600.n 42.000 – 30.000 = 600.n 12.000 = 600.n 12.000 / 600 = n 20 = n Jadi banyak orang maksimum adalah 20 orang E. HUKUM PASCAL Bunyi hukum Pascal : Jika gaya diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup, maka tekanannya diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama rata dan sama kuat. Contoh penerapan hukum pascal dalam kehidupan sehari-hari: dongkrak hidrolik, alat pengangkat mobil, rem mobil, kempa hidrolik. Persamaan pada hukum pascal: Pmasuk = Pkeluar Dengan gambar diatas, persamaan dari Hukum Pascal dapat dituliskan sebagai : P1=P2 Dengan : P1 : tekanan masuk [Pa] P2 : tekanan keluar [Pa] F1 : gaya yang diberikan [N] F2 : gaya yang dihasilkan [N] A1 : luasan gaya yang diberikan [m2 ] A2 : luasan dihasilkan [m2 ] Pada pengangkat mobil hidrolik, fluida di dalam sistem akan selalu memiliki volume yang sama sehingga persamaan Hukum Pascal dapat pula dituliskan sebagai perbandingan volume keluar dan masuk yang mana: V1=V2 atau dapat dituliskan sebagai A1.h1=A2.h2 Dimana : V1 = volume yang terdorong masuk V2 = volume yang keluar A1 = luasan penampang masuk A2 = luasan penampang keluar h1 = kedalaman penampang yang masuk h2 = ketinggian penampang yang keluar Contoh soal 5.1 Perhatikan gambar di atas! Sebuah dongkrak hidroulis memiliki penampang kecil dan besar masing-masing 10 cm2 dan 100 cm2. jika beban seberat 200 N di letakkan pada penampang besar, berapakah gaya yang diperlukan untuk menekan penampang kecil? Diketahui: — A1 = 100 cm2 — A2 = 10 cm2 — F1 = 200 N Ditanyakan: F2=…? Jadi besar gaya angkat yang digunakan untuk menekan penampang kecil adalah 20 N Contoh soal 5.2 Ada dua buah tabung yang berbeda luas penampangnya saling berhubungan satu sama lain. Tabung ini diisi dengan air dan masing-masing permukaan tabung ditutup dengan pengisap. Luas pengisap A1 = 50 cm2 sedangakan luas pengisap A2 adalah 250 cm2. Apabila pada pngisap A1 diberi beban seberat 100 N. Berpakah besar gaya minimal yang harus bekerja pada pada A2 agar beban tersebut dapat diangkat? Diketahui A1 = 50 cm2 A2 = 250 cm2 F1 = 100 N Ditanya F2 = Jawab F1/A1 = F2/A2 100/50 = F2/100 F2 = 100. 100 /50 = 200 N Contoh soal 5.3 Sebuah pompa hidrolik berbentuk silinder memiliki jari-jari 4 cm dan 20 cm. Jika pengisap kecil ditekan dengan gaya 200 N, berapakah gaya yang dihasilkan pada pengisap besar? Jawab : Contoh soal 5.4 Alat pengangkat mobil yang memiliki luas pengisap masing-masing sebesar 0,10 m2 dan 4×10–4 m2 digunakan untuk mengangkat mobil seberat 2 × 104 N. Berapakah besar gaya yang harus diberikan pada pengisap yang kecil? Jawab:F. TEKANAN ZAT GAS Udara memiliki berat. Tekanan udara paling besar dialami oleh tempat-tempat yang ketinggiannya hampir sejajar dengan permukaan laut. Angin muncul karena perbedaan tekanan udara [angin bertiup dari daerah bertekanan udara tinggi ke daerah bertekanan udara rendah. Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara disbut barometer. Tekanan udara dipengaruhi oleh tempat. Tekanan berkurang 1 mmHg setiap kenaikan 10 m dari permukaan laut. Dengan kata lain setiap kenaikan 100 m, terjadi pengurangan tekanna sebesar 1 cmHg. Dirumuskan: Ph = [Pu – h/100] cmHg Ph = tekanan pada ketinggian h Pu = tekanan udara permukaan air laut h = tinggi suatu tempat untuk mencari ketinggian h = [Pu-Ph] x 100 m Contoh Soal 6.1 Wilayah Jakarta utara memiliki ketinggian 10 m dibawah permukaan air laut. Berapakah tekanan udara di tempat tersebut. Jawab Ph = [Pu – h/100] cmHg jika disuatu puncak gunung tekanan udaranya adalah 45 cmHg, berapa ketinggian gunung tersebut dari permukaan air laut? h = [Pu-Ph] x 100 G. APLIKASI KONSEP TEKANAN ZAT pada MAKHLUK HIDUP 1. Pengangkutan Air dan Nutrisi pada tumbuhan. · Mekanisme pengangkutan pada tumbuhan dapat berlangsung karena peristiwa-peristiwa berikut: 1. Difusi: perpindahan zat terlarut dari larutan berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah tanpa melalui selaput semipermeabel 2. Osmosis: perpindahan zat terlarut dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui selaput semipermeabel. 3. Imbibisi: peresapan air ke dalam ruangan antar sel 4. Transpor aktif: perpindahan zat melawan gradien konsentrasi · Pengangkutan air dan mineral 1. Pengankutan ekstraseluler [berlangsung di luar jaringan pengangkut
2. Pengankutan intravaskuler [berlangsung dalam jaringan pengangkut] Urutan pengangkutan air dan mineral secara intravaskuler sebagai berikut: Xylem akar - xylem batang – xylem tangkai daun – xylem tulang daun – mesofil. Pengangkutan air dan hara dalam xylem dipengaruhi oleh beberapa faktor: 1. Daya kapilaritas batang: Air dan mineral dapat naik dari akar menuju daun dikarenakan air berada pada batang tumbuhan akna lebih tinggi dibandingkan dengan air yang berada dalam tanah. Daya kapilaritas batang dipengaruhi oleh gaya adhesi dan kohesi. 2. Daya tekan akar: Tekanan akar ini disebabkan perbedaan konsentrasi air dalam tanah dan cairan dalam xylem 3. Daya isap daun: Air dan mineral dapat diangkut kedaun karena pada daun terjadi transpirasi yang mengakibatkan air bergerak dari bawah ke atas daun 4. Pengaruh sel-sel yang hidup, terutama di sekitar xylem yaitu sel parenkim dan jari – jari empulur. 2. Pengangkutan hasil fotosintesis [nutrisi] Pengangkutan hasil fotosintesis dari daun ke bagian tumbuhan yang memerlukan disebut translokasi. Proses pengangkutan air ini dimulai dari daun [daearah yang memiliki konsentrasi gula tinggi] ke bagian tumbuhan lain yang dituju [daerah yang memiliki konsentrasi gula rendah]. Pengangkutan nutrisi ini dibantu oleh sirkulasi air yang melalui pembuluh xylem dan floem. 3. Tekanan darah pada sistem peredaran darah manusia Pada saat jantung memompa darah, darah akan mendapat dorongan sehingga mengalir melalui pembuluh darah. Saat darah mengalir melalui pembuluh darah, darah memberikan dorongan pada dinding pembuluh darah yang disebut tekanan darah. Agar tekanan darah tetap terjaga, pembuluh darah harus terisi penuh darah. Apabila terjadi kecelakaan yang mengakibatkan seseorang kehilangan darah, tekanan darah dapat menghilang sehingga darah tidak dapat mengalir menuju sel tubuh akibatnya sel tubuh akan mati karena tidak mendapat pasokan nutrisi dan oksigen. Proses pengukuran tekanan darah berlaku hukum pascal. Tekanan darah yang berada pada aorta akan sama dengan tekanan darah yang terjadi pada arteri yang ada di bagian tubuh yang lain. 4. Tekanan gas pada proses pernafasan manusia Hukum gas ideal yang menyatakan bahwa: pV = nRT Dari sini terlihat bahwa tekanan [p] berbanding terbalik dengan volume [V] artinya, bila volume meningkat [mengembang], maka tekanan akan menurun. Sebaliknya, bila volume menurun [mengempis], maka tekanan akan naik. Prinsip perubahan tekanan akibat perubahan volume ini terjadi pada saat kita bernafas. Udara akan bergerak dari tempat dengan tekanan tinggi menuju ke tempat bertekanan rendah. Dengan mengatur volume paru-paru, kita bisa mengatur tekanan udara di paru-paru, dan pada akhirnya mengatur apakah udara keluar atau masuk di tubuh kita. Saat kita menarik nafas, diafragma akan bergerak ke atas, volume paru-paru akan meningkat, dan tekanan udara di paru-paru akan menurun. Akibatnya, udara dari atmosfer luar akan masuk ke dalam paru-paru. Video yang berhubungan |
Sebuah benda padat dengan luas alas 20 cm2 diberi gaya sebesar 20 N berapakah besar tekanannya
Pos Terkait
Copyright © 2024 apacode Inc.
