1. Standar Kompetensi :
5. Memahami peranan usaha, gaya, dan
energi dalam kehidupan sehari-hari
Kompetensi Dasar :
5.3. Menyelidiki tekanan pada benda padat,
cair, dan gas serta penerapannya
dalam kehidupan sehari-hari
122
BAB 3
TEKANAN
2. 1. Tekanan pada Zat Padat
Tekanan adalah hasil bagi antara gaya
tekan dengan luas bidang tekan, tempat
gaya itu bekerja.
P = Tekanan ( N/m2
= Pa)
F = gaya tekan (N)
A = luas bidang tekan (m2
)
Semakin kecil luas bidang tekan maka
tekanan yang dihasilkan makin besar.
Contoh :
Balok bermassa 20 kg diletakkan di lantai
seperti pada gambar. Jika percepatan
gravitasi = 10 m/s2
, hitunglah besar tekanan
yang dialami lantai pada keadaan a dan b.
123
4
ng
an
:
ar
a
1
m
1 m
a
4 m
1 m
1 m
b
A
F
P =
3. Penyelesaian :
Gaya tekan (F) pada lantai timbul akibat
berat balok. Jadi : F = W = m x g
Diketahui :
m = 20 kg dan g = 10 m/s2
F = m x g = 20 kg x 10 m/s2
= 200 N
A1= 4 m x 1 m = 4 m2
A2= 1 m x 1 m = 1 m2
Keadaan a: Keadaan b:
P1 = P2 =
= =
= 50 N/m2
= 200 N/m2
124
ru
ar
6
cm
Hg
.e
nd
a
ad
ala
h :
di
titi
k
Be
da
-
be
da
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
F
A1
200 N
4 m2
F
A2
200 N
1 m2
4. Satuan tekanan 1 N/m2
dikenal juga sebagai
1 Pascal ( Pa ).
2. Tekanan pada Zat Cair
2.1.Tekanan Hidrostatik
Tekanan yang ditimbulkan oleh zat cair
yang diam disebut tekanan hidrostatik.
Rumus Tekanan hidrostatik :
Ph = tekanan hidrostatik (Pa)
ρ = massa jenis (kg /m3
)
g = percepatan gravitasi (m /s2
)
h = ketinggian permukaan zat cair (m)
2.2. Bejana Berhubungan
125
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ρ x g x hPh =
5. Hukum bejana berhubungan menyatakan
bahwa :
” Permukaan air dalam suatu wadah
selalu mendatar dan sama tinggi ”
Lihat gambar!
b. air dalam bejana berhubunganb. air dalam bejana berhubungan
Hukum bejana berhubungan tidak berlaku
apabila :
a. pada bejana terdapat pipa kapiler
b. salah satu pipa diisi dengan zat
cair yang berbeda
c. tekanan udara pada permukaan
tabung tidak sama
Contoh pemanfaatan hukum/prinsip bejana
berhubungan:
126
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
6. a. instalasi pipa air leding yang
menggunakan tangki penyimpanan
air.
b. cerek / ketel / teko
c. waterpass tukang bangunan
2.3. Hukum Pokok Hidrostatika
Hukum pokok hidrostatika menyatakan:
“ Di dalam satu jenis zat cair, semua titik
yang berada pada ketinggian yang
sama memiliki tekanan yang sama
besar”.
Perhatikan
gambar di
samping ini!
Berdasarkan hukum pokok hidrostatika
maka titik A dan B pada gambar di atas
memiliki tekanan yang sama, sehingga :
PA = PB
127
minyak h1
h2
air
BA
7. ρA x g x hA = ρ B x g x hB
ρA x hA = ρA x hA
2.4. Hukum Pascal
“ Tekanan yang diberikan pada zat cair
dalam suatu ruang (wadah) tertutup
akan diteruskan ke segala arah dengan
sama besar”
Contoh penerapan hukum Pascal misalnya
pada dongkrak hidrolik, sebagai berikut :
P1 = P2
P = tekanan (Pa)
F = gaya (N)
A = luas penampang bejana (m2
)
1 = penampang bejana 1
128
Zat cair
1 2
beban
P2
P1
=A1
F1
A2
F2
8. 2 = penampang bejana 2
Dari persamaan tersebut dapat pula
diprperoleh persamaan
Luas penampang (A) pada persamaan di
atas dapat diganti dengan diameter
penampang bejana, sebagai berikut
d1 = diameter penampang bejana 1
d2 = diameter penampang bejana 2
Prinsip Pascal :
”Gaya tekan yang kecil pada penampang
kecil menghasilkan gaya angkat yang
besar pada penampang besar”.
Prinsip Pascal dimanfaatkan pada alat-alat
seperti :
129
F2
= X F1A1
A2
F2
= X F1d1
d2
2
9. 1. pompa hidrolik
2. mesin hidrolik pengangkat mobil
3. rem cakram hidrolik
4. mesin pengepres hidrolik
Mesin hidrolik pengangkat mobil
Km = kran udara masuk
Kb = kran udara keluar
2.5. Hukum Archimedes
Hukum Archimedes menyatakan:
”Benda yang dicelupkan ke dalam zat cair
akan mendapat gaya angkat ke atas yang
besarnya sama dengan berat zat cair yang
dipindahkan/didesak oleh benda tersebut”.
130
minyak
permukaan
tanah
piston
KbKm
minyak
udara
mampat
10. Misalkan sebuah benda dicelupkan ke
dalam air seperti pada gambar berikut:
Besar gaya angkat yang
dialami benda adalah :
FA = ρc x Vc x g
FA = gaya angkat/gaya apung (N)
ρc = massa jenis zat cair (kg/m3
)
Vc = volume zat cair yang didesak (m3
)
g = percepatan gravitasi (m/s2
)
Perhatikan bahwa volume zat cair yang
didesak (Vc) sama dengan volume bagian
benda yang masuk tercelup ke dalam air.
Contoh soal pemahaman konsep;
Benda A dan B yang terbuat dari bahan
berbeda memiliki volume sama besar.
Ketika dicemplungkan ke dalam air, benda
B tenggelam sedangkan benda A hanya
tercelup sebagian (lihat gambar!).
1313/4 V
1/4V
A
B V
Vc
FAair
11. Buktikan bahwa gaya apung pada benda B
lebih besar daripada gaya apung pada
benda A
Penyelesaian :
Dari gambar telihat bahwa volume benda
yang tercelup (Vc) untuk benda A = ¾ V
sedangkan Vc untuk B = V, sehingga :
FB ρc x Vc x g
FA ρc x Vc x g
ρc x V x g
ρc x ¾ V x g
1
¾
= 4/3
Jadi, FB = 4/3 x FA
Karena adanya gaya apung Archimedes
maka berat benda di dalam zat cair terasa
lebih ringan.
132
=
=
=
12. Wc = Wu – FA atau FA = Wu - Wc
FA = gaya apung (N)
Wc = berat benda di dalam zat cair (N)
Wu = berat benda di udara (N)
2.6. Terapung, Melayang, dan Tenggelam
Keadaan terapung, melayang, atau
tenggelamnya benda ketika dicelupkan ke
dalam air ditentukan oleh besarnya gaya
apung dan gaya berat benda. Perhatikan
gambar!
Dari tiga keadaan tersebut dapat dibuktikan:
a. benda terapung bila ρb < ρb
b. benda melayang bila ρb = ρc
133
1. Terapung : FA = W
2. Melayang : FA = W
3. Tenggelam : FA < W
w
1
2
3
FA w
FA
FA
w
13. c. benda tenggelam bila ρb > ρc
Keterangan :
FA = gaya angkat Archimedes
W = berat benda
ρb = massa jenis benda
ρc = massa jenis zat cair
Hukum Archimedes dimanfaatkan antara
lain untuk :
1.Jembatan ponton
2.Kapal laut dan perahu
3.Kapal selam
4.Balon udara
5.Hidrometer
6.Galangan kapal
jembatan ponton Balon udara
134
14. 3. Tekanan Pada Gas
a. Tekanan atmosfer
Berdasarkan percobaan Torricelli didapat
bahwa tekanan atmosfir pada ketinggian
0 m di atas permukaan laut adalah sebesar
76 cm Hg atau 1 atmosfir (atm)
1 atm = 76 cm Hg
= 13.600 x 9,8 x 0,76
= 101.300 Pa
Satuan tekanan udara lainnya adalah bar.
1 bar = 100.000 Pa
1 mbar = 100 Pa
1 atm = 1,013 bar
Semakin tinggi letak suatu tempat, tekanan
udara luar di tempat tersebut makin
berkurang. Secara umum dapat dikatakan
bahwa untuk setiap pertambahan 100 m
135
15. ketinggian, tekanan atmosfir berkurang
sebesar 1 cm Hg.
Tekanan atmosfir pada ketinggian h meter
di atas permukaan laut :
P = 76 cm Hg -
P = tekanan atmosfir (cmHg)
h = ketinggian tempat (m)
b. Tekanan Gas Pada Ruang Tertutup
1. Manometer raksa tertutup
gas
h
vakum
gas
h
vakum
gas
h
vakum
1. Manometer terbuka
136
Pgas = h mmHg
h
100
16. gas
h
Tekanan udara luar
gas
h
Tekanan udara luar
c. Hukum Boyle
Hukum Boyle menyatakan :
“Hasil kali antara volume gas dalam
ruang tertutup dan tekanannya selalu
tetap untuk suhu yang tetap”.
P1 = Tekanan mula-mula (atm)
P2 = Tekanan akhir (atm)
V1 = Volume mula-mula
V2 = volume akhir (m2
)
Jika suhu gas tidak tetap, maka berlaku
persamaan Boyle Gay-Lussac
137
Pgas = Patm + h mm Hg
P1 x V1 = P2 x V2
T1
T2
P2
x V2
P1
x V1 =
Keterangan : Patm = tekanan udara luar
