Materi IPA Kelas 9 Bab 2 Tekanan

Paus besi milik AS merupakan kapal selam diesetl tak berapwak dan memiliki jangkanuan 9.600 kilometer. Dengan berat hanya 50 Ton, Paus besi dapat menjelejalah di dalam laut berbulan-bulan. Selain dilengkapi dengan siste navigasi tercanggih paus besi dapat menyelam hingga kedalaman 11 ribu kaki atau 3,4  kilometer dengan kecepatan tertinggi mencapai 8 knot (15 km/jam).

Gambar. Kapal Selam

Paus besi di atas dapat membantu umat manusia dalam menjelajah luas dan dalamnya kekayaan bahari. Sangat cocok dengan negara-negara kepulauan seperti Indoensia. Apa yang membuat kapal selam dapt bergerak di dalam air? Mengapa kapal selam dengan bobot berton-ton tidak tenggelam menyentuh dasar laut? Pada bab ini kamu akan mempelajari konsep tekanan.

A.           Tekanan Zat Padat

Gaya pada kaki dan luas permukaan benda yang disentuh sangat menentukan besarnya tekanan yang dirasakan. Kamu dapat mengetahuinya bahwa luas ujung duri lebih kecil dibandingkan ujung batu. Menginjak duri lebih sakut dibanding menginjak batu. Kamu dapat menemukan bahwa semakin kecil luas permukaan sentuh, maka semakin besar tekanan yang dirasakan. Sederhananya bahwa tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan sentuk. Akhirnya kamu dapat memahami bahwa tekanan menyatakan gaya persatuna luas atau singkatnya tekanan adalah penyebaran gaya.

Besarnya tekanan yang dihasilkan bergantung pada besarnya dorongan (gaya) yang diberikan dan luas permukaan pijakan atau luas bidang tekannya. Apabila gaya yang diberikan pada suatu benda (F) semakin besar, maka tekanan yang dihasilkan akan semakin besar. Sebaliknya, semakin luas permuaan suatu benda, tekanan yang dihasilkan semakin kecil. Secara matematis, besarnya tekanan dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut:

Dengan

P = Tekanan (N/m² atau pascal (Pa))

F = Gaya (Newton)

A = Luas bidang (m²)

Di atas adalah definisi umum takanan yang dapat diaplikasikan langsung pada benda padat. Perlu diketahui bahwa tekanan pada suatu zat dibagi menjadi 3 yaitu: tekanan zat padat, takanan zat cair, dan tekanan gas. 

B.            Tekanan Zat Cair

Apakah di tempat tinggalmu masih ada danau atau dekat dengan laut? Pernahkah kamu menyelam ke dasar laut atau danau? Apa yang kamu rasakan pada tubuhmu? Mengapa demikian?

1.      Tekanan Hidrostatis

Ketika menyelam kamu merasakan tekanan di telingamu? Jika kamu menyelam lebih dalam maka tekanan di telingamu akan semakin terasa. Apa yang menyebabkan fenomena tersebut? Kedalaman dan massa jenis suatu zat cair berpengaruh pada besaran tekanan. Inilah yang disebut tekanan hidrostatis. Semakin dalam zat cari, semakin besar tekanan yang dihasilkan. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Pada bagain sebelumnya kita sudah memahami bahwa tekanan merupakan besarnya gaya per satuan luas permukaan tempat gaya itu bekerja, secara matemati dirumuskan sebagai:

Pada zat cair, gaya (F) disebabkan oleh berat zat cair (W) yang berada di atas benda, sehingga:

Karena:

Berat (w) = m x g

m             =  ρ

v              = h x A

maka dapat ditulis bahwa:

dengan

P  = Tekanan (N/m²)

m = Massa benda (kg)

ρ  = Massa jenis zat cair (kg/m³)

g  = perceptan gravitasi (m/s²)

h  = tinggi zat cair (m)

V = Volume (m³)

Manusia diperkirakan mampu menyelam hingga ke dalman sekitar 20 meter. Lebih dalam dari itu, tekanan air akan semakin besar (>240.000 Pa) dan paru-paru manusia tidak akan dapat menahannya. Perencanaan struktur bangunan seperti kilang minyak di laut lepas, bagian deramaga di pelabuhan, penampungan air atau bendungan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), dan lainnya perlu memperhatikan tekanan hidrostatis, kapal selam juga dirancang sedemikian rupa dengan memperhitungkan tekanan hidrostatsi air laut sehingga dapat menyelam sampai ke dalaman ratusan meter tanpa mengalami kebocoran atau kerusakan.

Gambar. Struktur Bendungan Air

2.      Hukum Archimides