Tekanan pada Zat Padat dan Zat Cair

Tekanan dapat terjadi pada zat padat, cair, maupun gas. Masing-masing tekanan dalam setiap zat memiliki karakteristiknya sendiri. Pada pembahasan kali ini akan dibahas tekanan pada zat padat dan cair beserta rumusnya.

a. Tekanan pada Zat Padat

Tekanan zat padat berbanding lurus dengan besar Gaya. Artinya, semakin besar Gaya (dorongan) yang diberikan, semakin besar juga tekanan yang dihasilkan. Sebaliknya, tekanan berbanding terbalik dengan Luas Bidang tekan. Maksudnya, semakin besar luas bidang tekan suatu benda maka semakin kecil tekanan yang dihasilkan.

Contoh penerapan pada atraksi sulap duduk di atas bangku yang memiliki banyak paku. Karena permukaan pakunya sangat luas, sehingga tekanannya lemah. Akibatnya paku tidak menancap ke bagian tubuh pesulapnya. Hal tersebut tentunya berbeda jika paku hanya menyelubungi sebagian kecil permukaan tubuh, apalagi hanya satu buah. Paku tersebut akan menembus tubuh karena tekanannya sangat kuat.

Rumus Tekanan pada Zat Padat

Konsep tekanan sama dengan penyebaran gaya pada luas suatu permukaan. Sehingga, apabila gaya yang diberikan pada suatu benda (F) semakin besar, maka tekanan yang dihasilkan akan semakin besar. Sebaliknya, semakin luas permukaan suatu benda, tekanan yang dihasilkan semakin kecil.

Keterangan:

p = Tekanan (N/m² atau Pa)
F = Gaya (N)
A = Luas bidang (m²)

Contoh Soal Tekanan Zat Padat

1. Berapakah tekanan yang dialami benda yang dikenakan gaya 120 N pada bidang seluas 1,5 m²?

Pembahasan:

Diketahui:

F = 120 N

A = 1,5 m²

Ditanyakan: p = …?

Jawaban:

p = F/A

p = 120 N/1,5 m² = 80 N/m²

2. Balok beton dengan massa jenis 2000 kg /m² memiliki ukuran panjang =2m, lebar=1m, dan tinggi=0,5m. tekanan pada lantai yang disebabkan oleh balok tsb adalah?

Pembahasan: 

Diketahui

p = 2 m

l = 1 m

t = 0,5 m

Massa Jenis = 2000 Kg/m³

Ditanya: P.....?

Jawab :

Langkah pertama mencari masa terlebih dulu

p = m / V

m = p . V

m = 2000 . (2 m . 1 m . 0,5 m)

m = 2000 Kg

F = m . g = 2000 . 10m/s² = 20000 N

P = F/A

P = 20000N / (p x l)

P = 20000N / (2 x 1 m³)

P = 10000 N atau 10000kg/m²

b. Tekanan Pada Zat Cair

Ternyata, kedalaman zat cair dan massa jenis zat cair memengaruhi tekanan yang dihasilkan oleh zat cair atau disebut dengan tekanan hidrostatis. Semakin dalam zat cair, semakin besar tekanan yang dihasilkan atau semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan.

Oleh karena fenomena tekanan hidrostatis tersebut, saat kita menghitung tekanan di dalam air kita tidak dapat menggunakan rumus yang sama dengan tekanan zat padat. Pada zat cair, gaya (F) disebabkan oleh berat zat cair (w) yang berada di atas benda.

Karena,

w = m x g
m = P x V
V = h x a

Maka didapatkan rumus sebagai berikut

dengan 

p = Tekanan ( N/m²)
m = massa (Kg)
p = massa jenis zat cair (kg/m³)
g = Percepatan Gravitasi (m/s²)
h = Tinggi zat cair (m)
V = Volume (m³)

Contoh Soal Tekanan pada Zat Cair

Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 N/kg, tekanan hidrostatis yang diterima ikan adalah ….

Pembahasan

Diketahui:

h = 140 cm – 60 cm = 80 cm = 0,8 m

ρ = 1000 kg/m³

g = 10 N/kg

Ditanyakan: p_h = …?

Jawaban:

p_h = ρ . g . h

p_h = 1000 kg/m³ . 10 N/kg . 0,8 m

p_h = 8.000 N/m²