TEKANAN ZAT DAN PENERAPANYA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI IPA-8

Pada saat musim hujan kamu sering menjumpai jalanan yang berlumpur akibat terguyur hujan sehingga kita lebih sulit untuk melintasi jalanan tersebut. Jika kamu hendak melewati jalanan yang berlumpur. Sepatu manakah yang akan kamu gunakan, sepatu boot atau sepatu hak tinggi? Agar kamu dapat melewati jalanan berlumpur dengan mudah, sebaiknya kamu menggunakan sepatu boot. dengan menggunakan sepatu boot kamu akan mudah melewati jalanan yang berlumpur dan tidak mudah terjebak masuk ke dalam lumpur. Sepatu boot memiliki permukaan pijakan lebih luas dibandingkan dengan sepatu hak tinggi. Sepatu yang memiliki permukaan pijakan lebih luas tidak mudah terjebak masuk ke dalam lumpur.

Fenomena tersebut juga terdapat pada tempat hidup angsa dan ayam dapat dengan mudah mencari makan di tempat yang berlumpur, misalnya di sawah, sedangkan ayam kesulitan untuk mencari makan di tempat tersebut. Struktur dari kaki angsa memiliki selaput pada kakinya, sedangkan ayam tidak memiliki. Permukaan pijakan yang luas menyebabkan tekanan yang dihasilkan oleh kaki terhadap lumpur semakin kecil, sehingga angsa tidak mudah terperosok masuk ke dalam lumpur.

Maha Besar Allah yang telah merancang struktur kaki angsa yang dilengkapi selaput sehingga angsa dapat mencari makan di tempat yang berlumpur. Masih banyak fenomena di alam terkait tekanan yang menarik untuk dipelajari. Ayo kita pelajari dengan lebih semangat!

A. TEKANAN ZAT PADAT

Tekanan adalah gaya yang bekerja pada satu satuan luas bidang. 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. Secara matematis, besaran tekanan dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

Setelah mengetahui bahwa besar tekanan dipengaruhi oleh besarnya gaya dan luas bidang, sekarang dapatkah kamu memahami alasan angsa lebih mudah mencari makanan di tempat yang berlumpur daripada ayam?

B. TEKANAN ZAT CAIR

Air merupakan contoh fluida. Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Zat cair memiliki massa sehingga memiliki berat, dan pada saat berada di suatu tempat yang memiliki luas tertentu dapat menghasilkan tekanan.

a. Tekanan Hidrostatis

Pernahkah kamu menyelam? Ketika kamu menyelam, bagaimanakah kondisi telinga yang kamu rasakan? Apakah telingamu terasa tertekanan? Semakin dalam kamu menyelam, kamu akan merasakan tekanan yang lebih besar. 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. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan.

Keterangan:

Tekanan hidrostatis ini penting untuk diperhatikan dalam merancang berbagai struktur bangunan dalam penampungan air, misalnya pembangunan bendungan untuk Pembangkit Listrik  Tenaga Air (PLTA). Selain PLTA, para arsitek kapal selam juga memperhitungkan tekanan hidrostatis air laut, sehingga kapal selam mampu menyelam ke dasar laut dengan kedalaman ratusan meter tanpa mengalami kebocoran atau kerusakan akibat tekanan hidrostatis.

b. Hukum Archimides

Jarum jahit dan kapal sama-sama terbuat dari besi, tetapi ketika keduanya diletakkan pada permukaan air maka jarum jahit akan tenggelam sedangkan kapal tidak tenggelam, mengapa demikian? Mari cari tahu alasanya dengan mempelajari materi berikut! Kamu dapat mengetahui bahwa ketika suatu benda dimasukkan ke dalam zat cair, beratnya seolah-olah berkurang. Peristiwa  ini bukan berarti ada  massa  benda yang hilang. Berat benda berkurang saat dimasukkan ke dalam zat cair, disebabkan oleh adanya gaya  apung (Fa) yang mendorong benda ke atas  atau berlawanan dengan arah berat benda. Besarnya gaya apung (Fa) yang diterima benda dapat dihitung dengan persamaan:

Keterangan:

Fa= Gaya Apung (N)

Wu= Berat benda di udara (N)

Wa= Berat benda di dalam zat cair (N)

Benda yang dimasukkan ke dalam zat cair maka benda tersebut dapat mengalami tiga kemungkinan yaitu mengapung, melayang dan tenggelam, seperti pada gambar berikut:

Jadi jarum jahit ketik dimasukkan ke dalam air akan tenggelam karena keseluruhan massa jenis jarum jahit lebih besar daripada air, sedangkan kapal tidak tenggelam karena keseluruhan massa jenis kapal lebih kecil daripada massa jenis air. Ingat! Massa jenis merupakan perbandingan antara massa dan volume benda, jadi massa jenis tidak sama dengan massa ya!

Lalu, bagaimana kapal selam dapat mengapung kemudian tenggelam dan mengapung kembali dilautan? Pada prinsipnya kapal selam dapat memiliki kemampuan tersebut karena berat kapal selam dapat diperbesar dengan cara memasukkan air ke dalam badan kapal dan dapat diperkecil dengan cara mengeluarkan air dari badan kapal. Ketika kapal selam akan tenggelam, air laut dimasukkan ke dalam penampung dalam badan kapal. Berat total dari kapal selam menjadi lebih besar dari pada gaya keatas, sehingga kapal selam dapat tenggelam. Agar tidak terus tenggelam, pada  kedalaman  tertentu  air dalam badan kapal selam dikeluarkan kembali dari penampung, sehingga berat total dari kapal selam sama dengan gaya keatas. Hal ini menyebabkan kapal selam melayang dalam air. Saat kapal selam akan mengapung, air dari penampungan pada badan kapal dikeluarkan sehingga volume total dari kapal selam menjadi lebih kecil daripada gaya ke atas, sehingga kapal selam dapat mengapung.

Coba perhatikan tabel massa jenis benda berikut!

Nama BendaMassa Jenis (kg/m3)
A560
B780
C850
D920
E1200
F1500

c. Hukum Pascal

Pernahkah kamu melihat mobil terangkat di tempat pencucian mobil? Mobil tersebut diangkat menggunakan alat yang disebut dengan pompa hidrolik. Prinsip penggunaan alat tersebut adalah dengan hokum pascal yang berbunyi tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan kesegala arah dengan besar yang sama.

C. TEKANAN GAS

Selain zat padat dan cair, ternyata gas juga punya tekanan lho. Untuk membuktikan bahwa zat gas mempunyai tekanan kalian bisa melakukan percobaan seperti pada gambar di bawah ini

Hal tersebut dapat terjadi karena kertas mendapatkan tekanan dari udara luar yang besarnya lebih besar daripada tekanan air dalam gelas. Peristiwa pernafasan pada manusia juga merupakan bukti bahwa gas memiliki tekanan, ketika udara masuk ke dalam paru-paru tekanan udara diluar lebih besar daripada tekanan udara dalam paru-paru, begitu pula sebaliknya, ketika udara keluar dari paru-paru maka tekanan udara di dalam paru-paru lebih besar daripada tekanan udara diluar paru-paru.

Prinsip tekanan gas juga dimanfaatkan untuk mengembangkan balon udara. Balon udara dapat terbang karena massa jenis total dari balon udara lebih rendah daripada massa jenis udara di sekitarnya. Massa jenis balon udara tersebut dikendalikan oleh perubahan temperatur pada udara dalam balon. Seorang pilot mengontrol temperatur udara dalam balon dengan menggunakan pembakar yang ada di bawah lubang balon.

Ketika bara api dari pembakar memanaskan udara dalam balon, berat balon menjadi lebih kecil dari gaya ke atas sehingga balon akan bergerak ke atas (Ingat, udara panas lebih ringan dari udara dingin). Jika ingin turun, maka pemanasan udara dalam balon dikurangi atau dihentikan sehingga suhu udara dalam balon menurun. Gaya ke atas pada balon adalah sama dengan berat udara dingin yang dipindahkan oleh balon tersebut. Ingatlah kembali hukum Archimedes!

    Leave Your Comment Here