Memahami Tekanan pada Benda Padat dalam Fisika - IPA MTs

TEKANAN PADA BENDA PADAT DALAM FISIKA

paku yang dipalu menancap di papan karena tekanan yang dialami paku

- Bismillahirrahmaanirrahiim -

Assalamualaikum wr wb

Coba kalian perhatikan, kenapa paku dapat ditancapkan ke tembok, kenapa ketika kalian berjalan di jalan di tanah ada bekas kakinya, kenapa ketika pensil ditajamkan tulisannya makin jelas, kenapa pisau salah satunya ditajamkan ?

Jawaban dari pertanyaan-pertanyaan tadi hanya satu, karena tekanan. Tekanan pada benda padat merupakan banyaknya gaya yang bekerja pada satu luas bidang tekan.

Tujuan pembahasan kali ini adalah untuk menjelaskan definisi tekanan, rumus tekanan, faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan, hubungan antar tekanan, gaya dan luas, Hukum Pascal dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari serta maknanya. 

Definisi Tekanan

Benda padat merupakan benda yang memiliki susunan partikel sangat rapat, gaya tarik antar partikelnya sangat kuat dan bentuknya tetap. Benda padat yang diberikan gaya, maka gaya tersebut akan bekerja pada tiap luas gaya tersebut sehingga akan menghasilkan tekanan.

Berarti tekanan dapat didefinisikan sebagai jumlah gaya (resultan) yang bekerja pada satu bidang luas tekan. Tekanan juga  dapat diartikan sebagai hasil bagi antara gaya dan luas bidang tekan.

Rumus Tekanan

Rumus tekanan pada benda padat adalah sebagai berikut :

model matematika tekanan fisika
Rumus Tekanan pada Benda Padat

Berdasarkan rumus di atas, tekanan dilambangkan dengan P (pressure) dengan satuan Newton per meter persegi (N/m2) atau setara dengan Pascal (Pa). Gaya dilambangkan dengan F (force) dengan satuan Newton dilambangkan dengan N. Luas dilambangkan dengan A (are) dengan satuan meter persegi atau ditulis dengan m2. Ingat dalam fisika, kalian sebaiknya mengingat lambang-lambang dari besaran dan satuannya.

Faktor yang mempengaruhi tekanan pada benda padat antara lain gaya dan luas bidang tekannya. Jumlah gaya yang besar saat bekerja pada akan memperbesar tekanan yang dialami benda tersebut. Oleh karena itu, hubungan antara tekanan dan gaya adalah berbanding lurus.

Faktor lainnya adalah luas bidang yang menerima gaya. Makin besar luas bidang benda yang menerima gaya, maka tekanan yang dialami oleh benda tersebut akan semakin kecil. Tetapi bila luas bidang benda yang menerima gaya kecil, maka tekanan yang dialami oleh benda tersebut akan makin besar sehingga dapat disimpulkan bahwa hubungan antara tekanan dan luas bidang tekan adalah berbanding terbalik.

Hukum Pascal

Salah satu ilmuwan Prancis yang bernama Blaise Pascal menyatakan bahwa "Tekanan yang diberikan kepada zat cair di dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dan sama besar" kemudian dikenal dengan Hukum Pascal. Konsep Hukum Pascal dapat kalian lihat pada gambar di bawah ini:

persamaan gaya dan luas pada hukum pascal
Gambar Hukum Pascal dan Persamaannya

Berdasarkan gambar, F2 merupakan gaya untuk mengangkat beban F1. Bila gaya F2 bekerja pada luas A2, maka akan menghasilkan tekanan sebesar P2. Tekanan P2 akan diteruskan segala arah dan sama besar di dalam zat cair yang mengisi tabung dongkrak tersebut sehingga sampai ke A1 dan mampu mengangkat F1.

Persamaan dari hukum pascal berdasarkan gambar tersebut yaitu :
P1=P2 
F1/A1 = F2/A2
F1 x A2 = F2 x A1

Contoh soal :
Seseorang ingin mencuci mobilnya, lantas dia mendatangi sebuah pencucian mobil. Lalu mobil tersebut diletakkan di atas dongkrak. Jika massa mobil 1540 Kg, luas area untuk mengangkat mobil tersebut 5 m2, dan luas area untuk gaya adalah 2 m2; maka gaya untuk mengangkat mobil tersebut adalah ....
Jawab :
Diketahui :

  • m1 = 1540 Kg
  • A1 = 5 m2
  • A2 = 2 m2
Ditanyakan :
  • F2 = .... N ?
Jawaban :
  • tulis rumus yang tepat
  • F2 = F1 x A2 / A1 
  • Dalam pertanyaan tidak ada F1, maka cari dulu nilai F1 dengan rumus gaya yaitu F1=m1.g, F1 = 1540 Kg x 10 m/s2 = 15400 N, kemudian masukkan nilai F1 tersebut ke dalam persamaan (rumus)
  • F2 = 15400 N x 2 m2 / 5 m2
  • F2 = 616 N

Penerapan Tekanan dalam Kehidupan Sehari-hari

A. Pisau

pisau dengan salah satu bagian tajam akan menghasilkan tekanan yang besar sehingga mudah memotong
Gambar Pisau

Perhatikan ujung pisau atau senjata tajam, pasti dibuat setipis mungkin, kenapa dibuat seperti itu? Ingat hubungan tekanan dengan luas benda, makin kecil luas benda maka makin besar tekanan yang dihasilkan, karena itulah maka benda tersebut dibuat tipis agar menghasilkan tekanan yang besar ketika menggunakan benda tersebut, sehingga memudahkan kita memotong benda.  Benarkan? bayangin jika ujungnya ga tipis...

B. Pensil

pensil dengan ujung tajam menggambarkan luas bidang tekan yang kecil
Gambar Pensil

Coba kalian gunakan pensil dengan ujung runcing dan yang tumpul, lebih jelas mana hasil tulisannya ? tentu lebih jelas yang runcing, karena ketika kalian menulis dengan pensil yang runcing, maka pensil yang sudah diberikan gaya oleh kalian akan memberikan tekanan yang besar ke buku atau kertas tempat kalian menulis, sehingga kalian tidak perlu mengeluarkan gaya yang besar untuk menulis.

C. Dongkrak Hidrolik

Ini adalah contoh paling terkenal dari konsep tekanan, hampir setiap buku pelajaran IPA di SMP/MTs akan menyebutkan dongkrak hidrolik sebagai contohnya. Dongkrak hidrolik merupakan alat untuk mengangkat benda berat. Perhatikan gambar di bawah :

contoh penerapan hukum pascal pada pada dongkrak
Gambar Penggunaan Dongkrak Hidrolik

Saat tuas didorong ke bawah oleh gaya kita, maka tekanan yang dihasilkan akan diteruskan ke segala arah dengan besar tekanan yang sama sampai bidang pengangkat mobil tersebut sehingga bidang tersebut akan terangkat seiring gaya yang diberikan, kemudian sedikit-sedikit mobil tersebut akan terangkat 

Hikmah

Jika kalian menggali lebih dalam dari konsep ini, maka kalian akan menemukan makna atau nilai positif yang bisa kalian kerjakan dalam prilaku kalian sehari-hari.

Nah..sekarang apa makna positif yg bisa kita ambil dari konsep Tekanan? Sebelum menggali maknanya, saya akan tanya, Apakah kalian pernah merasakan tekanan dalam kehidupan kalian? Contoh, pernahkah Kalian dipaksa oleh orang tua kalian untuk belajar (padahal itu baik jd sabar ya klo disuruh ) atau dipaksa oleh seseorang atau oleh diri kalian sendiri, kalian pernah diejek oleh teman teman kalian atau dibully oleh orang lain (kalian ga boleh melakukannya yaa...), atau sekarang, kalian sedang didorong untuk STAY AT HOME atau SOCIAL DISTANCING ... Jika iya berarti kalian mengalami TEKANAN dalam kehidupan kalian, rasanya bagaimana ? yg jelas GA ENAK BANGET, hidup juga GA TENANG..

Tekanan dalam kehidupan kalian tersebut dapat dikurangi sehingga kalian bisa tenang kembali dan mensyukuri hidup kalian...tapi bagaimana yaa??

Ingat tekanan itu berbanding lurus dengan gaya, maksud yg ingin saya sampaikan yaitu ketika kalian memperoleh banyak gaya/perlakuan dari orang lain maka kalian perlu mengurangi gaya/tindakan kalian. Contoh : ketika kalian disuruh orang tua untuk belajar maka cukup bilang iya kemudian belajar seperti yg disuruh orang tua kalian, kalian tidak perlu mengeluh, marah atau kesal.. sehingga tekanan yang kalian alami akan berkurang dan kalian bisa enjoying your life,,

Tekanan juga berbanding terbalik dengan luas bidang tekan. Anggap kalian adalah luas bidang tekan, maka agar tekanan yg dialami kalian berkurang, maka kalian hendaknya memperluas bidang tekannya, maksudnya kalian hendaknya memperluas pengetahuan dan pemahaman akan sesuatu, memperbesar tawakal, ikhlas dan kesabaran kalian, memperbanyak kegiatan-kegiatan positif, memperbanyak amal dan hal-hal baik lainnya.

Tekanan dari wabah COVID 19 juga dapat dikurangi dengan cara mengurangi gaya kalian yaitu dengan melaksanakan instruksi pemerintah untuk STAY AT HOME dan SOCIAL DISTANCING, serta mengurangi gaya-gaya yang tidak perlu seperti mengeluh, menyalahkan orang lain atau pemerintah, menyebarkan berita-berita yg belum tentu kebenarannya. Tekanan COVID 19 dapat dikurangi dengan memperbesar luas bidang tekan, yakni dengan memperoleh pengetahuan yang benar tentang COVID 19 dari situs-situs pemerintah, memperbesar tawakal, keikhlasan dan kesabaran...

Mudah-mudahan pembahasan ini dapat bermanfaat bagi kalian dalam memahami tekanan pada benda padat. jika kalian merasakan manfaat, bisa share materi ini ke teman, saudara lewat sosmed kalian. terima kasih.

Wassalamualaikum wr wb.

Baca juga postingan lainnya :

Konsep usaha dalam fisika

Cahaya dan sifat-sifat cahaya

Cari Artikel

Subscribe

Hubungi Kami

Nama

Email *

Pesan *