Memahami Tekanan Benda Padat dan Hukum Pascal - IPA MTs

TEKANAN BENDA PADAT DAN HUKUM PASCAL

Bismillahirrahmaanirrahiim

Selamat datang di IPA MTs

be smart with science

Coba kamu perhatikan, kenapa paku, pensil dan pisau, salah satu bagiannya runcing atau tajam? Yups, semua itu untuk memperbesar tekanan dari benda-benda tersebut agar dapat berfungsi dengan baik. Coba bayangkan bila paku, pensil dan pisau tumpul, tentunya kamu akan mengeluarkan gaya yang lebih besar dan menyulitkan kalian ketika menggunakan paku, pensil dan pisau. Bukannya pakunya yang menancap di kayu malah tanganmu yang sakit-sakit dan bengkak..hehe

Hukum Pascal merupakan hukum dalam fisika yang menerangkan bahwa bila zat cair dalam ruang tertutup diberi tekanan maka tekanan tersebut akan diteruskan oleh zat cair tersebut ke segala arah dengan besar tekanan yang sama. Hukum Pascal ditemukan oleh seorang ilmuwan Prancis yang bernama Blaise Pascal. Penerapannya dapat kalian lihat pada alat untuk mengangkat kendaraan, dikenal dengan dongkrak.

Memahami konsep tekanan benda padat, bukan hanya sekedar mengerti tentang definisi, rumus dan dapat mengerjakan contoh soalnya saja, melainkan dapat memahami nilai-nilai positif yang terkandung dalam konsep tersebut kemudian mengerjakannya dalam tindakan sehari-hari sehingga dapat menjadi pribadi yang baik dan sesuai nilai-nilai positif tersebut.

Artikel ini bertujuan 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 makna atau nilai-nilai positif yang terkandung di dalam konsep tekanan benda padat.

Baca dengan santai, relaks dan sampai tuntas agar kamu dapat memperoleh pemahaman yang baik dari bacaan kalian kemudian dapat mengerjakannya dalam perilaku sehari-hari. Artikel ini dapat diakses di www.ipamts.com.

Tekanan Benda Padat

A. Definisi

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 benda tersebut akan menghasilkan tekanan.

Berarti tekanan benda padat dapat didefinisikan sebagai jumlah gaya (resultan) yang bekerja di tiap satuan luas bidang tekan benda. Tekanan juga  dapat diartikan sebagai hasil bagi antara gaya dan luas bidang tekan.

B. Rumus

Berdasarkan definisi di atas, dapat diketahui persamaan dari tekanan benda padat yaitu :

  • P = F/A
  • F = PxA
  • A = F/P

Keterangan :

  • P adalah tekanan dengan satuna Pascal (Pa) atau Nm⁻²
  • F adalah gaya yang bekerja pada benda dengan ssatuan Newton (N)
  • A adalah luas bidang tekan benda dengan satuan meter persegi (m²)

Berdasarkan rumus di atas, tekanan dilambangkan dengan P (pressure) dengan satuan Newton per meter persegi (Nm⁻²) 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.

Berikut contoh soal yang berkaitan dengan tekanan benda padat.

  • Sebuah balok berukuran panjang 30 cm, lebar 20 cm dan tinggi 10 cm memiliki massa 3 Kg dan di letakkan di atas lantai. Hitung tekanan yang diberikan oleh balok terhadap lantai ! (g = 10 ms⁻²)

Pembahasan

Diketahui :

  • p = 30 cm = 0,3 m
  • l = 20 cm = 0,2 m
  • t = 10 cm = 0,1 m
  • m = 3 Kg
  • g = 10 ms⁻²

Ditanyakan :

  • P = .... Pa ?

Jawaban :

  • P = F/A, dimana F = m.g dan A = p.l
  • P = m.g/(p.l)
  • P = 3Kg.10ms⁻²/(0,3m.0,2m)
  • P = 30 Kgms⁻²/0,06m²
  • P = 500 Pa atau 500 Nm⁻²

Tekanan termasuk ke dalam besaran turunan karena diturunkan dari besaran pokok massa, jarak dan waktu. Penulisan dimensi tekanan yaitu [M][L⁻¹][T⁻²].

Baca juga : Besaran Pokok dan Turunan beserta Konversi Satuan

C. Komponen

Berdasarkan rumus di atas dapat diketahui bahwa komponen tekanan benda padat terdiri dari Gaya dan Luas benda yang menekan benda lain. Kedua besaran itu merupakan faktor yang mempengaruhi besar kecilnya tekanan dari suatu benda.

Jumlah gaya yang besar saat bekerja pada suatu benda akan memperbesar tekanan yang dihasilkan oleh benda tersebut. Namun bila jumlah gaya yang bekerja lebih kecil maka tekanan yang dihasilkan akan lebih kecil pula. Oleh karena itu, hubungan antara tekanan dan gaya adalah berbanding lurus ( P~F ).

Faktor lainnya adalah luas bidang yang menerima gaya. Makin besar luas bidang benda yang menerima gaya, maka tekanan yang hasilkan 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 (P=1/A).

Itulah konsep dasar tentang tekanan. Jadi, kalian tidak perlu bingung tentang rumus dan hubungan antar tekanan dengan gaya dan tekanan dengan luas bidang tekan.

Baca juga : Definisi, Rumus dan Hikmah Usaha dalam Fisika

Hukum Pascal

A. Sejarah Singkat

Blog.ruangguru.com dengan judul Asal-usul, Sejarah dan Penerapan Hukum Pascal dalam Kehidupan Sehari-hari menceritakan bahwa di Clermont-Ferrand, Prancis pada tahun 1623 lahir seorang anak yang diberi nama Blaise Pascal. Saat berusia 4 tahun, dia kehilangan ibunya dan dia juga tidak menempuh pendidikan secara formal seperti kalian yang sekolah dari SD, SMP, SMA dan perguruan tinggi juga S lainnya.

Blaise Pascal merupakan orang yang tidak pantang menyerah dan memiliki rasa ingin tahu yang tinggi juga suka mencoba hal baru. Usia 12 tahun, dia berhasil membuat mesin penghitung untuk membantu pekerjaan ayahnya. Usia 16 tahun menulis buku tentang kerucut dan saat usia 18 tahun berhasil menciptakan kalkulator digital pertama di dunia. WOW....bandingkan dengan kita, di usia seperti itu apa karya yang kita buat untuk kebaikan umat?...ternyata kita sudah ketinggalan jauh. Tapi tenang, tidak ada kata terlambat untuk melakukan perubahan yang baik dalam hidup ini.

Hukum pascal dibentuk ketika dia memperagakan hukum Toricelli (hukum tentang kelajuan air) dengan kantung plastik lalu melubangi kemudian mengisi kantung tersebut dengan air. Dia memperhatikan air yang mengucur dari kantong tersebut dan melihat bahwa air yang mengucur dari lubang-lubang tersebut memiliki pancaran yang sama kuat sehingga dia membuat pernyataan : "Tekanan yang diberikan kepada zat cair di dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dan sama besar"

B. Rumus

Berdasarkan pernyataan bunyi hukum pascal di atas, dapat diketahui bahwa bila kantong plastik yang dilubangi kemudian diisi air lantas kantong tersebut diremas maka air akan memancar dengan kecepatan yang sama. Hal tersebut menunjukkan bahwa remasan terhadap kantong plastik berisi air akan menimbulkan tekanan kepada kantong plastik dan tekanan tersebut akan diteruskan oleh air ke segala arah dengan besar yang sama. 

Model matematika atau rumus dari Hukum Pascal dapat kalian lihat pada gambar di bawah ini:

persamaan matematika hukum pascal, p1=p2
Rumus Hukum Pascal

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

Perhatikan contoh soal berikut agar kalian dapat lebih memahami tentang hukum pascal:

  • 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 ....
Pembahasan

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

Contoh Penerapan Tekanan Benda Padat dan Hukum Pascal dalam Kehidupan Sehari-hari

1. 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 dihasilka.

Berdasarkan hal tersebut maka salah satu bagian pisau dibuat tipis agar menghasilkan tekanan yang besar ketika menggunakan pisau, sehingga memudahkan kamu dalam memotong benda.  Benarkan? bayangin jika ujungnya tebal...

2. Pensil

Coba kamu 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.

3. 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 :

penerapan hukum pascal, pemanfaatan dongkrak hidrolik
Pemanfaatan Dongkrak Hidroli

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 kamu menggali lebih dalam dari konsep tekanan benda padat dan hukum pascal, maka kamu akan menemukan makna atau nilai positif yang bisa dikerjakan dalam prilaku sehari-hari.

Setiap orang tentunya mengalami tekanan dalam kehidupan sehari-hari, baik ketika sekolah, bekerja dan lain-lain. Tekanan tersebut terkadang membuat orang tersebut stress dan depresi bahkan dapat menyebabkan trauma sehingga gairah atau semangat hidupnya rendah atau berkurang. Tetapi ada juga sebagian orang yang menjadikan tekanan tersebut sebagai motivasi untuk berbuat lebih baik.

Apalagi di masa pandemik ini, dimana usaha sulit, tetapi kebutuhan seperti : makan, pendidikan, tagihan listrik atau gas, tetap harus dipenuhi. Hal ini juga akan menjadi tekanan. Sebenarnya tekanan yang dialami dalam kehidupan dapat dikurangi sehingga kondisi jiwamu dapat kembali tenang tenang kembali dan kalian dapat mensyukuri hidup...tapi bagaimana??

Ingat tekanan itu berbanding lurus dengan gaya, dimana gaya yang bekerja semakin besar maka tekanan yang dihasilkan akan semakin besar. Jika kamu ingin tekanan di masa pandemik ini dapat berkurang, sebaiknya kamu mengurangi gaya kalian seperti tidak membeli barang-barang atau bahan yang bukan merupakan kebutuhan pokok saja atau mulai berhemat, membuat rencana pengeluaran agar pengeluaran dapat terkontrol dan hal lainnya yang dapat kamu lakukan sendiri.

Jika kamu mendapat tekanan dari perlakuan atasan atau teman tempat kerja, kamu dapat mengurangi gaya dengan tetap tenang, tetap meningkatkan kualitas dan kompetensi serta tetap bekerja sesuai tugas juga tanggung jawab sendiri. Kamu tidak perlu marah atau mengerjakan gaya yang tidak perlu karena dapat memperbesar gaya dan akhirnya akan menambah tekanan kepada dirimu sendiri.

Jika kamu mendapat tekanan dari teman sekolah seperti ejekan atau bullying, maka cara mengurangi gayanya adalah dengan tidak membalas ejekan atau bulliying temanmu. Kamu hanya perlu tetap fokus belajar, berbuat baik, taat kepada kedua orang tuamu dan mengabaikan mereka yang mengejekmu. Ingat hidupmu bukan mereka yang menentukan tetapi Allah kemudian usahamu sendiri.

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

Penutup

Mudah-mudahan pembahasan ini dapat bermanfaat bagi saya dan kamu dalam memahami tekanan pada benda padat. jika kamu merasakan manfaat, saya sangat berterima kasih jika kamu membagikan artikel ini kepada teman, saudara lewat sosmedmu melalui ikon berbagi di bawah artikel ini. terima kasih.

Alih Bahasa

Pencarian