Tekanan Zat Padat, Cair dan Gas

Tekanan Oleh Zat Padat, Cair dan Gas 2012

DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS UNTUK SISWA SMPN 3 TAMAN 1

AA.. TTeekkaannaann OOlleehh ZZaatt PPaaddaatt

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja secara tegak lurus pada benda setiap satuan luas permukaan benda.

Simbol : P (Pressure)

Satuan : CGS : Dn/cm2

: MKS (SI) : N/m2 ( Pascal = Pa)

Persamaan :

F

A Tekanan = Luas

Gaya

A

FP

Keterangan :

F = gaya yang bekerja (N atau Dyne)

A = luas bidang/ permukaan benda (m2 atau cm

2)

P = tekanan yang terjadi (N/m2 atau Dn/cm

2)

1. Suatu gaya sebesar 40 Newton bekerja pada suatu bidang seluas 0,05 m2 dengan arah tagak lurus. Tentukan

besar tekanan yang dialami bidang tersebut!

2. Gaya yang besarnya 50 Dyne menimbulkan tekanan pada bidang sebesar 2,5 Dn/cm2. Berapakah luas bidang

tersebut?

3. Seorang anak bermassa 45 kg berdiri di atas lantai, luas telapak sepatunya masing-masing 150 cm2. Bila

percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2. Berapa besar tekanan anak terhadap lantai?

4. Lengkapilah tabel dibawah ini!

Gaya Luas Penampang Tekanan

640 N 40 cm2 Pa

40 kN 0,5 m2 Pa

LLaattiihhaann SSooaall



N 8 m2 100 kPa

N 200 cm2 1.200 Pa

80 kN m2 3.200 Pa

50 N cm2 100 Pa

5. Jika luas masing-masing telapak kaki seekor kucing adalah 5 cm2, tentukan besarnya beratnya kucing jika pada

lantai dihasilkan gaya total sebesar 30 kN?

BB.. TTeekkaannaann OOlleehh ZZaatt CCaaiirr

(( TTeekkaannaann HHiiddrroossttaattiiss ))

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang ditimbulkan oleh zat cair yang diam.

Ph = S. h

Ph = .g. h

h

A

Keterangan :

h = letak titik dari permukaan zat cair (m)

S = berat jenis zat cair (N/m3)

= massa jenis zat cair (kg/m3)

Ph = tekanan hidrostatis (N/m2)

Kesimpulan :

Tekanan hidrostatis hanya ditentukan oleh :

Jenis zat cair

Tinggi permukaan zat cair

Alat yang dapat digunakan untuk mengukur tekanan zat cair adalah Pesawat HART.

1. Sebuah tangki berisi alkohol yang massa jenisnya 800 kg/m3 setinggi 1 meter. Tentukan besar tekanan

hidrostatis pada :




a. Dasar tangki

b. Titik yang terlatak 60 cm dari permukaan

c. Titik yang terlatak 80 cm dari dasar tangki

2. Sebuah bejana diisi dengan zat cair yang berat jenisnya 8.000 N/m3, setinggi 0,15 meter. Berapa tekanan

hidrostatis pada dasar bejana tersebut?

3. Seorang perawat bermaksud memberikan larutan garam ke tubuh seorang pasien dengan infus. Massa jenis

larutan 1.000 kg/m3 dan tekanan darah pasien 2.400 Pa. Berapa tinggi minimum botol infus harus digantung

diatas lengan pasien sehingga larutan garam tersebut dapat masuk ke dalam tubuh pasien?

( g = 10 m/s2 )

4. Sebuah tangki berisi minyak tanah yang massa jenisnya 600 kg/m3 setinggi 90 cm. Tentukan besar tekanan

hidrostatis pada :

a. Dasar tangki

b. Titik yang terlatak 50 cm dari permukaan

c. Titik yang terlatak 75 cm dari dasar tangki

HHuukkuumm UUttaammaa HHiiddrroossttaattiikkaa

Bunyinya :

“Titik-titik yang terletak pada garis datar yang sama mempunyai besar tekanan hihrostatis yang sama

pula.”

Persamaan :

h1 = h2 Ph (1) = Ph (2)

Hukum utama hidrostatika diterapkan pada pipa U, yang digunakan untuk menentukan massa atau berat jenis

zat, atau ketinggian permukaan zat cair yang belum diketahui.

1.Perhatikan gambar disamping!

Bila massa jenis air 1.000 kg/m3. Berapakah ketinggian

permukaan minyak yang massa jenisnya 800 kg/m3?




2.Perhatikan gambar disamping!

Bila massa jenis air 1.000 kg/m3 dan massa jenis bensin

750 kg/m3. Berapakah ketinggian permukaan air?

3. Perhatikan gambar disamping!

Bila massa jenis air 1 g/m3, massa jenis air raksa 13,6

g/cm3 dan massa jenis minyak tanah 0,8 g/cm

3 .

Berapakah ketinggian permukaan minyak tanah ?

HHuukkuumm PPaassccaall

Dikemukakan oleh Blaise Pascal ( Perancis ), bunyinya :

“ Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup, akan diteruskan ke segala arah dengan

sama besar.”

Hukum Pascal diterapkan dalam bejana berhubungan, seperti gambar dibawah ini :

F1 F2

A1

P1 A2 P2

Zat cair

Berlaku :

P1 = P2

1

1

A

F =

2

2

A

F

2

1

F

F =

2

1

A

A



Keterangan :

A1 = luas penampang atau piston yang kecil (m2 atau cm

2 )

A2 = luas penampang atau piston yang besar (m2 atau cm

2 )

F1 = gaya yang bekerja pada piston atau penampanang yang kecil (N)

F2 = gaya yang bekerja pada piston atau penampanang yang besar (N)

Dengan menggunakan hukum Pascal, dapat dihasilkan gaya yang cukup besar dengan memberikan gaya

yang relatif kecil.

Alat-alat yang bekerja berdasarkan Hukum Pascal, antara lain :

Alat penyemprot tanaman

Dongkrak Hidrolik

Kempa Hidrolik

Alat pengangkat mobil

Rem Hidrolik, dsb.

1. Sebuah dongkrak hidrolik luas masing-masing pistonnya 10 cm2 dan 40 cm

2. Tentukan besar gaya yang

dihasilkan pada piston yang besar, bila piston yang kecil ditekan dengan gaya sebesar 250 Newton!

2. Pada kempa hidrolik, yang penampang kecilnya 5 cm2 diberi gaya 40 N. Ternyata pada piston yang besar

dihasilkan gaya sebesar 2.000 N. Berapakah luas penampang piston yang lebih besar?

3. Perbandingan jari-jari piston sebuah dongkrak hidrolik adalah 3 : 8. Bila piston yang kecil diberikan gaya

sebesar 100 N, berapakah besar gaya yang dihasilkan oleh piston yang besar?

4.

Bila A1 = 10 cm2, A2 = 1 m

2 dan berat mobil 8000 N, maka

besar gaya F minimal yang diperlukan untuk mengangkat mobil

sebesar ?

A1 A2

F2




HHuukkuumm AArrcchhiimmeeddeess

Dikemukakan oleh Archimedes (Yunani ), bunyinya :

“ Setiap benda yang dicelupkan dalam zat cair (fluida), baik sebagian atau seluruhnya akan

mendapat gaya ke atas sebesar berat zat cair yang didesak/dipindahkan.”

Mis : Sebuah batu akan terasa lebih ringan ketika diangkat di dalam air, dibandingkan ketika diangakat di

daratan.

FA

WS = WU – WA

WS = WS – FA

WS < WU

WU

Persamaan :

FA = SZC . V

FA = ZC . g. V

Keterangan :

WU = berat benda ketika berada di udara (N)

WS = berat benda ketika berada di dalam zat cair (N)

FA = gaya ke atas atau gaya Archimedes (N)



ZC = massa jenis zat cair (kg/m3)

SZC = berat jenis zat cair (N/m3)

V = volume benda atau voulume zat cair yang didesak (m3)

Alat-alat yang bekerja menggunakan prinsip Hukum Archimedees, antara lain :

Kapal laut dan kapal selam

Galangan kapal

Jembatan Ponton

Hidrometer

Balon udara, dsb.

Peristiwa-peristiwa yang berhubungan dengan Hukum Archimedes :

Tenggelam

Syarat-syaratnya :

WB > FA

SB > SZC

B > ZC

Melayang

Syarat-syaratnya :

WB = FA

SB = SZC

B = ZC

Terapung

Syarat-syaratnya :

WB < FA

SB < SZC

B < ZC

1. Batu kali yang volumenya 0,005 m3 mempunyai berat di udara 150 N, dimasukkan ke dalam air yang berat

jenisnya 10.000 N/m3. Tentukan :

a. Gaya archimedes yang dialami batu

b. Berat batu di dalam air

2. Balok kayu mempunyai ukuran panjang 50 cm, lebar 40 cm, tebal 25 cm dan massa jenis 600 kg/m3. Balok itu

dimasukkan ke air yang massa jenisnya 1000 kg/m3. Bila g = 10 m/s

2.




a. Berapakah massa kayu itu?

b. Berapakah massa air yang didesak oleh kayu itu?

c. Berapakah volume kayuyang tercelup dalam air?

d. Berapakah volume kayu itu yang muncul di atas air?

3. Sebuah balok kayu terapung di dalam air seperti gambar disamping. Bagian

balok kayu yang muncul di atas air 25 % dari volume balok. Bila massa

jenis air 1000 kg/m3. Berapakah massa jenis kayu tersebut?

4. Sepotong es yang massa jenisnya 0,9 g/cm3, terapung di atas permukaan air yang massa jenisnya 1 g/cm

3.

Bila bagian es yang muncul di atas permukaan air 7 cm3, berapakah volume seluruhnya es tersebut?

CC.. TTeekkaannaann OOlleehh ZZaatt GGaass

Sama halnya seperti zat padat dan zat cair, zat gas dapat juga menimbulkan tekanan, seperti yang terjadi pada

udara.

Mis : - Ban sepeda dapat meletus

- Bola Otto Von Guericke

Udara menekan ke segala arah. Tekanan yang disebabkan oleh udara diruang terbuka disebut tekanan udara luar

atau tekanan atsmosfer.

PPeerrccoobbaaaann TToorrrriicceellllii

Dilakukan oleh Evangelista Torricelli (Italia), yang bertujuan untuk mengukur besar tekanan udara luar.

Dengan membawa berbagai tabung yang ukurannya berbeda dan diisi dengan air raksa, Torricelli berlayar ke tengah

lautan, dengan meletakkan tabung-tabungnya dalam beberapa posisi.

Hasil Percobaannya sebagai berikut :

1 Atsmosfer = 1 Bar = 76 cmHg

1 Atsmosfer = 1 Bar = 1,013.105 N/m

2 10

5 Pa



BBaarroommeetteerr

Barometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur besar tekanan udara luar atau diruang terbuka. Cara

kerjanya berdasarkan percobaan Torricelli.

Pemamfaatan yang lain, dari Barometer adalah digunakan untuk menentukan ketinggian suatu tempat dari

permukaan air laut, karena setiap kenaikan permukaan tempat setinggi 100 meter, maka berakibat penurunan skala

Barometer sebesar 1 cm.

Persamaan :

h = ( Bar – SB ) x 100 meter

SB = [Bar - 100

h] cmHg

Keterangan :

h = tinggi tempat dari permukaan air laut (m)

SB = sikap barometer atau skala yang ditunjukkan oleh Barometer saat itu (cmHg)

Bar = tekanan udara luar (cmHg)

1 Bar = 1 Atm = 76 cmHg

1. Tentukan ketinggian suatu tempat, bila di tempat itu barometer menunjuk pada skala :

a. 71 cmHg d. 9 cmHg

b. 62,5 cmHg e. 0 cmHg

c. 24,3 cmHg f. – 4 cmHg

2. Tentukan skala yang ditunjuk oleh barometer pada suatu tempat, bila ketinggian tempat tersebut dari

permukaan air laut sebesar :

a. 400 meter d. 7.600 meter

b. 1.250 meter e. 8.250 meter

c. 5.280 meter f. 10.520 meter

MMaannoommeetteerr Manometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara di ruang tertutup, seperti dalam tangki

(reservoir).

Persamaan :




Untuk tekanan yang lebih besar dari bar, berlaku :

Bar P = ( Bar + h ) cmHg

P = ?

h = selisih ketinggian permukaan air raksa (cm)

Untuk tekanan yang lebih kecil dari bar, berlaku :

Bar P = ( Bar - h ) cmHg

P = ?

h = selisih ketinggian permukaan air raksa (cm)

1. Sebuah manometer terbuka dihubungkan dengan reservoir. Ternyata permukaan air raksa naik sebesar 4,6

cm. Tentukan besar tekanan reservoir tersebut!

2. Sebuah manometer terbuka dihubungkan dengan reservoir. Ternyata permukaan air raksa turun sebesar 12,5

cm. Tentukan besar tekanan reservoir tersebut!

3. Tekanan suatu reservoir besarnya 78,4 cmHg hendak diukur dan dibuktikan menggunakan manometer

terbuka. Tentukan selisih tinggi permukaan air raksa pada manometer tersebut!




HHuukkuumm BBooyyllee Menurut Robert Boyle : “ Hasil perkalian tekanan dan volume suatu gas dalam ruang tertutup pada

temperatur tetap adalah konstan.”

Persamaan :

P.V = C

P1.V1 = P2.V2

Keterangan :

P1 = Tekanan mula-mula gas (Atm atau cmHg)

P2 = Tekanan akhir gas (Atm atau cmHg)

V1 = volume mula-mula gas ( liter atau m3 )

V2 = volume akhir gas ( liter atau m3 )

1. Sejumlah gas di ruang tertutup yang volumenya 20 ml mempunyai tekanan 25 cmHg. Berapa besar tekanan

gas bila volumenya diubah menjadi 6 ml pada suhu yang tetap?

2. Volume gas dalam ruang tertutup 2 cm3, tekanannya 1 Atm. Jika tekanannya diperbesar menjadi 4 kali semula

pada temperatur yang tetap, berapa volume gas sekarang?

3. Pada ruang tertutup terdapat gas yang volumenya 80 cm3 dengan tekanan 5 Atm. Hitung tekanan gas tiu jika

volumenya diperkecil menjadi 20 cm3, pada suhu yang tetap?

4. Tabung A berisi 20 dm3 gas. Gas dipindahkan ke tabung B yang volumenya 5 dm

3, ternyata tekanannya

menjadi 380 N/m2. Berapakah besar tekanan gas pada tabung A?

DDrrss.. AAgguuss PPuurrnnoommoo

NNIIPP.. 113322 114466 444455

MMaatteerrii FFiissiikkaa iinnii ssaayyaa ddeeddiikkaassiikkaann uunnttuukk IIssttrrii ddaann KKeedduuaa ppuuttrraa tteerrcciinnttaa ::

RRUUTTIIAAHH MMUUTTMMAAIINNAAHH

HHAABBIIBB MMUUSSAA IISSLLAAMMYY AAFFGGHHAANNIIEE

RRIIFFAA’’AATTUUSS SSHHOOLLIICCHHAAHH AAUULLIIAA KKHHOOIIRRUUNNNNIISSSSAA NNAAJJWWAA PPAALLEESSTTIINNEE


Tekanan Zat Padat, Cair dan Gas

Education

Tekanan Zat Padat, Cair dan Gas