Tekanan Fisika - Rumus, Satuan, Hidrostatis/Udara/Padat

Ditelevisi pernahkah sobat melihat aksi pesulap yang berbaring di atas kasur paku. Jika pernah, mengapa si pesulap tersebut tidak terluka atau merasakan sakit.

Ternyata si pesulap tersebut telah menggunakan konsep tekanan pada kasur pakunya. Kasur paku yang luas membuat gaya yang dihasilkan oleh tubuh si pesulap menyebar merata sehinga dia tidak merasakan kesakitan.

Tetapi jika sobat menekan ujung paku dengan jari, maka akan terasa sakit. Ujung paku dengan luas yang sangat sempit membuat gaya berkumpul di ujung paku. Sehingga gaya yang di hasilkan berkali lipat.

Oleh karena itu,  tekanan dipengaruhi oleh luas sempitnya luas bidang yang dikerjakan oleh gaya. Semakin luas bidang yang dikerjakan gaya maka semakin kecil tekanan dan semakin sempit bidang yang dikerjakan gaya maka semakin besar tekanan.

Rumus Tekanan

Misalkan pada gambar di atas, balok mana yang memiliki tekanan yang lebih besar jika kedua balok tersebut memiliki massa 1 Kg = 10 N? Jawabannya adalah balok B, karena balok B mempunyai alas yang sempit sedangkan balok A memiliki alas yang luas, alas adalah luas bidang nya.

Selain itu tekanan di pengaruhi juga oleh gaya yang berkerja pada luas alas. Andai saja pada gambar balok A memiliki massa 20 Kg = 200 N dan balok B memiliki massa 3 Kg = 30 N.
Maka tekanan yang dihasilkan balok A lebih besar lebih besar dari pada balok B karena balok A lebih menekan lantai daripada balok B.

Jadi, tekanan adalah gaya yang bekerja per satuan luas. Dengan demikian, tekanan sebanding dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas bidang yang di tekan.

Maksudnya, semakin besar gaya yang bekerja, maka semakin besar tekanan dan sebaliknya, makin besar luas alas yang ditekan maka semakin kecil tekanan.
Jadi, kalau ditulis persamaannya adalah

$Pa=\frac{F}{A}$

Dimana :

$Pa$ : Tekanan (N/m²)
$F$ : Gaya (N)
$A$ : Luas alas bidang (m²)

Baca juga: Cara Mudah Menghafal Rumus Fisika

Satuan Tekanan

Satuan tekanan adalah Pascal (N/m²) yang biasanya disingkat Pa. Satuan ini dinamakan menurut nama Blaise Pascal, seorang matematikawan, fisikawan dan filsuf Perancis.

Macam Macam Tekanan

1. Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diberikan zat cair kepada benda di dalamnya. Seorang penyelam tidak dapat menyelam terlalu dalam ke bawah karena tekanan yang ia terima dapat menyebabkan sesak nafas. Mengapa ini terjadi? Saat penyelam menyelam ke bawah, volume air yang berada di atasnya akan ikut bertambah. Bertambahnya volume air juga ikut menambah massanya dan beratnya. Sehingga berat air yang berada di atas penyelam menekan lebih besar ketika ia menyelam sangat dalam. Oleh karena itu, tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh kedalam benda di dalam air serta berat air yang berada di atas benda tersebut. Jika dirumuskan sebagai berikut.

$Pa=\frac{Berat}{Luas\:\:bidang\:\:tekan}$
$Pa=\frac{mg}{A}$
$Pa=\frac{ρVg}{A}$
$Pa=\frac{ρhAg}{A}$
$Pa=ρgh$

Ket:
$Pa$=Tekanan (satuan Pa)
$ρ$=Massa jenis zat cair
$g$=Percepatan gravitasi
$h$=Kedalaman benda

2. Tekanan Udara

Sesuai dengan namanya tekanan udara adalah tekanan yang berasal dari udara. Sama seperti tekanan pada hidrostatis, tekanan udara juga tergantung banyak-dikitnya jumlah udara di atas benda yang ditekan. Pada ketinggian 0 dpl (di atas permukaan laut), besar tekanan udara adalah sebesar 76cmHg. 1 cmHg itu kalau kita konverter ke Pa adalah sama dengan 1333,2239 Pa.

Tekanan udara akan berkurang jika kita berada di tempat tinggi. Ya... kalau kita berada di tempat tinggi, jumlah udara yang di atas kita akan semakin sedikit. Jumlah udara yang sedikit berarti massa udara juga ikut sedikit sehingga berat yang kita terima lebih kecil daripada jika kita berada di tempat rendah. Berdasarkan penelitian, tiap kenaikan 100 m dari 0 dpl, tekanan udara berkurang sebesar 1 cmHg. Jika dirumuskan sebagai berikut.

$Pa=76-\frac{Δh}{100 m}$

Ket:
$Pa$= Tekanan udara (satuan cmHg)
$Δh$=kenaikan ketinggian benda dari 0 dpl

3. Tekanan Pada Benda Padat

Sesuai dengan namanya, tekanan ini terjadi pada benda padat. Besar kecil tekanan ini dipengaruhi oleh berat benda dan luar bidang yang menekan. Penjelasannya sama seperti balok A dan balok B di atas, semakin besar berat pada benda padat, maka semakin besar tekanan dan sebaliknya, semakin besar luas alas yang ditekan maka semakin kecil tekanan. Rumusnya adalah

$Pa=\frac{Berat}{Luas\:\:bidang\:\:tekan}$
$Pa=\frac{mg}{A}$

Ket:
$Pa$=Tekanan (satuan Pa)
$m$=Massa benda padat
$g$=Percepatan gravitasi
$A$=Luas bidang benda yang menekan

Penerapan Tekanan Dalam Kehidupan Sehari-hari

Kapak

Kapak merupakan salah satu alat yang menerapkan prinsip tekanan. Mata kapak dibuat tajam berfungsi untuk mempermudah si tukang kayu dalam memotong kayu. Hal ini terjadi karena mata kapak yang tajam memiliki luas alas yang kecil, sehingga tekanan yang dihasilkan oleh tukang kayu sangatlah besar. 

 

Jika sobat sedang mendapatkan masalah dalam menjawab soal fisika: Mari Bertanya!