RUMUS & PEMBAHASAN SOAL TEKANAN ZAT

RUMUS TEKANAN ZAT  BESERTA CONTOH SOAL & PEMBAHSAN

Tekanan adalah gaya yang bekerja tiap satuan luas bidang tekan.

Adapun penjabaran rumus atau persamaan pada tekanan zat padat yaitu sebagai berikut:

P = F/A

keterangan:  

P = tekanan (satuan N/m²)

F = gaya (satuan N)

A = luas bidang tekan (satuan m²)

Pada persamaan diatas dapat dilihat bahwa makin besar gaya tekan yang diberikan, maka semakin kecil tekanan yang dihasiilkan. Semakin kecil luas permukaan bidang tekan, maka emakin besar tekanan yang dihasilkan.

Untuk lebih jelasnya kita bisa lihat contoh soal berikut:" sebuah benda diberi gaya sebesar 25 newton pada area seluas 2 m², maka tekanan yang dialami benda tersebut adalah.

penyelesaiannya

Diketahui :

F = 25 N

A = 2 m²

Ditanyakan : P ...?

Jawab:

P = F/A

P = 25 N/2 m²

P = 12,5 N/m²

Jadi tekanan yang dialami benda tersebut adalah 12,5 N/m².

 

TEKANAN PADA ZAT CAIR

                                      

Betul. Seperti halnya penyelam tadi, tekanan hidrostatis yang paling besar terdapat di keran paling bawah (keran C). Jelas aja, perbandingan jaraknya aja 3 kali lipat dari keran A. Maka, karena jenis airnya sama, tekanan hidrostatisnya akan 3 kali lipat lebih besar dibanding yang keran A.

Ingat ya, untuk mengecek tekanan hidrostatis, bagian jarak (h) diukur dari permukaan zat cair. Bukan dari bagian dasar.

 

Kalau kita hitung, maka tekanan hidrostatis di keran C menjadi seperti berikut.

Diketahui:

 

Jawab:

 

Bandingkan dengan keran A

 

Atau dengan keran B

HUKUM PASCAL 

Sebelum menuju ke persamaan atau rumus dari Hukum Pascal, kita perlu mempelajari ilmu dasarnya yaitu tekanan. Definisi tekanan secara umum adalah efek atau dari gaya yang bekerja pada sebuah permukaan. Rumus umum dari persamaan adalah :

P=F/A

Dimana :
P adalah tekanan (Pa)
F adalah gaya (N)
A adalah luasan permukaan efektif (m² )

Persamaan matematis dari Hukum Pascal sangatlah sederhana dimana :

Pmasuk = Pkeluar

Dengan gambar diatas, persamaan dari Hukum Pascal dapat dituliskan sebagai :

P1=P2
F1/A1=F2/A2

Dengan :
P1 : tekanan masuk (Pa)
P2 : tekanan keluar (Pa)
F1 : gaya yang diberikan (N)
F2 : gaya yang dihasilkan (N)
A1 : luasan gaya yang diberikan (m² )
A2 : luasan dihasilkan (m² )

Contoh Soal.

Perhatikan gambar berikut!

Luas penampang A1 = 10 cm²

Luas penampang A2 = 100 cm²

Gaya (F1) yang harus diberikan untuk menahan F2 = 100 N agar sistem seimbang adalah …

A. 1.000 Newton

B. 100 Newton

C. 10 Newton

D. 1 Newton

Pembahasan

Diketahui :

Luas penampang 1 (A1) = 10 cm²

Luas penampang 2 (A2) = 100 cm²

Gaya 2 (F2) = 100 Newton

Ditanya : Gaya 1 (F1)

Jawab :

Alat pada gambar di atas adalah dongkrak hidrolik. Cara kerja dongkrak hidrolik didasarkan pada hukum Pascal. Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada suatu zat cair diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah, di mana semua bagian zat cair itu mengalami tekanan yang sama besar.

Rumus tekanan :

P = F / A

Keterangan rumus : P = tekanan, F = gaya, A = luas permukaan.

Tekanan yang dialami zat cair pada tabung kecil (P1) = F1 / A1.
Tekanan yang dialami zat cair pada tabung besar (P2) = F2 / A2

Tekanan zat cair dalam tabung kecil (P1) sama dengan tekanan zat cair dalam tabung besar (P2).
P1 = P2
F1 / A1 = F2 / A2

F1 / 10 cm²  = 100 N / 100 cm²

F1 / 10 = 1 N

F1 = (10)(1 N)

F1 = 10 Newton

Jawaban yang benar adalah C.

Hukum Archimedes

Contoh Soal

Massa jenis air laut 1025 kg/m3 , hitunglah volume batu yang tercelup ke dalam air laut jika berat air laut yang dipindahkan oleh batu sebesar 2 Newton !
Diketahui :
ρ air laut = 1025 kg/m3
W air laut = 2 N
g = 9.8 m/s2
ditanya :
V batu . . . ?
Jawab :
Berat air laut :
W = m.g
Gaya apung :
Fa = ρ . g. V
Dimana berat air yang tumpah sama dengan gaya apung batu sehingga dapat ditulis
W = Fa
W = ρ.g.Volume
2 = 1025(9,8) V
2 = 10.045.v
V = 10.045 / 2
V = 1.991 x 10-4 m3 = 199.1 cm3
Jadi volume batu yang tercelup 199.1 cm3

HUKUM BOYLE

Rumus Hukum Boyle

Dari hukum boyle tersebut memiliki arti bahwa hasil kali tekanan dan volume gas didalam ruang yang tertutup adalah konstan (tetap) dengan syarat suhu gas tetap.

Pernyataan diatas apabila dituliskan dalam rumus, yaitu:

P.V = C

Yang mana C merupakan bilangan tetap (konstanta). Jika tekanan diubah maka volume gas akan berubah juga, maka rumus diatas dapat ditulis sebagai berikut:

P1 . V1 = P2 . V2

Dengan ketentuan:
P1 = tekanan gas mula-mula (atm.cm Hg, N/m2, Pa)
P2 = tekanan gas akhir (atm, cm Hg, N/m2, Pa)
V1 = volum gas mula-mula (m3, cm3)
V2 = volum gas akhir (m3, cm3)

Contoh Soal

1. Sebuah ruangan tertutup terdapat gas didalamanya dengan volume 200 ml. Jika tekanan ruangan tersebut adalah 60cmHg, maka hitunglah tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 ml?
   Penyelesaian:
   Diketahui:
   V1 = 200 ml
   P1 = 60 cmHg
   V2 = 150 ml
   Ditanya: P2…?
   Jawab:
   
   Maka tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 ml menurut hukum boyle adalah sebesar 80 cmHg.

S