Tekanan sangat berhubungan dengan gaya dan luas permukaan benda. Gaya adalah tarikan atau dorongan. Gaya dapat mengubah bentuk, arah, dan kecepatan benda.
A. Tekanan Zat Padat
Ketika kamu mendorong uang logam di atas plastisin, berarti kamu telah memberikan gaya pada uang logam. Besarnya tekanan yang dihasilkan uang logam pada plastisin tergantung pada besarnya dorongan (gaya) yang kamu berikan dan luas permukaan pijakan atau luas bidang tekannya. Konsep tekanan sama dengan penyebaran gaya pada luas suatu permukaan. Sehingga, apabila gaya yang diberikan pada suatu benda (F) semakin besar, maka tekanan yang dihasilkan akan semakin besar. Sebaliknya, semakin luas permukaan suatu benda, tekanan yang dihasilkan semakin kecil. Secara matematis, besaran tekanan dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut.
P = F/A
dengan: p = Tekanan (N/m2 yang disebut juga satuan pascal (Pa))
F = Gaya (newton)
A = Luas bidang (m2)
B. Tekanan Zat Cair
1. Tekanan Hidrostatis
kedalaman zat cair dan massa jenis zat cair memengaruhi tekanan yang dihasilkan oleh zat cair atau disebut dengan tekanan hidrostatis. Semakin dalam zat cair, semakin besar tekanan yang dihasilkan. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Pada bagian sebelumnya kamu sudah memahami bahwa tekanan merupakan besarnya gaya per satuan luas permukaan tempat gaya itu bekerja, secara matematis dirumuskan sebagai:
P = F/A
Pada zat cair, gaya (F) disebabkan oleh berat zat cair (w) yang berada di atas benda, sehingga:
P = W/A
karena berat (w) = m × g
m = ρ × V
V = h × A maka
dapat ditulis bahwa p = ρ × g × h
dengan:
p = Tekanan (N/m2)
m = Massa benda (kg)
ρ = Massa jenis zat cair (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
h = Tinggi zat cair (m)
V = Volume (m3)
Tekanan hidrostatis ini penting untuk diperhatikan dalam merancang berbagai struktur bangunan dalam penampungan air, misalnya pembangunan bendungan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Selain PLTA, para arsitek kapal selam juga memperhitungkan tekanan hidrostatis air laut, sehingga kapal selam mampu menyelam ke dasar laut dengan kedalaman ratusan meter tanpa mengalami kebocoran atau kerusakan akibat tekanan hidrostatis.
2. Hukum Archimedes
Pernahkah kamu melihat kapal selam? Salah satu bahan yang tahan terhadap tekanan hidrostatis air laut yang sangat besar adalah baja. Tahukah kamu bahwa baja merupakan logam yang utamanya terbuat dari campuran besi dan karbon? Dengan demikian baja memiliki massa jenis yang lebih besar daripada massa jenis air laut. ketika suatu benda dimasukkan ke dalam air, beratnya seolah-olah berkurang. Peristiwa ini bukan berarti ada massa benda yang hilang. Berat benda berkurang saat dimasukkan ke dalam air, disebabkan oleh adanya gaya apung (Fa) yang mendorong benda ke atas atau berlawanan dengan arah berat benda.
Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air daripada di udara karena di dalam air benda mendapat gaya ke atas. Ketika di udara, benda memiliki berat mendekati yang sesungguhnya. Karena berat zat cair yang didesak atau dipindahkan benda adalah:
Wcp = mcp × g dan mcp = ρcp × Vcp
sehingga berat air yang didesak oleh benda adalah:
wcp = ρc × g × Vcp
Berarti, menurut hukum Archimedes, besar gaya ke atas adalah:
Fa = ρc × g × Vcp
dengan:
Fa = Gaya apung (N)
ρc = Massa jenis zat cair (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
Vcp = Volume zat cair yang dipindahkan (m3)
Hukum Archimedes digunakan sebagai dasar pembuatan kapal laut atau kapal selam. Suatu benda dapat terapung atau tenggelam tergantung pada besarnya gaya berat (w) dan gaya apung (Fa). Jika gaya apung maksimum lebih besar daripada gaya berat maka benda akan terapung. Sebaliknya, jika gaya apung maksimum lebih kecil daripada gaya berat maka benda akan tenggelam. Jika gaya apung maksimum sama dengan berat benda, maka benda akan melayang. Gaya apung maksimum adalah gaya apung jika seluruh benda berada di bawah permukaan zat cair.
3. Hukum Pascal
Hukum Pascal adalah salah satu hukum fisika yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan oleh cairan dalam ruang tertutup selalu diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Pembahasan utama dalam hukum Pascal berkaitan dengan tekanan dalam cairan.
Referensi:
Indonesia. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Ilmu Pengetahuan Alam Kelas VIII. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017.
