Rangkuman Materi Tekanan Kelas 8 SMP

Tekanan merupakan peristiwa yang tidak asing terjadi pada kehidupan kita sehari-hari. Contohnya pada saat berdiri kita menekan permukaan tanah atau pada saat ada yang tidak sengaja menginjak kaki kita dan banyak lagi peristiwa yang berhubungan dengan tekanan bahkan tanpa kita sadari.

Pengertian Tekanan

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja tiap satuan luas permukaan atau bidang tekan dengan arah tegak lurus. Tekanan berbanding lurus dengan besarnya gaya sedangkan tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan.

Jenis-jenis tekanan:

Tekanan pada zat cair

Tekanan pada zat cair atau tekanan hidrostatis adalah tekanan yang dilakukan oleh zat cair dalam keadaan diam, tekanannya bersumber dari berat zat cair itu sendiri. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan adalah:

• Massa jenis
• Percepatan gravitasi bumi
• Kedalaman/ketinggian zat cair

Hukum fisika yang bekerja pada tekanan hidrostatis adalah:

Hukum Pascal

“Tekanan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar.” Alat-alat yang bekerja berdasarkan hukum Pascal  adalah pompa hidrolik, rem hidrolik, dan dongkrak hidrolik.

Rumus yang berlaku:

Keterangan:

F₁ = gaya pada penampang 1 (N)

F₂ = gaya pada penampang 2 (N)

A₁ = luas penampang 1 (m² )

A₂ = luas penampang 2 (m²)

Hukum Archimedes

“Apabila suatu benda tercelup/ tenggelam sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, benda itu akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan benda tersebut.” Alat-alat yang berekja berdasarkan hukum Archimedes adalah jembatan apung, galangan kapal, balon udara, kapal laut, dan hidrometer.

Rumus yang berlaku:

F_A = ρ_a x g x V_b

Keterangan:

F_A = gaya tekan ke atas zat cair (N)

ρ_a = massa jenis zat cair (kg/m³)

g  = percepatan gravitasi (m/s²)

V_b = volume benda (m³)

Hukum bejana terhubung

“Apabila suatu bejana berhubungan diisi dengan zat cair, maka dalam keadaan setimbang permukaannya akan terletak pada suatu bidang datar.” Alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip hukum bejana terhubung adalah menara air, instalasi PDAM, dan teko/cerek.

Rumus yang berlaku:

ρ₁ x h₁ = ρ₂ x h₂

Keterangan:

ρ₁ = massa jenis zat cair pertama (kg/m³)

ρ₂ = massa jenis zat cair kedua (kg/m³)

h₁ = tinggi permukaan zat cair pertama (cm)

h₂ = tinggi permukaan zat cair kedua (cm)

 Tekanan pada zat padat

Tekanan pada zat padat adalah gaya yang bekerja pada satuan luas bidang tekan.

Rumus yang berlaku:

Keterangan:

F = gaya (N)

A = luas bidang (m²)

P = tekanan (N/m² atau Pa)

Tekanan pada zat gas

Tekanan pada zat gas dapat disebut juga tekanan udara. Udara mempunyai berat karena udara dipengaruhi oleh gaya gravitasi, sehingga udara mempunyai tekanan. Alat-alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara sebagai berikut:

• Barometer: alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang terbuka
• Manometer: alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup
• Altimeter: sejenis barometer yang digunakan untuk mengukur tekanan udara dan untuk mengukur ketinggian suatu tempat dari permukaan laut.

Hukum fisika yang berlaku pada tekanan zat gas adalah hukum Boyle, berbunyi:

“Pada suhu tetap, hasil tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup adalah tetap.” Alat-alat yang bekerja menurut hukum Boyle adalah pompa air, pompa sepeda, manometer, dan laat suntik.

Rumus yang berlaku:

P x V = C

Atau

P₁ x V₁ = P₂ x V₂

Keterangan:

P = tekanan

V = volume

C = konstanta

P₁ = tekanan udara mula-mula

V₁  = volume udara mula-mula

P₂ = tekanan udara akhir

V₂ = volume udara akhir

Konversi satuan untuk tekanan udara:

1 Atm = 76 cmHg = 101.300 Pa

1 bar = 100.000 Pa

1 Atm = 1.013 bar

Contoh Soal & Pembahasan Tekanan Kelas VIII Tingkat SMP

1. 120 N/m²
2. 100 N/m²
3. 50 N/m²
4. 10 N/m²

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Panjang balok = 10 m
Lebar balok = 5m
Tinggi balok = 14 m
Massa balok = 50kg
Percepatan gravitasi = 10 m/s² 
Ditanyakan: berapa tekanan oleh dasar balok?

Jawab:

Berat benda:
w = F = m x g = 50 x 10 = 500 N

Luas permukaan:
A = p x l = 10 x 5 = 50 m²
Jadi tekanan yang diberikan oleh dasar balok:

Jawaban D

1. Pekerja X > pekerja Y > pekerja Z
2. Pekerja X < pekerja Y < pekerja Z
3. Pekerja X = pekerja Y = pekerja Z
4. Pekerja X < pekerja Y > pekerja Z

PEMBAHASAN :
Karena luas penampang kaki sama, maka tekanan dipengaruhi oleh berat pekerja. Hubungan tekanan dengan berat pekerja diperlihatkan rumus berikut

Dimana tekanan (P) berbanding lurus dengan berat pekerja (w)
Karena tekanan pekerja X lebih besar (jejak kaki lebih dalam) maka berat pekerja X paling besar dan berat pekerja Y lebih besar daripada pekerja Z karena injakan pekerja Y lebih dalam dianding pekerja Z
Jawaban A

1. 500 N/m²
2. 1000 N/m²
3. 1500 N/m²
4. 3000 N/m²

PEMBAHASAN :
Diketahui:
g = 10 m/s²
ρ = 1000 kg/m³
h = 50-20 = 30 cm = 0,3 m

ditanyakan: berapa tekanan hidrostatis (P_h )?
maka, P_h = r x g x h = 1000 x 10 x 0,3 = 3000 N/m²
Jawaban D

1. 71 cmHg
2. 73 cmHg
3. 76 cmHg
4. 80 cmHg

PEMBAHASAN :
Yang  menjadi patokan untuk menghitung tekanan udara adalah tiap kenaikan 100 meter dari permukaan laut, tekanan akan turun sebesar 1 cmHg. Jika daerah X berada pada 500 meter di atas permukaan laut maka tekanannya akan turun sebesar 3 cmHg.sehingga tekanan di daerah X = 76 – 5 = 71 cmHg.
Jawaban A

1. 120 N/m²
2. 100 N/m²
3. 50 N/m²
4. 20 N/m²

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Panjang kotak = 10 m
Lebar kotak = 5 m
Tinggi kotak = 15 m
Massa kotak = 100 kg
Percepatan gravitasi = 10 m/s² 
Ditanyakan: berapa tekanan oleh dasar kotak?

Jawab:

Berat benda:
w = F = m x g = 100 x 10 = 1000 N

Luas permukaan:
A = p x l = 10 x 5 = 50 m²
Jadi tekanan yang diberikan oleh dasar balok:

Jawaban D

1. 240 N
2. 180 N
3. 170 N
4. 360 N

PEMBAHASAN :
Diketahui:
W = F_a = 3600 N
A_a = 6 cm²
A_b = 60 cm²

Ditanyakan: Besar gaya (F_a )?
Berdasarkan pada hukum Pascal, dapat dirumuskan sebagai berikut:

Jawaban D

1. Balon yang diisi udara lebih berat dari balon yang kosong
2. Balon udara dapat terbang ke angkasa
3. Meletusnya ban pada kendaraan bermotor
4. Lilin yang menyala akan padam apabila tertutup gelas

PEMBAHASAN :

• Balon yang diisi udara lebih berat dari balon yang kosong: hal ini karena udara memiliki massa
• Balon udara dapat terbang ke angkasa: hal ini disebabkan perbedaan massa jenis udara dalam balon dan massa jenis udara di luar (r balon < r luar)
• Meletusnya ban pada kendaraan bermotor: dinding ban tidak mampu menahan gaya tekan pada dinding balon sehingga meletus (udara memiliki tekanan)
• Lilin yang menyala akan padam apabila tertutup gelas: lilin yang tertutup gelas akan mati karena proses pembakaran memerlukan oksigen, apabila suplai oksigen tidak ada maka api pada lilin pasti akan mati.

Jawaban C

1. 6 Atm
2. 4 Atm
3. 2 Atm
4. 1 Atm

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V₁ = 4 m³
V₂ = 16 m³
P₁ = 8 Atm

Ditanyakan: tekanan gas helium dalam ruang hampa (P₂ )?
Hukum yang berlaku untuk tekanan udara adalah hukum Boyle, dapat dirumuskan sebagai berikut:
P . V = konstan
P₁ . V₁ = P₂ . V₂

Jawaban C

1. 400 Pa
2. 800 Pa
3. 1200 Pa
4. 1600 Pa

PEMBAHASAN :
Faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan besarnya hidrostatis yaitu massa jenis zat, percepatan gravitasi bumi, dan kedalaman atau ketinggian zat cair, sehingga tekanan dapat dirumuskan sebagai berikut:
P_h = ρ x g x h

Diketahui:
h = 12 cm = 0,12 m
ρ = 1000 kg/m³
g = 10 m/s²

Ditanyakan: besarnya tekanan hidrostatis?
Maka, P_h = ρ x g x h = 1000 x 10 x 0,12 = 1200 Pa
Jawaban C

1. 70 cmHg
2. 71 cmHg
3. 72 cmHg
4. 73 cmHg

PEMBAHASAN :
Diketahui:
P_udara = 76 cmHg
h       = 5 cm

ditanyakan: tekanan dalam tabung (P_tabung )?
Maka, P_tabung = P_udara – h = 76 cmHg – 5 cm =71 cmHg
Jawaban B

1. 400 Kg/m³
2. 500 Kg/m³
3. 600 Kg/m³
4. 700 Kg/m³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
ρ₁ = 1000 Kg/m³
h₁ = 6 cm
h₂ = 10 cm

ditanyakan: massa jenis zat cair (ρ₂ )?
Hukum bejana berhubungan, dapat dirumuskan sebagai berikut:
P₁ = P₂
ρ₁ . h₁ = ρ₂ . h₂
1000 . 6 = ρ₂ . 10
ρ₂     = 600  Kg/m³
Jawaban C

1. Massa jenis dan percepatan gravitasi
2. Gaya dan luas bidang tekan
3. Kedalaman dan volume
4. Berat benda dan berat jenis

PEMBAHASAN :
Rumus tekanan pada zat padat yaitu
P adalah tekanan, F adalah gaya tekan, dan A adalah luas bidang tekan
Besar tekanan yang dialami suatu benda padat akan berbanding lurus dengan gaya yang menekan dan berbanding terbalik dengan luas bidang tekan. Artinya tekanan paling besar ketika luas bidang tekannya paling kecil.
Jawaban B

1. Tekanan hidrostatis
2. Volume zat cair
3. Keahlian penyelam
4. Tekanan udara

PEMBAHASAN :
Tekanan hidrostatis (P_A) adalah tekanan zat cair yang dikibatkan oleh zat cair itu sendiri. semakin dalam menyelam, penyelam akan mengalami tekanan hidrostatis  yang semakin besar. Selain kedalaman (h), tekanan hidrostatis juga dipengaruhi oleh massa jenis (ρ) dan percepatan gravitasi (g). Rumus tekanan hidrostatis adalah P_A = ρ . g . h.
Jawaban A

1. 20 cm
2. 15 cm
3. 30 cm
4. 25 cm

PEMBAHASAN :

Diketahui:
ρ_m = massa jenis minyak = 0,6 gr/cm³
ρ_a = massa jenis air = 1,5 gr/cm³
h_a = tinggi air = 10 cm

Untuk menghitung tinggi minyak dapat digunakan rumus sebagai berikut:

Jawaban D

1. Archimedes
2. Pascal
3. Boyle
4. Gay lussac

PEMBAHASAN :
Hukum Pascal: “Tekanan yang diberikan kepada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dan sama besar/ kuat”. Prinsip hukum Pascal digunakan pada dongkrak hidrolik, mesin hidrolik (pengangkat mobil), rem hidrolik, dll.
Jawaban B

1. 75 cmHg
2. 70 cmHg
3. 68 cmHg
4. 65 cmHg

PEMBAHASAN :
Diketahui:
P_atmosfer = 76 cmHg
h = ketinggian = 8 cm

Maka tekanan gas dalam tabung D₁ dengan kenaikan ketinggian 8 cm dapat dihitung sebagai berikut:
P_gas = (P_atmosfer – h) cmHg
= (76 – 8) cmHg
= 68 cmHg
Jawaban C

1. Hidrostatis
2. Archimedes
3. Pascal
4. Boyle

PEMBAHASAN :
Hukum Archimedes digunakan sebagai dasar pembuatan kapal laut atau kapal selam. Kapal laut dapat terapung karena ketika diletakkan secara tegak di lautan, kapal laut dapat memindahkan air laut dalam jumlah yang cukup besar, sehingga kapal laut mendapat gaya ke atas yang sama besar dengan berat kapal laut. Hal ini sesuai dengan yang dinyatakan dalam hukum Archimedes.
Jawaban B

1. 4189 N
2. 4576,2 N
3. 4891 N
4. 4687,5 N

PEMBAHASAN :
Diketahui:
F = 150 Newton
A = 2 x 160 cm² = 320 cm²  =0,032 m²

Maka tekanan Dani dapat dihitung sebagai berikut:


P = 4687,5 N
Jawaban D

1. Mata kapak dibuat tajam pada ujungnya
2. Pembangunan bendungan untuk PLTA
3. Dasar bendungan dibuat sangat tebal
4. Botol infus diposisikan lebih tinggi agar cairan lebih mudah masuk

PEMBAHASAN :
Salah satu contoh penerapan tekanan zat padat adalah mata kapak dibuat tajam ujungnya, hal ini bertujuan untuk memperbesar tekanan sehingga memudahkan dalam membelah kayu. Sedangkan pembangunan bendungan untuk PLTA, dasar bendungan dibuat sangat tebal, dan botol infus diposisikan lebih tinggi merupakan contoh dari penerapan tekanan pada zat cair.
Jawaban A

1. Pompa sepeda
2. Pompa air
3. Tekanan udara di pinggir pantai
4. Pipa siphon

PEMBAHASAN :
Hukum Boyle hanya berlaku dalam ruang tertutup yang tidak terjadi reaksi kimia dan tidak terjadi perubahan wujud zat. Penerapan hukum Boyle dalam kehidupan sehari-hari, contohnya pompa sepeda, pompa air, pipa siphon, dan pipet.
Jawaban C