Tekanan Zat Gas

TEKANAN ZAT GAS

Besar tekanan udara dapat diukur dengan percobaan Torricelli yang dilakukan oleh Evangelista Torricelli (1608-1647). Percobaan itu berhasil menciptakan barometer, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara dan menetapkan bahwa: Tekanan udara 1 atm = 76 cmHg “Setiap kenaikan 100 m dari permukaan laut, tekanan udara berkurang 1cmHg”

Ketinggian suatu tempat dapat dihitung dengan rumus:

h= (76 cmHg- Pbar) x100 m

Pgas = (Pbar ± h) cmHg

Tekanan udara dalam ruang tertutup dapat diukur dengan manometer.

keterangan:

Pgas = tekanan gasPbar = tekanan pada barometerh      = ketinggi8an tempat (m)

• Hukum Boyle

Robert Boyle (1627-1691) menyatakan dalam hukumnya bahwa:

“Hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup selalu tetap/konstan bila suhu gas tidak berubah”

P.V= konstan atau P1. V1 = P2. V2

Keterangan:

P1= tekanan awal

V1= volume awal

P2= tekanan akhir

V2= volume akhir

• Tekanan Gas dalam Ruang Tertutup dan Konsep Tekanan Udara dalam Kehidupan Sehari-hari

Alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup dinamakan manometer. Manometer ada dua macam, yaitu manometer raksa dan manometer logam.

a. Manometer Raksa

Manometer raksa dibedakan menjadi:

1) Manometer Raksa Terbuka

Manometer raksa terbuka adalah sebuah tabung U yang kedua ujungnya terbuka. Salah satu kaki dibiarkan terbuka berhubungan dengan udara luar sedangkan kaki lainnya dihubungkan ke ruang yang akan diukur tekanan gasnya. Besar tekanan gas dapat dihitung dengan rumus: Pgas = Pbar + h

2) Manometer Raksa Tertutup

Manometer raksa tertutup adalah sebuah tabung U yang salah satu ujungnya tertutup.

b. Manometer Logam

Digunakan untuk mengukur tekanan udara yang sangat tinggi.

• Seperti pada tekanan zat padat dan zat cair, berikut diberikan beberapa contoh kejadian yang berkaitan dengan tekanan udara.

a. Angin

    Angin adalah udara yang bergerak dari suatu tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang tekanannya lebih rendah. Jika suatu daerah mempunyai tekanan udara yang sangat rendah, udara di sekelilingnya akan mengitari daerah tersebut sehingga membentuk pusaran angin. Kekuatan angin ini bisa sangat besar dan menerbangkan benda-benda yang dilaluinya. Bentuk angin seperti ini disebut angin siklon. Angin ini bersifat merusak jika tempat terjadinya pusaran dekat dengan tempat tinggal penduduk.

b. Prakiraan Cuaca

Para ahli meteorologi mencatat perubahan tekanan udara di suatu tempat, kemudian data hasil pengamatan tersebut dianalisis dan diinterpretasi. Misalkan, jika pada suatu tempat tekanan udara rendah, udara dari tempat yang bertekanan lebih tinggi akan bergerak ke daerah tersebut. Angin tersebut membawa uap air. Karena tekanan udaranya rendah, uap air tersebut akan jatuh ke Bumi dalam bentuk hujan. Begitu pun sebaliknya, di suatu daerah cuacanya akan cerah jika tekanan di daerah tersebut tinggi yang berarti udara dari tempat tersebut akan bergerak ke daerah lain yang tekanan udaranya lebih rendah. Alat untuk mencatat perubahan tekanan udara secara terus menerus disebut barograf.

SUMBER: https://sumadewiblog.wordpress.com/tekanan/tekanan-pada-gas-2/

Tekanan zat gas dalam bahasa sehari-hari disebut dengan tekanan udara. Bumi kita diselimuti oleh lapisan udara, seperti yang sudah kita ketahui udara memiliki berat. Berat udara dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Karena udara memiliki berat maka udara juga mempunyai tekanan.

Percobaan Toricelli tentang Tekanan Zat  Gas

Tekanan gas atau udara tergantung ketinggian suatu tempat diukur dari permukaan air laut. Evangelista Toricelli melakukan percobaan untuk mengukur tekanan udara di atas permukaan laut. Menurut Toricelli Tekanan udara di atas permukaan laut sebesar 176 cmHg atau 1 atmosfir (atm), Setiap kenaikkan 100 m tekanan udara berkurang sebesar 1 mmHg. Dari percobaaan Toricell dapat disimpulkan semakin rendah suatu tempat, tekanan udara akan semakin besar. Sebaliknya, semakin tinggi suatu tempat, tekanan udara akan semakin rendah.

Hukum Tekanan Zat Gas
Selain Toricelli, Robert Boyle juga melakukan percobaan untuk menentukan tekanan zat gas dalam ruang tertutup. Menurut Boyle “ jika suhu ruangan tetap maka hasil kali tekanan dan volume zat gas di dalam ruang tertutup selalu konstan “. Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum Boyle yang dirumuskan :
P1 V1 = P2 V2 atau P V = konstan
Dimana :
P1= tekanan mula-mula
V1= volume mula-mula
P2= tekanan akhir
V2= volume akhir

Rumus Tekanan Zat Gas
Untuk menghitung tekanan zat gas pada ketinggian tertentu digunakan persamaan :
h= (76 cmHg- Pbar) x100 m
Pgas = (Pbar ± h) cmHg
Dimana :
Pgas = tekanan gas

Pbar = tekanan pada barometer

h = ketinggi8an tempat (m)

Tekanan zat gas dalam ruang terbuka digunakan barometer

sedangkan tekanan gas dalam ruang tertutup dapat diukur dengan manometer. Manometer dibedakan menjadi dua jenis yaitu manometer raksa dan manometer logam.

Alat Ukur Tekanan Zat Gas
Manometer raksa dibedakan menjadi dua jenis, yaitu :
1) Manometer Raksa Terbuka
Manometer raksa terbuka merupakan sebuah tabung U yang kedua ujungnya terbuka. Salah satu kaki manometer raksa terbuka dibiarkan terbuka agar dapat berhubungan dengan udara luar sedangkan kaki lainnya dihubungkan ke suatu ruang yang akan diukur tekanan gasnya. Untuk menghitung tekanan gas menggunakan manometer terbuka digunakan persamaan :
Pgas = Pbar + h

2) Manometer Raksa Tertutup
Manometer raksa tertutup merupakan sebuah tabung U yang salah satu ujungnya tertutup.

manometer

Sedangkan Manometer Logam digunakan untuk mengukur tekanan udara yang sangat tinggi, baik pada zat padat, zat cair maupun zat gas.

Dalam kehidupan sehari hari kejadian yang berhubungan dengan tekanan zat gas adalah angin. Angin merupakan udara yang bergerak dari tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah. Ahli meteorologi memanfaatkan tekanan zat gas untuk meramalkan cuaca.

SUMBER: http://www.areabaca.com/2015/01/tekanan-pada-zat-gas.html

Tekanan Zat cair ( hukum pascal)

TEKANAN ZAT CAIR 

Hukum Pascal berbunyi: “Apabila tekanan diberikan pada satu bagian zat cair dalam suatu ruangan tertutup, akan diteruskan oleh zat cair ke segala arah dengan sama besar”. Gejala tekanan pada zat cair ini pertama kali diteliti oleh seorang ahli fisika, yaitu Blaise Pascal (1623-1662) hingga muncul hukum yang disebut Hukum Pascal. Penerapan Hukum Pascal dalam keseharian banyak dimanfaatkan, terutama dalam bidang otomotif, di antaranya pada dongkrak hidrolik dan rem piringan hidrolik.

Advertisment

Hukum Pascal

Hukum Pascal merupakan penerapan dari konsep tekanan dalam suatu zat cair. Hukum itu berbunyi “Tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah sama besar”. Pernahkah kita melihat seorang montir yang mampu mengangkat sebuah mobil? Kemampuan montir itu didukung oleh sebuah dongkrak. Prinsip kerja dongkrak dapat kita pelajari melalui pembahasan Hukum Pascal.

Pernyataan Hukum Pascal dapat dijelaskan dengan mengamati perilaku zat cair di dalam bejana berhubungan. Jika pada pengisap I diberi gaya tekan F1 maka tekanan yang dihasilkan akan diteruskan ke pengisap II dengan sama besar, sehingga berlaku :

p₁ = p₂

Dengan:

F₁ = gaya pada penampang I (N)
F₂ = gaya pada penampang II (N)
A₁ = luas penampang 1 (m²)
A₂ = luas penampang 2 (m²)

Berdasarkan rumus itu gaya F2 dipengaruhi oleh luas masingmasing permukaan bejana. Dengan demikian jika permukaan bejana lebih besar, gaya yang dihasilkan juga lebih besar. Itulah sebabnya seorang montir mampu mengangkat sebuah mobil. Alat-alat yang bekerja berdasarkan Hukum Pascal, antara lain sebagai berikut.

Peralatan Dengan Konsep Hukum Pascal

Dongkrak Hidrolik

Dongkrak hidrolik adalah alat yang digunakan untuk mengangkat mobil ketika mengganti ban mobil. Alat ini memanfaatkan dua buah silinder, yaitu silinder besar dan silinder kecil.

Ketika dongkrak ditekan, minyak pada silinder kecil akan tertekan dan mengalir menuju silinder besar. Tekanan pada silinder besar akan menimbulkan gaya sehingga dapat mengangkat benda/beban berat. Jika kita menekan silinder kecil dengan gaya F1, maka tekanan yang dikerjakan adalah:

Sesuai hukum Pascal, tekanan ini juga dialami oleh silinder besar sehingga berlaku:

Rem Cakram Hidrolik

Pemanfaatan hukum Pascal juga diterapkan dalam rem (cakram) hidrolik. Rem ini menggunakan fluida minyak. Ketika kaki menginjak pedal rem, piston (pipa penghubung) akan menekan minyak yang ada di dalamnya. Tekanan ini diteruskan pada kedua piston keluaran yang berfungsi mengatur rem. Rem ini akan menjepit piringan logam yang akibatnya dapat menimbulkan gesekan pada piringan yang melawan arah gerak piringan sehingga putaran roda berhenti. Ketika piston pertama (A₁) ditekan, maka permukaan piston kedua (A₂) akan naik. Dari keadaan ini, berdasarkan hukum pascal dapat diperoleh hubungan volume minyak yang didesak sama dengan volume minyak yang naik. Jika volume minyak yang didesak (V₁) sama dengan A₁ h₁ dan volume minyak yang naik (V₂) sama dengan A₂ h₂, maka :

V₁ = V₂
A₁ h₁ = A₂ h₂

dengan:

h₁ = tinggi fluida pada piston pertama
h₂ = tinggi fluida pada piston kedua
A₁ = luas penampang piston pertama
A₂ = luas penampang piston kedua

Hukum pascal tentang zat cair memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari. Dongkrakhidrolik danrem cakaram hidrolik adalah contoh dari penerapan hukum pascaldalam kehidupan sehari-hari.

SUMBER: http://fisikazone.com/hukum-pascal-tentang-zat-cair/

Tekanan Zat Cair (Archimedes)

TEKANAN ZAT CAIR 

Hukum archimedes memberikan pemahaman kepada kita tentang tekanan yang terjadi pada benda yang diletakan pada zat cair. Hukum archimedes ditemukan oleh ilmuwan berkebangsaan Yunani pada tahun 187-212 SM yang bernama Archimedes. Archimedes adalah seorang penemudan ahli matematika dari Yunani yang terkenal sebagai penemu hukum hidrostatika atau yang sering disebut Hukum Archimedes.

Advertisment

Archimedes 187-212 SM

Hukum Archimedes

Pada saat kita berjalan atau berlari di dalam air, kita tentunya akan merasakan bahwa langkah kita lebih berat dibandingkan jika kitamelangkah di tempat biasa. Gejala ini disebabkan adanya tekanan dari zat cair. Pengamatan ini memunculkan sebuah hukum yang dikenal Hukum , yaitu :

“Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya”

Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang. Benda yang diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. Jadi, telah jelas bahwa berat benda seakan berkurang bila benda dimasukkan ke dalam air. Hal itu karena adanya gaya ke atas yang ditimbulkan oleh air dan diterima benda. Dengan demikian maka resultan gaya antara gaya berat dengan gaya ke atas merupakan berat benda dalam air. Selanjutnya berat disebut dengan berat semu yaitu berat benda tidak sebenarnya karena benda berada dalam zat cair. Benda dalam air diberi simbol W_S.

Hubungan antara berat benda di udara (W), gaya ke atas (F_a) dan berat semu (W_s) adalah :

W_s = W-F_a

dengan:

W_s = berat benda dalam zat cair (Kg⋅m/s²)
W = berat benda sebenarnya (Kg⋅m/s²)
F_a = gaya apung (N)

dan besarnya gaya apung (F_a) dirumuskan sebagai berikut :

F_a = ρ_cair V_b g

dengan:

ρ_cair = massa jenis zat cair (kg/m³)
V_b = volume benda yang tercelup (m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)

Benda Dalam Hukum Archimedes

Bila benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung.

1. Benda Tenggelam

Benda disebut tenggelam dalam zat cair apabila posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada.

Benda Tenggelam

Pada benda tenggelam terdapat tiga gaya yaitu :

W = gaya berat benda
F_a = gaya archimedes
N = gaya normal bidang

Dalam keadaan seimbang maka W = N + F_a  sehingga :

W > F_a
m . g > ρ_ZC . V_b . g
ρ_b . V_b . g > ρ_ZC . V_b . g

ρ_b > ρ_zc

ρ_b = massa jenis benda
ρ_ZC = massa jenis zat cair

2. Benda Melayang

Benda melayang dalam zat cair apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada.

Benda Melayang

Pada benda melayang terdapat dua gaya yaitu: F_a dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = F_a
ρ_b . V_b . g = ρ_ZC . V_b . g

ρ_b = ρ_zc

3. Benda Terapung

Benda terapung dalam zat cair apabila posisi benda sebagian muncul dipermukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair.

Benda Terapung

Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu :Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = F_a
ρ_b . V_b . g = ρ_ZC . V₂ . g
ρ_b . V_b = ρ_ZC . V₂

karena V_b > V₂ maka : ρ_b < ρ_ZC

Penerapan Hukum Archimedes

Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.

Penerapan Hukum Archimedes Untuk Menentukan Massa Jenis Benda

  (ingat hukum archimedes tentang, V_benda = V air)

   karena  

dengan:

V_air = volume air yang dipindahkan
m = massa benda di udara
m_s = massa semu benda (di air)
ρ_benda = massa jenis benda
ρ_air = massa jenis air

Penerapan Hukum Archimedes Dalam Bidang Teknik

Penerapan Hukum Archimedes dalam bidang teknik adalah sebagai berikut.

a) Kran otomatis pada penampungan air

Jika di rumah kita menggunakan mesin pompa air, maka dapat kita lihat bahwa tangki penampungnya harus diletakkan pada ketinggian tertentu. Tujuannya adalah agar diperoleh tekanan besar untuk mengalirkan air. Dalam tangki tersebut terdapat pelampung yang berfungsi sebagai kran otomatis. Kran ini dibuat mengapung di air sehingga ia akan bergerak naik seiring dengan ketinggian air. Ketika air kosong, pelampung akan membuka kran untuk mengalirkan air. Sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, pelampung akan membuat kran tertutup sehingga secara otomatis kran tertutup.

b) Kapal selam

Pada kapal selam terdapat tangki yang jika di darat ia terisi udara sehingga ia dapat mengapung di permukaan air. Ketika kapal dimasukkan ke dalam air, tangki ini akan terisi air sehingga kapal dapat menyelam.

c) Hidrometer

Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Alat ini berbentuk tabung yang berisi pemberat dan ruang udara sehingga akan terapung tegak dan stabil seketika. Hidrometer bekerja sesuai dengan prinsip Hukum Archimedes.

SUMBER: https://fisikazone.com/hukum-archimedes/

Tekanan Zat Cair (Hidrostatis)

TEKANAN ZAT CAIR 

A. TEKANAN HIDROSTATIS 

Tekanan dalam Zat Cair (Hidrostatis)

Ketika berenang, semakin menyelam ke dalam air, mengapa badan terasa terdorong ke atas? Apakah zat cair memberikan tekanan? Untuk mempelajarinya lebih lanjut, mari kita lakukan kegiatan berikut ini.

1. Lubangi dinding kaleng dengan paku, tetapi tidak sama tingginya. Usahakan besarnya lubang sama. Letakkan kaleng yang sudah dilubangi di tempat yang tinggi.

2. Isi kaleng dengan air sampai penuh. Amati yang terjadi.

3. Siapkan alat Hartl. Atur permukaan zat cair dalam pipa U alat Hartl sama tingginya.

4. Celupkan mangkuk berselaput ke dalam air pada ember besar. Amati permukaan zat cair pada pipa U alat Hartl.

5. Celupkan mangkuk lebih dalam lagi. Amati permukaan zat cair pada pipa U alat Hartl.

6. Putar mangkuk berselaput ke segala arah dalam air,

Jika air diganti minyak tanah, bagaimana perubahan tinggi permukaan zat cair pada pipa U? Apakah massa jenis zat cair mempengaruhi perubahan tingginya dalam bejana?

Rumus Tekanan Hidrostatis

Berdasarkan percobaan diketahui bahwa tekanan hidrostatis sebanding dengan jarak ke permukaan zat cair dan berat jenis zat cair seperti dirumuskan berikut ini.

 P = s h

 P = ρ g h

Keterangan:
P = tekanan hidrostatis (N/m2 atau dn/cm2)
h = jarak ke permukaan zat cair ( m atau cm)
s = berat jenis zat cair (N/m3 atau dn/cm3)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3 atau g/cm3)
g = gravitasi (m/s2 atau cm/s2)

Contoh Soal Tekanan Hidrostatis

Berapa besar tekanan dalam air kolam yang kedalamannya 2 meter jika massa jenis air 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi 10 N/kg?

Pembahasan

Diketahui:
h = 2 m
ρ = 1.000 kg/m3
g = 10 N/kg

Ditanya:
P = ...?

Jawab:
P = ρ g h
   = 1.000 kg/m3 × 10 N/kg × 2 m
   = 20.000 N/m2
Jadi, tekanan dalam air kolam sedalam 2 m adalah 20.000 N/m2 = 20.000 Pa.

sumber: https://www.berpendidikan.com/2015/12/rumus-tekanan-hidrostatis-tekanan-pada-zat-cair-dan-bejana-berhubungan.html

Tekanan Zat Padat

TEKANAN ZAT PADAT 

Pada saat kita berjalan di atas tanah yang berlumpur jejak kaki kita akan tampak membekas lebih dalam jika dibandingkan dengan jejak kaki kita berjalan di tanah yang tak berlumpur. Gejala ini menunjukkan bahwa tekanan kaki kita pada tanah berlumpur lebih besar dibandindingkan tekanan kaki kita pada tanah yang tak berlumpur. Contoh lain dari peristiwa ini adalah pada waktu menancapkan paku runcing lebih mudah daripada paku tumpul dan dengan pisau yang tajam memudahkan kita memotong suatu benda.

Rumusan tekanan zat padat

Tekanan merupakan besarnya gaya tekan dibagi luas bidang tekan.

gambar kayu yang ditekan dengan gaya

Secara matematis tekanan zat padat dapat di rumuskan sebagai berikut ini :

dengan:
P = tekanan (N/m2)
F = gaya tekan (N)
A = luas bidang (m2)
Faktor – faktor yang mempengaruhi tekanan adalah besarnya gaya tekan dan luas bidang tekan.

SUMBER: http://alfigurufisika.blogspot.com/2012/09/kompetensi-dasar-menyelidiki-tekanan.html

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda tiap satuan luas bidang tekan.

Besar tekanan dapat ditulis dalam bentuk rumus berikut.

P=F/A

Keterangan:

P = tekanan (N/m2)

F = gaya tekan (N)

A = luas bidang tekan (m2)

Dalam SI satuan tekanan adalah pascal (Pa) atau N/m2.

Semakin besar gaya tekan, semakin besar tekanannya. Semakin luas bidang tekan, semakin kecil tekannya.

Dari rumus tersebut dapat diketahui bahwa:

1. Makin besar gaya tekan yang diberikan, makin kecil tekanan yang dihasiilkan
2. Makin kecil luas permukaan bidang tekan, makin besar tekanan yang dihasilkan.

Contoh menghitung besarnya tekanan, luas bidang tekan dan gaya yang bekerja pada benda:

Indah kalalo memiliki massa 50 kg pergi ke pasar dengan menggunakan sepatu hak lancip, jika tekanan yang indah berikan pada lantai 1500 N/m2, hitunglah berapa luas permukaan sepatu indah….!! (g = 10 m/s2 )

Jawab:

Pada penjelasan di awal, diberikan beberapa contoh penerapan konsep tekanan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini diberikan contoh lain penerapan konsep tekanan.

1. Kapak

Mata kapak dibuat tajam untuk memperbesar tekanan sehingga memudahkan tukang kayu dalam memotong atau membelah kayu. Orang yang memotong kayu dengan kapak yang tajam akan lebih sedikit mengeluarkan tenaganya daripada jika ia menggunakan kapak yang tumpul dengan gaya yang sama. Jadi, kapak yang baik adalah kapak yang mempunyai luas permukaan bidang yang kecil. Dalam bahasa sehari-hari luas permukaan kapak yang kecil disebut tajam.

2. Sirip Ikan

Sirip ikan yang lebar memungkinkan ikan bergerak dalam air karena memperoleh gaya dorong dari gerakan siripnya yang lebar. Sirip ini memberikan tekanan yang besar ke air ketika sirip tersebut digerakkan. Akibatnya, ikan memperoleh gaya dorong air sebagai reaksinya.

3. Sepatu Salju

Orang-orang yang hidup di daerah bersalju secara langsung atau tidak telah memanfaatkan konsep tekanan. Mereka membuat sepatu salju yang luas alasnya besar sehingga mampu memperkecil tekanan berat tubuhnya pada salju. Hal ini mempermudah mereka berjalan di atas salju.

SUMBER: https://sumadewiblog.wordpress.com/tekanan/tekanan-zat-padat/