Modul Tekanan SMP [PDF]

Citation preview

Ilmu Pengetahuan Alam Oleh : Syarifah S.Pd



(Tekanan Zat dan Penerapannya dalam Kehidupan sehari-hari)



Modul Pembelajaran 1



Kenapa Bisa?? Kenapa yah? Kalau musim hujan lebih nyaman memakai sepatu boot dibandingkan memakai sepatu hak tinggi? Karena pada saat musim hujan rata-rata permukaan tanah berlumpur dikarenakan air. Nah, dengan sepatu boot kamu dengan mudah melangkah dan tidak mudah terjebak masuk kedalam lumpur. Hal itu disebabkan karena sepatu boot memiliki permukaan pijakan yang lebih luas dari pada sepatu hak tinggi. Lah, dimana hubungan antara luas permukaan pijakan dengan mudah terjebak? Bukankah dengan semakin luas pijakan semakin banyak yang terjebak? Ngaak gitu!! Jadi gini, dengan luasnya pijakan sepatu maka sepatu tidak mudah terjebak masuk kedalam lumpur karena tekanan yang dimiliki kecil. Tujuan Pembelajaran :  Siswa mampu menjelaskan pengertian tekanan dengan benar.  Siswa mampu menyebutkan jenis-jenis tekanan dengan benar.  Siswa mampu memahami konsep rumus tekanan pada zat padat dan zat cair.  Siswa mampu memberikan contoh-contoh pengaplikasian tekanan di kehidupan seharihari.



2



Tekanan pada Zat



Tekanan Terbagi 3 Berdasarkan Jenis Zat-nya :



Coba kamu mengingat Kembali materi tentang Gerak o Tekanan pada Zat Padat Benda dan Makhluk Hidup di Lingkungan sekitar! Pada o Tekanan pada Zat Cair materi itu kamu beajar tentang gaya bukan? GayaTekanan o Tekanan pada Zat Gas adalah tarikan atau dorongan. adalah perbandingan antara Gaya dapat mengubah bentuk, arah, dan kecepatan jumlahbenda. gaya yang diberikan Nah, sesuai pengertian pada benda dengan luas tekanan dia sangat berhubungan dengan gaya permukaan benda. dan luas permukaan. Tekanan juga beragam loh, dan banyak kita temukan di lingkungan sekitar.



TEKANAN



3



A. TEKANAN pada zat padat Lihat gambar di bawah ini ! a. Gambar plastisin dengan koin yang vertikal b. Gambar plastisin dengan koin yang horizontal Coba pikirkan apabila kamu menekan koin diatas dengan kekuatan gaya yang sama koin yang manakah yang akan mendapatkan tekanan yang besar? Apakah yang vertikal atau yang horizontal? Untuk mengetahui jawabannya, kamu harus mengingat Kembali apa pengertian dari tekanan itu sendiri. Yap, tekanan itu perbandingan antara jumlah gaya yang diberikan dengan luas permukaan benda. Nah, dari situ kamu bisa menyimpulkan bahwa gaya sebanding dengan tekanan sedangkan luas permukaan berbanding terbalik dengan tekanan. Jadi, dapat dirumuskan secara matematis seperti berikut :



p=



F A



Keterangan : p = Tekanan (N/m2 atau Pa) F = Gaya (kg.m/s2 atau N) A = Luas permukaan (m2)



Nah, dari rumus kamu dapat simpulkan bahwa koin yang vertikal mendapat tekanan yang besar karena permukaannya sempit, sedangkan koin yang horizontal mendapat tekanan yang lebih kecil karena permukaannya yang luas. Tekanan pada zat padat sebenarnya banyak di sekeliling kita bukan hanya sebatas uang koin dan plastisin. Berikut adalah beberapa contoh pengaplikasian tekanan zat padat : o Mata kapak yang dibuat tajam ujungnya. Ujung yang tajam bertujuan untuk memperbesar tekanan agar memudahkan dalam membelah kayu. o Alas sepatu boot dibuat lebih lebar. Alas yang lebar memperkecil tekanan sehingga memudahkan berjalan diatas lumpur. o Bentuk kaki bebek lebar dan berselaput. Untuk memudahkan bebek berjalan di atas lumpur. 4



o Jarum dan paku dibuat runcing ujungnya. Untuk mempermudah menancap. o Sirip ikan. Sirip ikan lebar akan memungkinkan ikan bergerak bebas dan lincah karena memperoleh gaya dorong dari gerekan siripnya yang lebar.



ayo berlatih 1 Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Tuliskan pengertian tekanan dan jelaskan hubungannya dengan gaya & luas permukaan! 2. Diketahui sebuah kubus memiliki luas alas sebesar 1,5m2 kemudian diberikan gaya tekan sebesar 90N. Berapakah tekanan kubus tersebut (p)? 3. Tuliskan minimal 3 pengaplikasian tekanan zat padat disekitar tempat tinggalmu! Jawab :



5



B. Tekanan zat cair. Apakah kamu pernah berenang? Apakah kamu menyadari semakin jauh kamu berenang maka telingamu terasa tertekan atau semakin berat terasa untuk bergerak? Jangan heran dan takut itu semua merupakan gejala tekanan pada zat cair atau lebih tepatnya tekanan hidrostatis. Tekanan pada zat cair ada beberapa macam ayo!! kita bahas bersama : o Tekanan Hidrostatis Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidnag tekan, pada kedalaman tertentu. Jadi, semakin dalam massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Hal ini tetap berhubungan dengan tekanan pada zat padat yang merupakan gaya per satuan waktu. Pada zat cair, gaya (F) disebabkan oleh berat zat cair (w) yang berada diatas benda ,sehingga :



ph= ρ. g . h



Keterangan : Ph = Tekanan hidrostatis (N/m2 atau Pa) 2 ρ = Massa jenis zat (kg/m ) g = Percepatan gravitasi (10m/s2) / (9,8m/s2)



h = Tinggi zat cair (m) Tekanan hidrostatis ini banyak kita temukan di ligkungan sekitar kita seperti beberapa dibawah ini :  Lubang kuras bak mandi diletakkan di paling bawah.  Bagian dasar bendungan dibuat lebih tebal dibandingkan bagian atas (untuk menahan tekanan).  Semakin dalam menyelam, telinga akan semakin sakit.  Pengecekan tekanan darah sebelum pemasangan infus (agar mengalir, tekanan darah harus lebih rendah dari tekanan infus). 6



o Hukum Archimedes Hukum Archimedes ditemukan oleh ilmuan Yunani yang bernama Archimedes. Hukum ini menjelaskan hubungan gaya berat dan gaya ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam air. Akibat adanya gaya angkat ke atas (gaya apung), benda yang ada didalam zat cair beratnya akan berkurang. Sehingga benda yang diangkat dalam air akan terasa lebih ringan dibandingankan ketika diangkat di darat. Bunyi Hukum Archimedes yaitu: “ Suatu benda yang dicelupkan Sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.” Secara matematis :



F a=ρ . g . V



Keterangan : Fa = Gaya ke atas (kg.m/s2 atau N) 2 ρ = Massa jenis zat (kg/m ) g = Percepatan gravitasi (10m/s2) / (9,8m/s2)



V = Volume (m3) Nah, hukum archimedes itu menyebabkan 3 posisi benda dalam zat cair yaitu tenggelam, melayang, terapung. Hmm, pasti kamu bingung kenapa bisa ada 3 posisi benda dalam zat cair berikut ini penjelasannya: Keadaan Benda Tenggelam



Gambar



Pengertian “Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair lebih kecil dari massa jenis benda.”



Syarat benda ρcairan < ρbenda



Melayang



“Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair sama dengan massa jenis benda.”



ρcairan =ρbenda



Terapung



“Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair lebih besar dari massa jenis benda.”



ρcairan > ρbenda



Tekanan archimedes ini banyak kita temukan di ligkungan sekitar kita seperti beberapa dibawah ini : 7



 Kapal Selam. Kapal selam mampu mengatur massa jenisnya di dalam air agar bisa menyelam, melayang dan mengapung di permukaan air dengan cara mengeluarkan atau memasukkan air untuk mengurangi atau menambahkan massanya.  Balon Udara. Penerapan Hukum Archimedes juga berlaku pada benda jenis gas yaitu pada balon udara. Agar dapat melayang di udara, balon udara diisi dengan gas yang memiliki massa jenis lebih kecil daripada massa jenis udara di atmosfer.  Kapal Laut. Kapal laut biasanya terbuat dari baja atau besi, tetapi dapat mengapung di atas laut. Mengapa demikian? Hal ini karena gaya angkat kapal sebanding dengan berat kapal. Kapal laut memiliki bentuk berongga sehingga volume air yang dipindahkan lenih besar dan gaya angkat ke atas lebih besar juga. o Hukum Pascal Hukum Pascal adalah salah satu hukum Fisika yang berlaku di dalam fluida statis. Hukum ini dirumuskan oleh ilmuwan asal Perancis, yaitu Blaise Pascal. Hukum Pascal menyatakan bahwa “tekanan yang diberikan pada suatu fluida di ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah”.  Secara matematis dirumuskan sebagai berikut : Teori ini lah yang kemudian dikembangkan menjadi berbagai macam hal. Supaya lebih gampang, kita akan menggambarkannya dalam sebuah bejana tertutup. Seperti gambar dibawah ini :



8



Tekanan pascal ini banyak kita temukan di ligkungan sekitar kita seperti beberapa dibawah ini :  Dongkrak hidrolik. Dengan memanfaatkan Hukum Pascal, dongkrak hidrolik tetap bisa mengangkat bagian mobil yang jauh lebih besar. Prinsip kerja dongkrak hidrolik sama dengan pembahasan pada gambar sebelumnya. Kamu misalkan saja benda di piston 2 adalah mobil.  Mesin hidrolik. Pada prinsipnya, mesin hidrolik sama dengan dongkrak hidrolik. Hanya saja, mesin hidrolik memiliki ukuran penampang piston lebih besar karena digunakan untuk mengangkat mobil secara keseluruhan. Contoh mesin hidrolik bisa kamu temukan di tempat cucian mobil dan bengkel-bengkel mobil skala besar.  Rem hidrolik. Rem hidrolik bisa ditemukan di mobil. Untuk menghentikan laju mobil yang sedang bergerak, kamu cukup menginjak rem dengan gaya yang cukup kecil. Prinsip kerja rem hidrolik adalah saat kamu menginjak pedal rem, gaya akan diteruskan melalui minyak menuju rem. Nah, rem itu akan menjepit velg mobil untuk kemudian berhenti.



ayo berlatih 2 Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan benar! 9



1. Jelaskan secara singkat 3 macam tekanan pada zat cair! 2. Tuliskan 3 posisi benda dalam zat cair menurut Hukum Archimedes! 3. Kerjakanlah soal dibawah ini dengan benar dan tuliskan penyelesaiannya! a) Sebuah mobil yang beratnya 9.000 N diangkat dengan mesin hidrolik. Jika luas penampang kecil 0,05m2 dan luas penampang besar 0,02 m2, berapakah besarnya gaya yang harus diberikan pada penampang kecil mesin tersebut? b) Sebuah benda dicelupkan ke dalam minyak yang massa jenisnya 0,8 g/cm3. Ternyata, 25% volume benda terapung di atas permukaan minyak. Tentukan massa jenis benda tersebut! c)



Pada gambar di atas, berapa ketinggian (h) jika diketahui tekanan pada titik ukur P2 sebesar 2 x 105 Pa? 4. Hubungkan gambar berikut ini dengan hukum yang berlaku di dalamnya :



10



Hukum Archimedes



Hukum Pascal



Hukum Archimedes



Hukum Hidrostatis



C. Tekanan zat gas 11



12