STANDAR KOMPETENSI : Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari
KOMPETENSI DASAR Menyelidiki tekanan pada benda padat, cair, dan gas serta penerapannya dalam kehidupan seharihari
Tujuan pembelajaran : 1. 2. 3.
4.
5. 6.
Menemukan hubungan antara gaya, tekanan, dan luas daerah yang dikenai gaya. Menerapkan konsep bejana berhubungan dalam kehdupan sehari-hari. Mendeskripsikan hukum Paskal dan hukum Archimides melalui percobaan sederhana serta penerapan dalam kehdupan sehari-hari. Menunjukan beberapa produk tehnologi dalam kehidupan sehari-hari sehubungan dengan konsep benda terapung, melayang, dan tenggelam. Menjelaskan hubungan antara ketinggian tempat dengan tekanan udara. Melakukan percobaan yang dapat menunjukan tekanan atmosfir.
Mengapa telapak kaki gajah lebar ?
BILA KEDUA PAKU INI DI TEKAN PADA SEBUAH PAPAN DENGAN GAYA YANG SAMA BESAR, MANAKAH YANG TEKANAN LEBIH BESAR ?
A
B
Perhatikan gambar berikut :
Alat tersebut dapat mengangkat mobil yang berat, mengapa ?
Pengertian tekanan : adalah gaya yang bekerja pada benda untuk tiap satu satuan luas penampang. Dimana gaya yang bekerja adalah tegak lurus
TEKANAN PADA ZAT PADAT Tekanan dapat dihitung dengan rumus :
F P = A
P = tekanan ( N/m2 atau Paskal = Pa ) F = gaya tekan ( N ) A = Luas permukaan tempat gaya bekerja ( m2 )
Contoh soal : 1.
Seekor gajah beratnya 4.000 N, berdiri dengan satu kaki yang luas telapak kakinya 10 m2. Berapa tekanan yang dilakukan gajah terhadap tanah ? Diket ; F = 4.000 N A = 10 m2 Dit : P = …. ? Jawab F 4.000 N P= = A 10 m2 P = 400 Pa
Jadi tekanan satu kaki gajah Sebesar 400 Pa
TEKANAN PADA ZAT CAIR
Air memancar karena tekanan
Tekanan Hidrostatis yaitu tekanan yang dilakukan zat cair yang diam di dalam suatu tempat pada kedalaman tertentu. Tekanan hidrostatis tergantung 1. Ketinggian zat cair 2. Massa jenis zat cair 3. Percepatan gravitasi Tekanan pada zat cair dapat dihitung dengan rumus
P=ρxgxh
Dimana : P = Tekanan hidrostais ( N/m2 atau Pa ) ρ = Massa jenis zat cair ( kg/m3 ) g = Percepatan gravitasi bumi ( m/s2 ) h = Kedalaman ( m )
A. Bejana berhubungan
Permukaan zat cair yang tidak bergerak dalam suatu bejana atau bejana berhubungan selalu terletak dalam bidang datar, disebut HUKUM BEJANA BERHUBUNGAN
HUKUM BEJANA BERHUBUNGAN TIDAK BERLAKU BILA : 1.
2. 3.
Bejana diisi dua atau lebih zat cair yang berbeda Tekanan udara pada bejana tidak sama Pada bejana terdapat pipa kapiler
minyak Berdasarkan gambar disamping
h1 P1
h2 P2
P1 = P 2 ρ1.g.h1 = ρ2.g.h2
ρ1.h1 = ρ2.h2 Dimana : ρ1 = massa jenis zat pertama ( minyak ) ρ2 = massa jenis zat kedua ( air ) h1 = Ketinggian zat pertama h2 = ketinggian zat kedua P1= Tekanan pada zat pertama P2 = Tekanan pada zat kedua
B. HUKUM PASCAL
Yaitu tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan kesegala arah dan sama besar
Prinsip hukum Pascal digunakan pada alat tehnik seperti :
1. 2. 3. 4. 5.
Dongkrak hidrolik Mesin hidrolik pengangkat mobil Pompa hidrolik ban sepeda Mesin pengepres hidrolik Rem piringan hidrolik
F1
A1
A2 F2
P1 = P2 F1 F2 ---- = ----A1 A2
minyak
DIMANA ; P1, P2 = Tekanan pada pipa 1 dan 2 F1 , F2 = Gaya yg bekerja pada pipa 1 dan pipa 2 A1 , A2 = Luas penampang pipa 1 dan pipa 2
C. HUKUM ARCHIMIDES
Adalah sebuah benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya pada zat cair akan mengalami gaya keatas yang sama besarnya dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut. Gaya keatas oleh zat cair dikenal dengan gaya Archimides,
Percobaan
Secara sederhana hukum archimides dapat ditulis : Gaya archimides = berat zat cair yang dipindahkan FA = Wc FA = mc . g Karena mc = ρc. Vc Maka FA = ρc. Vc. g
Dimana : FA = gaya archimides ( N ) ρc = massa jenis zat cair ( kg/m3 ) Vc = Volume zat cair yang dipindahkan ( m3 ) g = Percepatan gravitasi bumi ( m/s2 )
Terapung, melayang, dan tengelam
Penerapan hukum archimides 1.
2. 3. 4. 5. 6.
Hidrometer adalah alat untuk mengukur massa jenis zat cair Kapal laut Kapal selam Galangan kapal Jembatan ponton Balon udara
TEKANAN PADA GAS / UDARA Bumi diselimuti oleh lapisan udara
yang disebut Atmosfer. Atmosfer terentang Dari permukaan bumi sampai ketinggian lebih kurang 800 km di atasnya.
Alat untuk mengukur untuk mengukur tekanan udara disebut BAROMETER PERCOBAAN TORRICELLI
76 cm
Air raksa
Tabung kaca sepanjang 1 m diisi air raksa sampai penuh, kemudian ujung yang terbuka ditutup dengan jari. Selanjutnya ujung tersebut dibalik dengan cepat dan dimasukan kedalam bejana yang berisi air raksa. Dalam percobaan tersubut diketahui bahwa tinggi air raksa dalam tabung 76 cm dan ruang tabung bagian atas merupakan ruang hampa. Karena percobaan itu dilakukan diatas permukaan air laut, dapat disimpulkan bahwa tekanan air raksa setinggi 76 cmHg sama dengan 1 atmosfer ( atm )
TELAH DIKETAHUI TEKANAN PADA ZAT CAIR DAPAT DIHITUNG DENGAN RUMUS :
P=ρxgxh ρ air raksa = 13,6 g/cm3 = 13.600 kg/m3 g
= 9,8 N/kg ( m/s2 )
h air raksa = 76 cm = 0.76 m P = 13.600 kg/m3 x 9,8 N/kg x 0,76 m = 101,300 N/m2 ( dibulatkan ) = 101.000 pa Dalam meteorologi, satuan tekanan yang sering digunakan adalah bar. Satu bar didefinisikan sama dengan 100.000 pa
Hubungan tinggi tempat dan tekanan udara h = ( bar – p ) 100 m Dimana : h
= tinggi suatu tempat ( m )
P
= tekanan udara suatu tempat ( cmHg )
bar = sikap barometer = 76 cmHg
TEKANAN GAS DALAM RUANG TERTUTUP Manometer adalah alat untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup Jika tabung A dihubungkan keruang gas, gas melakukan tekanan terhadap permukaan zat cair dalam tabung A. Akibatnya permukaan zat cair dalam tabung A turun dan permukaan zat cair pada tabung B naik. Selisih ketinggian zat cair ( raksa ) itulah yang menunjukan besar tekanan gas gas dalam ruang.
Tek. atmosfer
h B A
P gas = tekanan gas
P gas = bar + h
bar
= tekanan udara luar ( cmHg )
h
= selisih tinggi raksa ( cm )
Siswa donals
Selisih ketinggian raksa sulit sulit diukur dengan teliti karena terlalu kecil. Oleh karena itu raksa dapat diganti dengan air Dengan demikian tekanan gas untuk manometer air menjadi : h’ P gas = ( bar + ----- ) cmHg 13,6
h’ = selisih ketinggian air ( cm )
Hukum Boyle Adalah hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup menghasilkan bilangan yang tetap. Secara matematis dapat ditulis : P.V = C atau P1.V1 = P2.V2
Dimana : P = tekanan gas ( Pa ) V = Volume gas ( m3 ) C = Bilangan konstanta P1 = tekanan gas mula-mula P2 = tekanan gas akhir V1 = Volume gas mula-mula V2 = Volume gas akhir
Penerapan Hukum Boyle seperti : 1.
2. 3.
Pompa tekan Pompa hisap Pompa hisap-tekan
