Senin, 17 Juni 2013

Bahan Ajar Tekanan



BAHAN AJAR
TEKANAN

Standar Kompetensi :
5.   Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari.
Kompetensi Dasar :
5.5.  Menyelidiki tekanan pada benda padat, cair, dan gas serta penerapannya
Indikator Pembelajaran :
1.             Menemukan hubungan antara gaya, tekanan, dan luas daerah yang dikenai gaya melalui percobaan
2.             Mengaplikasikan prinsip bejana berhubungan dalam kehidupan sehari-hari
3.             Mendeskripsikan hukum Pascal melalui percobaan sederhana serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
Tujuan pembelajaran :
1.             Menjelaskan pengertian tekanan.
2.             Menyelidiki kaitan antara luas permukaan benda dengan tekanan.
3.             Menyelidiki kaitan antara massa benda dengan tekanan.
4.             Menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan.
5.             Menghitung besarnya tekanan yang diberikan suatu benda.
6.             Menjelaskan aplikasi konsep tekanan dalam kehidupan sehari-hari.
7.             Menjelaskan tekanan dalam zat cair.
8.             Mengamati sifat tekanan dalam zat cair.
9.             Menyebutkan sifat-sifat tekanan dalam zat cair.
10.         Menentukan tekanan zat cair.
11.         Mengamati posisi permukaan zat cair dalam bejana berhubungan.
12.         Menjelaskan pemanfaatan sifat permukaan zat cair yang selalu mendatar dalam kehidupan sehari-hari.
13.         Mengamati tinggi permukaan zat cair dalam pipa U.
14.         Menjelaskan hubungan antara massa jenis dan tinggi zat cair dalam pipa U.
15.         Menyebutkan bunyi hukum Pascal.
16.         Menjelaskan prinsip mesin penghasil gaya hidrolik.
17.         Menyebutkan peralatan yang menggunakan prinsip mesin penghasil gaya hidrolik.

TEKANAN
Pernakah kalian merasakan tekanan? Untuk mencoba merasakannya, kalian coba tekankan belpoin pada telapak tanganmu secara tegaka lurus, bedakah rasa tekanan dengan menggunakan bagian runcingnya dengan bagian kepala belpoin?
Tekanan juga dapat kalian rasakan tanpa sengaja, misalnya ketika naik bus. Pada saat naik bus kota yang berdesak-desakan, kaki kita sering terinjak. Mana yang lebih sakit, terinjak seseorang yang memakai sepatu berhak tinggi atau terinjak seseorang yang memakai sandal? Kaki terinjak berarti menerima tekanan.
A.            Tekanan pada Benda Padat
Kita ketahui bahwa semakin besar berat massa benda, maka semakin besar tekanannya. Semakin kecil luas permukaan suatu benda, semakin besar tekanannya.
Besar gaya tekan benda pada kegiatan diatas, sama dengan gaya berat benda tersebut :
F= w = m.g      keterangan:
                        w = gaya berat (N)
                        m = massa benda (kg)
                        g = percepatan gravitasi(m/s
2)
Setiap benda padat yang mempunyai gaya akan memberikan tekanan pada tempatnya sebesar gaya tiap satuan luas.
F
A
 










Misalkan, kita menjatuhkan sebuah balok pada tanah yang lembek, balok tersebut akan meninggalkan bekas pada tanah. Bekas tersebut akan makin dalam jika balok dijatuhkan dari tempat yang lebih tinggi.  Bekas tersebut menunjukkan bahwa tanah tertekan oleh balok yang jatuh. Tekanan tersebut makin besar jika balok dijatuhkan dari tempat yang lebih tinggi. Besarnya tekanan pada balok sebanding dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas alas. Hal itu dirumuskan :
P = tekanan (N/m  atau pascal = Pa)
F = gaya tekan (N)
A = luas permukaan tempat gaya bekerja (m2)

Penurunan rumus :
·             atau Pascal (Pa)        
·          

Besarnya tekanan sebanding dengan besarnya gaya dan berbanding terbalik dengan luas bidang tekannya. Ini berarti semakin besar gayanya semakin besar tekanannya, semakin luas bidang tekannya, semakin kecil tekanannya.
Berdasarkan uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa tekanan suatu benda merupakan hasil bagi gaya tekan dengan luas permukaan tempat gaya tersebut bekerja.
Satuan tekanan dalam Sistem Internasional adalah N/m2. Satu Pascal tekanan adalah suatu gaya sebesar satu Newton per meter persegi.
Bila zat padat seperti balok diberi gaya dari atas akan memberikan tekanan. Pada tekanan zat padat berlaku :
a.         Bila balok yang sama ditekan pada tanah yang lembek akan lebih besar tekanannya atau akan lebih dalam tekanannya disbanding ditanah yang tidak lembek.
b.         Semakin besar luas alas bidang tekannya, maka tekanannya makin kecil.
c.         Semakin kecil luas alas bidang tekannya, maka tekanannya makin besar.

a)        Contoh soal
1.             Benda yang luas alasnya 50 cm2 diberi gaya 10 N, maka berapa tekanannya?
Diketahui         : A = 50 cm = 0,005 m2
                                                                            F = 10 N
Ditanya             : P = . . . ?
Jawab              :
2.             Kubus kayu panjang sisinya 80 cm diletakkan diatas lantai. Jika massa balok kayu tersebut 32 kg, berapakah tekanan yang dialami lantai?
Diketahui         : m = 20 kg                              g = 10 m/s2
                                      Panjang sisi = 80 cm  
Ditanya            :  P = . . . ?
Jawab :   A = s x s
                                     = 80 x 80
      = 6.400 cm2  = 0,64 m2
     w = m x g = 32 kg x 10 m/s2 = 320 N


3.             Gaya berat balok dibawah ini 400 N. Berapa tekanan balok tersebut?
Diketahui         : F = 400 N
                                      A = p x l = 1,5 m  x  1,2 m = 1,8 m2
0,5  m
1,2 m
1,5 m
 
Ditanya            :  P = . . . ?
Jawab :  N/m2




Jadi, tekanan balok adalah 222,2 N/m2

b)     Penerapan konsep tekanan zat padat
a.        Kapak
Mata kapak dibuat tajam untu memperbesar tekanan sehingga memudahkan tukag kayu dalam memotong atau membelah kayu.
b.        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.

c.         Sepatu salju
Orang-orang yang hidup didaerah bersalju membuat salju yang luas alasnya besar sehingga mampu memperkecil tekanan berat tubuhnya pada salju
d.        Paku yang tajam
Paku yang tajam akan lebih dalam menancapnya bila dibandingkan dengan paku tumpul, karena paku tajam luas alasnya kecil berarti tekanannya besar, sedangkan pada paku tumpulluas alasnya besar sehingga tekanannya kecil.
e.        Pisau tajam
Pisau yang tajam lebih mudah mengupas atau memotong benda dari pada pisau yang tumpul.
f.          Kaki itik
Kaki itik dapat berjalan ditanah limpur dan tidak terpeleset, karena kaki itik luas alasnya besar, sehingga tekanannya kecil dan akibatnya tekanan kecil dapat memperlancar jalannya.



B.             Tekanan pada Zat Cair
     Setiap benda dipermukaan bumi mendapat pengaruh gravitasi bumi. Dengan kata lain, setiap benda di permukaan bumi mempunyai berat. Demikian juga halnya pada zat cair. Itulah sebabnya, secara alami zat cair selalu mengalir ketempat yang lebih rendah.

a)             Tekanan Hydrostatis
A
C
B
A
C
B
 








Dari gambar diatas diketahui bahwa lubang paling bawah memancarkan air paling jauh. Hal itu menunjukkan bahwa tekanan air dipengaruhi oleh kedalamannya. Jadi tekanan hidrostatik adalah tekanan pada zat cair yang terjadi karena  kedalamannya.
Tekanan hidrostatik (Ph) dapat dirumuskan  :
Keterangan :
P = tekanan (N/m2)
massa jenis (Kg/m3)
g = gravitasi Bumi (N/kg)
h = ketinggian zat cair (m)

 
                        Ph =  x g  x  h 






Pada rumus diatas dapat disimpulkan bahwa tekanan dalam zat cair hanya bergantung pada jenis dan kedalaman zat cair, tidak bergantung pada bentuk wadahnya (asalkan wadahnya terbuka). Berdasarkan rumus di atas dapat diketahui bahwa makin ke dalam dari permukaan air tekanan hidrostatis makin besar. Itulah sebabnya, dinding bendungan air pada bagian bawah dibuat lebih tebal daripada bagian atasnya.
Sejumlah air yang berada dalam bejana mempunyai berat tertentu. Selain itu, air pada bagian atas berusaha untuk mengalir ketempat yang lebih rendah. Akibatnya, dasar dan dinding bejana mendapat tekanan air. Tekanan itu akan makin besar jika air yang ada dalam bejana itu makin banyak. Hal itu menunjukkan bahwa di dalam air (Zat Cair) terdapat tekanan. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan.
Tekanan zat cair dipengaruhi oleh kedalaman, semakin dalam airnya tekanan zat cair makin besar. Untuk mengetahui besarnya tekanan hidrostatik dapat dikeahui dengan alat Harlt. Berdasarkan alat Harlt, bahwa tekanan hidrostatik dipengaruhi oleh faktor :
ü   Massa jenis zat cair
ü   Gravitasi
ü   Kedalaman zat cair


b)            Hukum Utama Hidrostatis :
1.        Zat cair mempunyai tekanan yang besarnya tergantung pada kedalamn dan berat jenis zat cair  itu
2.        Semakin dalam,tekanan zat cair semakin besar.
3.        Pada kedalaman yanga sama, tekanan zat cair itu sama besar dan bekerja kesemua arah.
c)             Penerapan hukum utama hidrostatis
Pada konstruksi bendungan, yaitu semakin ke bawah, bendungan dibuat semakin tebal/kuat karena semakin dalam air, maka tekanannya semakin besar, maka pada bendungan dibuat dengan lebih tebal di dasarnya dari pada di bagian atasnya, agar bendunngan atau dam itu dapat menahan atau ada kekuatan untuk menahan tekanan air.

Contoh soal
1.             Sebuah kolam berisi air dengan massa jenis 1.000 Kg/m3. Jika gravitasi bumi 10 N/kg. Berapakah besar tekanan air , jika ketinggian airnya 1,5 m dari permukaan air?
Diketahui     : 1.000 kg/m3
                                        g =  10 N/kg
                                       h = kedalaman zat cair (m)
  Ditanya          :  Pl = . . . ?
  Jawab            :  Ph =
                                           = 1.000 kg/m3 x 9,8 N/kg x 1,5 m
                                        = 14.700 N/m2
Jadi, tekanan air adalah 14.700 N/m2.
2.             Suatu kolam renang dengan kedalaman 2 m diisi penuh air ( 1.000 kg/m3). Jika percepatan grvitasi ditempat itu 10 m/s2, tentukan besar tekanan hidrostatissuatu titik yang terletak 40 cm dari dasar kolam.

Penyelesaian
Diketahui    : 1.000 kg/m3
                                      G = 10 m/s2
                                    h = 2 m – 40 m = 1,6 m
   Ditanya         : P = . . . ?
   Jawab           : P  =
                                                     = 1.000 kg/m3 x 10 m/s2 x 1,6 m
                                                     = 16. 000 N/m2
Jadi, tekanan hidrostatisnya adalah 16.000 N/m2.

d)     Hukum –Hukum Dasar yang berkaitan dengan Tekana pada Zat Cair
Hukum –Hukum Dasar yang berkaitan dengan Tekana pada Zat Cair antara lain :
v    Bejana berhubungan
Jika kita menuangkan air dalam bejana yang posisinya mendatar, posisi air didalamnya datar. Jika bejana tersebut kita miringkan, bentuk permukaan air didalamnya tetap datar dengan ketinggian yang sama. Demikian pula yang terjadi pada bejana berhubungan yang bentuknya tidak teratur (sembarang).
Namun apabila bejana berhubungan diisi dengan zat cair tidak sejenis, maka bentuk permukaan zat cair tetap datar, ketinggiannya tidak sama.
Prinsip bejana berhubungan tidak berlaku apabila :
1.        Diisi dua atau lebih jenis zat cair
2.        tekanan pada bejana tidaka sama, misalnya karena ditutup pada saat pengisisan
3.        terdapat pipa kapiler
4.        bejana ditiup/digoyang-goyang.

air
 





Sifat permukaan zat cair yang selalu mendatar dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari.
1.         Waterpass digunakan ketika memasang ubin untuk mengetahui permukaan lantai mendatar atau tidak.
2.        Pancuran teko tidak boleh rendah dari pada tutpnya. Hal ini untuk menghindari tumpahnya air melalui pancuran teko.
3.        Menara penampung air dibuat tinggi agar dapat mengalir ke pipa-pipa yang lebih rendah.

Pada bagian sebelumnya sudah diketahui bahwa hukum bejana berhubungan tidak berlaku jika bejana diisi dua zat cair yang berbeda. Pada gambar dibawah, sebuah bejana berbentuk U, diisi dengan zat cair yang berlainan, yakni air dan sedikit minyak, maka ketinggian permukaan zat akan berbeda. Namun, tekanan zat cair pada kedalaman yang sama adlah sama besar.
minyak
P2
P1
h2
air
h1
Bidang batas
Perbedaan ketinggian itu bisa dihitung dengan rumus :
                                                                                               
                                                                                            
                                                                                              

                                                                                    keterangan :
P1 = tekanan di titik 1 (minyak)
                                                                                                P2 = tekanan dititik 2 (air)
                                                                                                 massa jenis zat cair 1 (minyak)
                                                                                                massa jenis zat cair 2 (air)
v    Hukum Archimedes
Ahli Fisika yang bernama Archimedes mempelajari hal ini dengan cara memasukkan dirinya pada bak mandi. Ternyata, ia memperoleh hasil yang sama dengan hasil percobaanmu, yakni beratnya menjadi lebih ringan ketika di dalam air. Gaya ini disebut gaya apung atau gaya ke atas (FA).  Hukum Archimedes yang menyatakan bahwa apabila suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, baik sebagian atau seluruhnya, benda akan mendapat gaya apung (gaya ke atas) yang besarnya sama dengan berat zat cair yang didesaknya (dipindahkan) oleh benda tersebut. Secara matematis ditulis sebagai berikut.

a.             Mengapung, Melayang, dan Tenggelam
1.         Benda terapung jika massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair
2.         Benda melayang jika massa jenis benda sama besar dengan massa jenis zat cair.
3.         Benda tenggelam jika massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair.

b.            Pengaruh Massa Jenis terhadap Gaya Apung
Faktor lain yang memengaruhi keadaan-keadaan tersebut yaitu massa jenis benda. Pada keadaan terapung, selain karena pengaruh gaya apung Fa yang sama dengan berat benda, pengaruh massa jenis pun memungkinkan suatu benda terapung. Massa jenis benda yang lebih kecil daripada massa jenis cairan, memungkinkan benda tersebut mengapung di permukaan cairan.
Pada keadaan melayang, gaya apung Fa sama dengan w benda. Ini sama dengan gaya apung yang terjadi pada keadaan terapung. Tetapi, pada keadaan melayang, massa jenis suatu benda adalah sama dengan massa jenis zat cair. Pada keadaan tenggelam, gaya apung Fa lebih kecil daripada w. Jika diamati dari massa jenis benda, massa jenis benda yang tenggelam lebih besar daripada massa jenis zat cair. Agar lebih jelas, perhatikan


c.             Konsep Benda Terapung, Melayang, dan Tenggelam dalam Teknologi
Berikut konsep terapung, melayang dan tenggelam dalam teknologi yang ada dalam kehidupan sehari-hari.
1)      Kapal Laut
Di awal pembahasan Hukum Archimedes telah sedikit disinggung mengapa kapal laut dapat mengapung di air. Badan kapal laut mempunyai rongga udara. Karena rongga udara ini, volume air laut yang dipindahkan oleh kapal tersebut cukup besar sehingga sesuai prinsip Archimedes, kapal laut mendapatkan gaya apung yang cukup besar untuk menahan bobot kapal sehingga kapal dapat mengapung di permukaan air. Kapal sangat penting untuk transportasi.

2)      Kapal Selam
Jika kapal laut hanya dapat mengapung di permukaan air, maka kapal selam, selain dapat mengapung, dapat juga melayang dan tenggelam di dalam air laut. Karena kemampuannya tersebut, kapal selam sangat cocok digunakan dalam bidang militer dan penelitian. Bentuk badan kapal selam dirancang agar dapat mengapung, melayang, dan tenggelam dalam air.
ketika kapal selam sedang mengapung, melayang, dan tenggelam! Badan kapal selam mempunyai rongga udara yang berfungsi sebagai tempat masuk dan keluarnya air atau udara. Rongga ini terletak di lambung kapal. Rongga tersebut dilengkapi dengan katup pada bagian atas dan bawahnya. Ketika mengapung, rongga terisi dengan udara sehingga volume air yang dipindahkan sama dengan berat kapal. Sesuai dengan prinsip Archimedes, kapal selam akan mengapung. Ketika rongga katup atas dan katup bawah pada rongga kapal selam dibuka, maka udara dalam rongga keluar atau air masuk mengisi rongga tersebut. Akibatnya, kapal mulai tenggelam.
Katup akan ditutup jika kapal selam telah mencapai kedalaman yang diinginkan. Dalam keadaan ini, kapal selam dalam keadaan melayang. Jika katup udara pada rongga dibuka kembali maka volume air dalam rongga akan bertambah sehingga kapal selam akan tenggelam. Jika kapal selam akan muncul ke permukaan dari keadaan tenggelam, air dalam rongga dipompa keluar sehingga rongga hanya terisi udara. Dengan demikian, kapal selam akan mengalami gaya apung yang dapat menyamai berat kapal selam. Akibatnya, kapal selama akan naik ke permukaan dan mengapung.

3)      Jembatan Ponton
Peristiwa mengapung suatu benda karena memiliki rongga udara dimanfaatkan untuk membuat jembatan yang terbuat dari drum-drum berongga yang dijajarkan melintang aliran sungai. Volume air yang dipindahkan menghasilkan gaya apung yang mampu menahan berat drum itu sendiri dan benda-benda yang melintas di atasnya. Setiap drum penyusun jembatan ini harus tertutup agar air tidak dapat masuk ke dalamnya.

4)      Hidrometer
Hidrometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis suatu zat cair. Cara penggunaan alat ini adalah sebagai berikut. Hidrometer dimasukkan ke dalam zat cair yang akan ditentukan massa jenisnya. Karena alat ini mempunyai rongga udara maka alat ini akan mengapung. Telah disinggung sebelumnya, peristiwa tenggelam dipengaruhi oleh massa jenis zat cair. Jika massa jenis zat cair tempat hidrometer diletakkan besar, ketinggian tabung hidrometer yang muncul semakin besar dan sebaliknya. Hidrometer sering digunakan untuk keperluan penelitian di bidang kimia.

v    Hukum Pascal
Jika sebuah kantong plastikyang berisi air dilubangi dengan jarum di beberapa tempat, air akan memancar keluar. Pancaran tersebut akan makin kuat jika bagian atas plastik ditekan (diperas). Hal itu menunjukkan bahwa tekanan tersebut diteruskan kesegala arah dalam air. Pernyataan tersebut terbukti dengan pancaran air yang makin luar.
Sebuah bejana berhubungan mempunyai luas penampang masing-masing A1 dan A2. Bejana tersebut berisi zat cair dan ditutup oleh pengisap. Jika kita memberikan gaya F1 pada pengisap 1 maka akan mengahsilkan tekanan. Tekanan yang dihasilkan akan diteruskan kesegala arah oleh zat cair yang berbeda pada tabung atau bejana tertutup tersebut. Bila tekanan itu dikerjakan pada penampang 2, maka kan menghasilkan gaya sebesar  F2.
Pernyataan diatas pertama kali dikemukakan oleh Blaise Pascal. Setelah melakukan percobaan dengan alat penyemprot (penyemprot pascal) dia menyatakan bahwa “Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang  tertutup diteruskan ke segala arah sama besar” yang dikenal sebagai Hukum Pascal.





F1
F2
A1
 


                       



            Berdasarkan Hukum Pascal, tekanan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Hal itu berarti tekanan di penampang 1 sama dengan tekanan di penampang 2 sehingga diperoleh :
                  
Keterangan :
F1 = gaya pada penampang A1 (N)
F2 = gaya pada penampang A2 (N)
A1 = luas penampang 1 (m2)
A2 = luas penampang 2 (m2)
                  

Alat-alat yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari yang bekerja berdasarkan hukum pascal adalah :
a.             Dongkrak Hidrolik
Dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat beban berat dengan gaya kecil. Dongkrak hidrolik merupakan salah satu aplikasi sederhana dari Hukum Pascal. Berikut ini prinsip kerja dongkrak hidrolik. Saat pengisap kecil diberi gaya tekan, gaya tersebut akan diteruskan oleh fluida (minyak) yang terdapat di dalam pompa. Akibatnya, minyak dalam dongkrak akan menghasilkan gaya angkat pada pengisap besar dan dapat mengangkat beban di atasnya.
Biasanya digunakan untuk mengangkat beban yang sangat berat misalnya mengangkat(menahan) mobil saat penggantian ban.

b.             Alat pengangkat mobil
Alat pengangkat mobil banyak kita jumpai pada bengkel-bengkel mobil yang besar.
Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil Mesin hidrolik pengangkat mobil ini memiliki prinsip yang sama dengan dongkrak hidrolik. Perbedaannya terletak pada perbandingan luas penampang pengisap yang digunakan. Pada mesin pengangkat mobil, perbandingan antara luas penampang kedua pengisap sangat besar sehingga gaya angkat yang dihasilkan pada pipa berpenampang besar dan dapat digunakan untuk mengangkat mobil.

c.             Rem Hidrolik
Rem Hidrolik Rem hidrolik digunakan pada mobil. Ketika Anda menekan pedal rem, gaya yang Anda berikan pada pedal akan diteruskan ke silinder utama yang berisi minyak rem. Selanjutnya, minyak rem tersebut akan menekan bantalan rem yang dihubungkan pada sebuah piringan logam sehingga timbul gesekan antara bantalan rem dengan piringan logam. Gaya gesek ini akhirnya akan menghentikan putaran roda.

e)      Contoh Soal :
1.                  Sebuah bejana berhubungan diisi air. Luas penampang 1 (A1) = 20 cm2 dan luas penampang 2 (A2) = 200 cm2. Jika penampang 1 ditekan gaya 10 N, berapakah gaya tekan pada penampang 2?
Penyelesaian
Diketahui         : A1 = 20 cm2               F1 = 10 N
                          A2 = 200 cm2
Ditanya            : F2 = . . . ?
Jawab :
                                   
2.                  Mesin hidrolik pengangkat mobil memiliki pengisap masing-masing dengan luas penampang A1 = 5 cm2 dan A2 = 2.000 cm2. Berat mobil yang akan diangkat 25.000 N. Berapa besar gaya F1 yang harus diberikan pada pengisap kecil?
Diketahui         : A1 = 5 cm2                                   F2 = 25.000 N
                          A2 = 2.000 cm2
Ditanya            : F1 = . . . ?
Jawab :
                                   
                                    Jadi besar gaya F1 adalah 62,5 N

C.             Tekanan Udara
Tekanan udara sering juga disebut tekanan atmosfer. Ada kemiripan antara tekanan udara dan tekanan air yang telah kamu pelajari. Tekanan air disebabkan oleh gaya tarik bumi atau gaya gravitasi terhadap air yang mempunyai massa. Jika benda diletakkan di kedalaman air yang semakin dalam, jumlah air yang berada di atasnya akan semakin banyak dan gaya gravitasinya pun akan semakin besar, sehingga tekanan akan semakin besar. Pada prinsipnya, tekanan udara sama seperti tekanan pada zat cair. Tekanan udara di puncak gunung akan berbeda dengan tekanan udara di pantai. Hal ini dikarenakan di puncak gunung jumlah partikel udaranya semakin kecil yang mengakibatkan gaya gravitasi partikel juga kecil, sehingga tekanan udaranya pun akan semakin kecil.
a)        Pengaruh Ketinggian terhadap Tekanan Udara
Pada penjelasan sebelumnya telah disinggung bahwa tekanan udara mirip dengan tekanan zat cair. Tekanan zat cair akan bertambah jika kedalamannya bertambah dan sebaliknya. Di udara pun demikian. Semakin dekat ke permukaan bumi tekanan udara semakin tinggi dan semakin jauh dari permukaan bumi tekanan udara semakin kecil. Tekanan udara di permukaan laut = 76 cmHg atau 1 atm. Setiap ketinggian bertambah 100 m tekanan udara berkurang 1 cmHg. Hal ini dapat kamu rasakan jika kamu pergi ke tempat tinggi.
Misalkan seorang pendaki akan semakin sulit mendaki gunung yang sangat tinggi. Selain udara yang dingin, di ketinggian tekanannya pun sangat rendah. Pada tempat yang tekanannya rendah partikel udaranya pun rendah sehingga pendaki gunung tidak dapat bernapas tanpa bantuan tabung oksigen.

b)       Pengukur tekanan udara
Alat untuk mengukur tekanan udara disebut Barometer. Barometer banyak jenisnya, salah satunya yaitu Barometer Torricelli. Barometer Torricelli tentu tidak praktis karena kamu harus membawa alat yang tingginya 1 meter dengan raksa yang sangat berbahaya apabila uapnya terisap olehmu. Hal ini disebabkan massa jenis uap raksa sangat berat sehingga apabila terisap ke paru-paru sulit untuk keluar lagi. Oleh sebab itu, para ahli berusaha membuat alat pengukur tekanan udara yang praktis, di antaranya adalah sebagai berikut.
1.         Barometer Fortin
Barometer raksa disebut barometer Fortin karena yang pertama membuatnya adalah seorang ahli Fisika berkebangsaan Prancis Nicolas Fortin walaupun yang kali pertama menemukannya Torricelli. Barometer ini dapat mengukur dengan teliti karena dilengkapi dengan skala nonius atau skala vernier seperti halnya dalam jangka sorong. Ketelitian alat ukur ini mencapai 0,01 cmHg. Barometer ini cukup panjang seperti halnya barometer Torricelli sehingga sulit untuk dibawa-bawa.


2.         Barometer Logam
Barometer logam disebut barometer aneroid. Barometer ini banyak digunakan di Badan Meteorologi dan Geofisika untuk memperkirakan cuaca dengan mengukur tekanan udaranya  Barometer logam biasa juga disebut barometer kering. Barometer logam lebih praktis untuk dibawa-bawa dan skalanya mudah dibaca karena berbentuk lingkaran. Bagian utama dari barometer ini adalah sebuah kotak logam kecil berisi udara dengan tekanan yang sangat rendah. Permukaan kotak dibuat bergelombang agar lebih mudah melentur di bagian tengahnya. Jika tekanan bertambah, bagian atas dan bawah kotak mengempis sehingga menekan kotak logam yang berisi udara. Akibatnya, tekanannya naik dan akan menggerakkan tuas yang menarik rantai kiri sehingga jarum penunjuk barometer akan menyimpang ke kanan dengan menunjukkan angka tertentu.

c)        Konsep Tekanan Udara dalam Kehidupan Sehari-hari
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.      Perkiraan 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.

1 komentar: