Materi IPA Kelas 9 Bab 3 | Tekanan

Konsep tekanan adalah salah satu topik penting dalam ilmu fisika yang sering ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, seperti ketika kita menginjak tanah berlumpur, memompa ban sepeda, atau menyelam di dalam air. Tekanan merupakan besaran fisika yang menunjukkan gaya yang bekerja pada suatu permukaan per satuan luas. Dalam bab ini, siswa akan mempelajari tekanan pada zat padat, cair, dan gas, serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.

---

Materi IPA Kelas 9 Bab 3 | Tekanan

1. Pengertian Tekanan

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan untuk setiap satuan luas.

Rumus Tekanan

$$P=\frac{F}{A}$$P=AF​

Keterangan:

• $P$P = tekanan (Pascal atau Pa)
• $F$F = gaya tekan (Newton atau N)
• $A$A = luas bidang tekan (m²)

Ingat: semakin besar gaya, semakin besar tekanan. Semakin luas bidang tekan, semakin kecil tekanan.

2. Tekanan pada Zat Padat

Tekanan zat padat dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu besar gaya tekan dan luas bidang tekan.

Bidang sempit

Tekanan lebih besar karena luas bidang tekan kecil.

Bidang luas

Tekanan lebih kecil karena luas bidang tekan besar.

Contoh penerapan dalam kehidupan sehari-hari:

• Pisau tajam lebih mudah memotong karena bidang tekannya kecil.
• Paku runcing lebih mudah menembus kayu.
• Ban atau roda kendaraan berat yang lebar membantu mengurangi tekanan pada tanah lunak.

3. Tekanan pada Zat Cair (Tekanan Hidrostatis)

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang ditimbulkan oleh zat cair diam akibat gaya gravitasi.

6

Rumus Tekanan Hidrostatis

$$P_h=\rho g h$$Ph​=ρgh

Keterangan:

• $P_h$Ph​ = tekanan hidrostatis (Pa)
• $\rho$ρ = massa jenis zat cair (kg/m³)
• $g$g = percepatan gravitasi (m/s²)
• $h$h = kedalaman zat cair (m)

Faktor yang memengaruhi tekanan hidrostatis:

1. Kedalaman: semakin dalam, semakin besar tekanannya.
2. Massa jenis cairan: semakin besar massa jenisnya, semakin besar tekanannya.
3. Gravitasi: semakin besar percepatan gravitasi, semakin besar tekanannya.

Contoh: telinga terasa lebih tertekan saat menyelam lebih dalam dan dinding bendungan dirancang lebih tebal di bagian bawah.

4. Hukum Pascal

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.

Rumus:

$$\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}$$A1​F1​​=A2​F2​​

Keterangan:

• $F_1$F1​ = gaya pada penampang kecil.
• $F_2$F2​ = gaya pada penampang besar.
• $A_1$A1​ = luas penampang kecil.
• $A_2$A2​ = luas penampang besar.

Contoh penerapan:

• Dongkrak hidrolik untuk mengangkat mobil.
• Rem hidrolik pada kendaraan.
• Mesin pengangkat hidrolik.

Intinya: gaya kecil pada penampang kecil dapat menghasilkan gaya lebih besar pada penampang besar.

5. Hukum Archimedes

Hukum Archimedes menyatakan bahwa benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida mengalami gaya apung ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan.

6

Rumus gaya apung:

$$F_A=\rho_f g V$$FA​=ρf​gV

Keterangan:

• $F_A$FA​ = gaya apung (N).
• $\rho_f$ρf​ = massa jenis fluida (kg/m³).
• $g$g = percepatan gravitasi (m/s²).
• $V$V = volume fluida yang dipindahkan (m³).

Keadaan benda di dalam fluida:

Keadaan	Perbandingan gaya	Keterangan
Mengapung	Gaya apung menyeimbangkan berat; sebagian benda tercelup	Benda berada di permukaan
Melayang	$F_A = W$FA​=W	Benda berada di dalam fluida
Tenggelam	$W > F_A$W>FA​	Benda bergerak ke dasar

$W$W adalah berat benda.

Contoh penerapan: kapal laut, pelampung, hidrometer, dan balon udara yang bekerja berdasarkan prinsip gaya apung dalam fluida.

6. Penerapan Tekanan dalam Kehidupan Sehari-hari

Pompa udara

Udara dimasukkan ke dalam ban sehingga tekanan gas di dalam ban meningkat.

Dongkrak hidrolik

Memanfaatkan Hukum Pascal untuk mengangkat kendaraan.

Penyelam

Mengalami tekanan hidrostatis yang meningkat seiring bertambahnya kedalaman.

7. Ringkasan Rumus Penting

Materi	Rumus
Tekanan zat padat	$P=\frac{F}{A}$P=AF​
Tekanan hidrostatis	$P_h=\rho gh$Ph​=ρgh
Hukum Pascal	$\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}$A1​F1​​=A2​F2​​
Hukum Archimedes	$F_A=\rho_f gV$FA​=ρf​gV
Berat benda	$W=mg$W=mg

8. Latihan Soal dan Pembahasan

Soal 1:

Sebuah gaya sebesar 50 N bekerja pada permukaan dengan luas 0,5 m². Berapakah tekanan yang dihasilkan?
Jawaban:

---

Soal 2:

Tekanan di dasar kolam renang dengan kedalaman 2 m adalah 19.600 Pa19.600 \, \text{Pa}19.600Pa. Berapakah massa jenis air tersebut?
Jawaban:

---

Soal 3:

Sebuah benda dengan berat 30 N dicelupkan ke dalam air dan mengalami gaya ke atas sebesar 10 N. Berapa berat benda di dalam air?
Jawaban:

Berat di air=Berat benda−Gaya ke atas

30−10=20N

---

Soal 4:

Sebuah dongkrak hidrolik memiliki luas penampang kecil 10 cm² dan luas penampang besar 100 cm². Jika gaya yang diberikan pada penampang kecil adalah 50 N, berapa gaya yang dihasilkan pada penampang besar?
Jawaban:

---

Soal 5:

Mengapa balon udara dapat naik ke atas?
Jawaban:
Balon udara berisi gas yang lebih ringan daripada udara di sekitarnya, sehingga mendapat gaya ke atas yang lebih besar daripada berat balon.

---

Soal 6:

Hitung tekanan pada dasar akuarium yang berisi air dengan kedalaman 1,5 meter. Massa jenis air adalah 1.000 kg/m3
Jawaban:

---

Soal 7:

Sebutkan faktor-faktor yang memengaruhi tekanan hidrostatis!
Jawaban:

• Massa jenis cairan (ρ\rhoρ).
• Kedalaman (hhh).
• Percepatan gravitasi (ggg).

---

Soal 8:

Sebuah benda memiliki berat 60 N di udara dan 40 N di dalam air. Berapakah gaya ke atas yang dialami benda?
Jawaban:

Gaya ke atas=Berat di udara−Berat di air

60−40=20N

---

Soal 9:

Apa prinsip kerja rem hidrolik?
Jawaban:
Tekanan yang diberikan pada fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama, sesuai Hukum Pascal.

---

Soal 10:

Sebutkan penerapan hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari!
Jawaban:

• Kapal laut yang dapat mengapung.
• Balon udara yang dapat terbang.
• Hidrometer untuk mengukur massa jenis cairan.

---

Kesimpulan:

Tekanan berkaitan dengan gaya dan luas bidang tekan. Pada zat cair, tekanan juga dipengaruhi kedalaman dan massa jenis. Hukum Pascal menjelaskan prinsip kerja alat hidrolik, sedangkan Hukum Archimedes menjelaskan gaya apung. Konsep-konsep ini banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari.