Ringkas Tekanan SMP — Fisika Penyegaran SMP

Setelah ini kamu bisa menghitung tekanan zat padat dengan $P = F/A$ dan menjelaskan mengapa tekanan zat cair bertambah terhadap kedalaman lewat $P = \rho g h$ .

Paku sepatu yang runcing mudah menembus lantai, tapak sepatu lebar tidak. Penyelam yang makin dalam merasa telinga berdenyut. Kedua peristiwa ini soal tekanan: besar gaya dibagi luas, dan berat kolom cairan di atas kepala. Sebelum masuk fluida kelas 11, kamu perlu mengenang dua rumus dasar tekanan SMP dan merasakan kenapa cairan menekan makin kuat ke bawah. Coba lihat sendiri di bawah.

Pilih jenis cairan di bawah, lalu perhatikan kurva tekanan yang naik linier dari permukaan ke dasar bejana.

Tekanan zat padat: gaya per luas

Di SMP kamu belajar bahwa tekanan adalah gaya yang bekerja tegak lurus tiap satuan luas. Paku runcing efektif karena gaya yang sama terkonsentrasi pada luas ujung yang sangat kecil, sehingga tekanannya besar. Sebaliknya, tapak sepatu lebar membagi gaya ke area luas, membuat tekanan kecil — itulah sebabnya sepatu salju lebar mencegah kamu terbenam.

Tekanan adalah besar gaya tegak lurus dibagi luas permukaan, $P = \dfrac{F}{A}$ . Satuannya pascal (Pa), dengan $1 \text{ Pa} = 1 \text{ N/m}^2$ .

Bila sebuah balok 60 N berdiri di atas alas 0,2 m², tekanannya $P = \dfrac{60}{0{,}2} = 300$ Pa. Perbesar luas alas — atau perkecil gaya — dan tekanan turun. Pada grafik di bawah, tekanan berubah terhadap luas saat gaya tetap; geser slider gaya untuk merasakan pergeseran kurva.

Tekanan zat cair: berat kolom di atas titik

Di dalam cairan, setiap titik mendapat tekanan dari berat kolom cairan di atasnya. Makin dalam titik itu, makin berat kolomnya, makin besar tekanannya. Rumusnya:

$P = \rho \cdot g \cdot h$

Arti tiap simbol: $P$ tekanan hidrostatis (Pa), $\rho$ massa jenis cairan (kg/m³), $g$ percepatan gravitasi ( $\approx 9{,}8$ m/s²), $h$ kedalaman diukur dari permukaan cairan (m).

Dua konsekuensi penting: (1) tekanan tidak bergantung pada bentuk bejana — hanya kedalaman yang penting (paradoks hidrostatis); (2) tekanan berbanding lurus dengan kedalaman, sehingga grafik $P$ terhadap $h$ berupa garis lurus miring naik.

Grafik linear P terhadap kedalaman

Pada grafik di bawah, tekanan tumbuh linier dari nol di permukaan. Geser slider kedalaman $h$ dan amati titik penanda yang menjejak sepanjang garis — semakin dalam, semakin besar tekanannya, dengan kemiringan tetap $\rho g$ .

Bayangkan berdiri di dasar kolam renang. Makin dalam kamu menyelam, makin banyak air di atasmu — kolom air itu menekan ke seluruh permukaan tubuhmu, termasuk telinga. Itulah kenapa telinga berdenyut di kolam dalam. Kemiringan grafik = berat tiap meter kolom cairan.

Coba dulu di kertas, baru buka.

Soal. Sebuah kolam berisi air ( $\rho = 1.000$ kg/m³, $g = 9{,}8$ m/s²). (a) Berapa tekanan hidrostatis pada kedalaman 2 m? (b) Sebuah balok 80 N berdiri di alas 0,4 m² di pinggir kolam — berapa tekanannya pada lantai?

Tekanan hidrostatis $P = \rho \cdot g \cdot h$ . Substitusi: $\rho = 1.000$ , $g = 9{,}8$ , $h = 2$ .

$P = 1.000 \times 9{,}8 \times 2 = 19.600$ Pa $\approx 19{,}6$ kPa. Inilah tekanan air pada kedalaman 2 m.

Untuk zat padat pakai $P = F/A$ : $P = \dfrac{80}{0{,}4} = 200$ Pa. Bandingkan: tekanan air 2 m jauh lebih besar daripada tekanan balok di lantai karena kolom air 2 m menumpuk berat yang banyak.

Jebakan: menyamakan tekanan dengan gaya. Yang benar: gaya ( $F$ , newton) adalah dorongan total; tekanan ( $P = F/A$ , pascal) adalah gaya per satuan luas. Gaya yang sama bisa memberi tekanan sangat berbeda tergantung luasnya.

Jebakan: mengira tekanan zat cair bergantung pada bentuk bejana atau volume air. Yang benar: tekanan hidrostatis hanya bergantung pada kedalaman $h$ , massa jenis $\rho$ , dan gravitasi $g$ — bukan bentuk atau jumlah air (paradoks hidrostatis).

Jebakan: lupa mengkonversi satuan sebelum memasukkan ke $P = \rho g h$ . Yang benar: gunakan $\rho$ dalam kg/m³, $g$ dalam m/s², $h$ dalam meter, agar $P$ keluar dalam pascal (Pa). Bila kedalaman dalam cm, konversi dulu ke meter.

Tekanan zat padat: $P = F/A$ , satuan pascal (Pa = N/m²).
Tekanan berbanding lurus gaya, berbanding terbalik luas.
Tekanan zat cair: $P = \rho g h$ , tumbuh linier terhadap kedalaman.
Tekanan hidrostatis tak bergantung bentuk bejana, hanya kedalaman.
Paku runcing dan sepatu salju lebar sama-sama soal memperkecil/memperbesar tekanan.