penelitian ini adalah sikap disiplin, tanggung jawab, kerjasama dan peduli terhadap lingkungan.
2.9. Tinjauan Materi Tekanan
2.9.1. Tekanan pada Zat Padat
Tekanan didefinisikan sebagai gaya persatuan luas Giancoli 2001:326. Secara matematis, besaran tekanan dapat dituliskan dalam persamaan sebagai
berikut:
A F
P =
2.1 dengan
P: tekanan Pa F: gaya N
A: luas bidang tekan m
2
2.9.2. Tekanan pada zat cair
Misal selapis tipis elemen fluida berada pada kedalaman h di bawah permukaan fluida. Tekanan yang disebabkan oleh zat cair pada kedalaman h
tertentu disebabkan oleh berat zat cair di atasnya, seperti pada Gambar 2.2 berikut:
h A
Gambar 2.2 Benda tercelup dalam air
Dengan demikian besar gaya yang bekerja pada luas daerah A luas zat cair pada kedalaman h adalah
g h
A ρ
g m
w F
= =
=
dengan Ah adalah volume zat cair di atas elemen,
ρ adalah kerapatan zat cair dan g adalah percepatan gravitasi Giancoli, 2001:327. Jadi tekanan berbanding lurus dengan massa jenis
zat cair dan kedalaman di dalam zat cair sehingga diperoleh besarnya tekanan P adalah
A F
P =
A Ahg
P
ρ
=
gh P
ρ =
2.2 P merupakan tekanan dalam zat cair Pa,
ρ adalah kerapatan zat cair kgm
3
, g adalah percepatan gravitasi ms
2
dan h adalah kedalaman zat cair dari permukaannya m.
2.9.2.1.
Hukum Archimedes
Benda yang tenggelam di dalam fluida memiliki berat lebih kecil daripada ketika benda tersebut berada di luar fluida. Sebagai contoh, sebuah batu besar
yang sulit diangkat dari tanah, dapat dengan mudah diangkat dari dasar sungai. Ketika batu keluar dari permukaan air akan terasa menjadi berat. Banyak benda
seperti kayu mengapung pada permukaan air. Pada benda tersebut bekerja gaya berat yang dinyatakan dengan arah ke bawah dan bekerja pula gaya apung ke atas
oleh air. Sebuah benda ditimbang di udara, berat yang ditunjukkan neraca adalah berat yang sesungguhnya w Gambar 2.3a.
Bila benda ditimbang di dalam zat cair, berat yang ditunjukkan neraca adalah berat semu w’ Gambar 2.3b. Maka dapat dituliskan secara matematis
berat benda di dalam zat cair sebagai berikut: Berat dalam zat cair = berat di udara – gaya apung
w= w − F
A
atau w
w F
A
′ −
= 2.3
Perhatikan sebuah kubus yang tingginya h, luas alasnya A, tercelup seluruhnya di dalam zat cair dengan massa jenis
ρ
f
. Zat cair melakukan tekanan hidrostatis P
1
= ρ
f
gh pada bagian atas kubus. Gaya yang berhubungan dengan tekanan ini adalah F
1
= P
1
A= ρ
f
gh
1
A berarah kebawah. Zat cair juga melakukan tekanan hidrostatis F
2
= P
2
A= ρ
f
gh
2
A dengan arah ke atas, seperti pada Gambar 2.4 berikut:
b a
Gambar 2.3 Pengukuran berat benda di udara dan di air. a.
Berat benda di udara ; b. Berat benda didalam
h
1
F
2
F
1
h=h
2
-h
1
h
2
A
Gambar 2.4 Gaya-gaya yang bekerja pada kubus yang tercelup dalam air
Resultan kedua gaya pada Gambar 2.4 adalah gaya apung FA, yang persamaannya dapat diturunkan sebagai berikut
F
A
=F
2
-F
1
karena F
2
F
1
= ρ
f
gh
1
A - ρ
f
gh
2
A =
ρ
f
gA h
2-
h
1
= ρ
f
gAh sebab h
2-
h
1
=h F
A
= ρ
f
gV
bf
2.4 sebab Ah=V
bf
adalah volume kubus yang tercelup dalam zat cair Gaya apung dapat dijelaskan dengan prinsip Archimedes yang berbunyi : “
Gaya apung pada suatu benda yang dicelupkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut” Giancoli, 2001:333. Fluida yang
dipindahkan adalah sama dengan volume benda atau bagian benda yang terendam fluida jika benda tersebut mengapung atau terendam. Jika benda diletakkan dalam
gelas atau tabung yang berisi fluida penuh, fluida yang tumpah menunjukkan fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Dengan demikian diperoleh bahwa
V
b
= V
p
, dengan Vp adalah volum fluida yang dipindahkan, dan Vb adalah volume benda yang terendam dalam fluida.
Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup dalam zat cair akan mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat W dan gaya
ke atas F
A
dari zat cair itu. Dalam hal ini ada tiga peristiwa yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya tersebut yaitu peristiwa tenggelam, melayang, dan
terapung.
a. Tenggelam
Kategori