PESAWAT SEDERHANA

STANDAR KOMPETENSI :

5. Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

KOMPETENSI DASAR :

5.4. Melakukan percobaan tentang pesawat sederhana dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI :

 Menunjukkan penggunaan beberapa pesawat sederhana yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari misalnya tuas (pengungkit), katrol tunggal baik yang tetap maupun yang bergerak, bidang miring.

 Menyelesaikan masalah secara kuantitatif sederhana yang berhubungan dengan pesawat sederhana

Gb 5.1 gunting

Gb 5.2 pembuka tutup botol

Gb 5.3 Penjepit roti Ada 3 tipe tuas :

a. Tuas tipe I

Apabila titik tumpu berada di tengah antara beban dan kuasa.

Contoh alat : jungkat-jungkit, alat pemotong kuku, gunting, linggis ceweng

W T F

b. Tuas tipe II

Apabila beban berada di tengah antara tumpu dan kuasa Contoh : pembuka botol, pemecah kemiri, gerobak roda Satu

T W F

c. Tuas tipe III

Apabila kuasa berada di tengah antara beban dan tumpu Contoh :pinset, penjepit roti, staples

T F W

Katrol dibedakan dalam 3 jenis, yaitu : a. Katrol Tetap TA : Lengan Beban TB : Lengan kuasa TA = TB W : Beban A B F : Kuasa = = 1 F T W Katrol

24 Gb.5.4 Benda miring b. Katrol bergerak TA : Lengan beban AB : Lengan kuasa F AB = 2 TA W : beban A B = = = 2 c. Sistem Katrol s × ℎ= × F = h w

contoh alat yang menggunakan prinsip bidang miring : pisau, jalan di pegunungan, baji/mata kampak,

sekrup,paku,pahat.

T

W

Merupakan gabungan antara katrol tetap dan katrol bergerak.KM pada katrol jenis ini tergantung jumlah tali yang menghubungkan antar katrol. Pada gambar disamping KM = 4

w : berat benda, N h : ketinggian, m F : gaya/kuasa, N s : panjang bidang miring Bidang Miring

ContohSoal !

1. Perhatikan gambar :

Apabila panjang tuas 5 meter dan jarak antara beban dengan tumpu 2 meter, berat benda 150N. berapakah gaya kuasa yang diperlukan untuk mengangkat benda? Dan hitung pula Kmnya?

2. Sebuah bidang miring digunakan untuk menaikan benda. Apabila ketinggian tempat 2 m, panjang bidang miring yang digunakan 6 m, berapa gaya yang diperlukan untuk menaikkan benda tersebut? Jika berat benda 150N dan berapa KM dari bidang miring tersebut?

3. Apabila berat benda 200N, panjang bidang miring 5 m dan gaya untuk menaikkan benda 100N. berapakah KM dari bidang miring tersebut dan berapa ketinggian benda?

4. Sebuah benda seberat 300N diangkat menggunakan katrol bergerak. Berapakah gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut?

Jawaban : 1. Diket : lb = 2 m; lk = 5-2=3 m; w = 150N Ditanya : F…? dan KM…? Jawab : = ^× = ^× = 100 ; = = 2. Diket : h = 2m; s = 6m; w = 150 N Ditanya : F…?dan KM…? Jawab : = ^× = ^× = 50 ; = = = 3 3. Diket : w = 200N; s = 5 m; F = 100N Ditanya : KM…?dan h…? Jawab : = = = 2; ℎ= = = 2,5

4. Diket : w = 300N diangkat dengan katrol bergerak (KM = 2) Ditanya : F…?

26 1. Alat tanpa listrik yang dapat mempermudah kerja manusia disebut pesawat sederhana

2. Apabila titik tumpu berada di tengah antara beban dan kuasa, maka termasuk tuas tipe I 3. Apabila titik beban berada di tengah antara tumpu dan kuasa, digolongkan tuas tipe II 4. Tuas tipe III, memiliki titik kuasa di tengah antara tumpu dan beban.

5. Katrol tetap memiliki KM = 1, sedangkan katrol bergerak memiliki KM 2.

6. Beberapa alat yang menggunakan prinsip bidang miring diantaranya pisau, mata kampak, paku dan pahat.

Isilah titik-titik di bawah ini dengan jawaban yang singkat dan tepat! (skor =1) 1. Jungkat-jungkit termasuk tuas tipe ….

2. Tuas yang memiliki titik beban di tengah termasuk tipe …. 3. Alat penjepit roti menggunakan prinsip tuas tipe …. 4. Katrol bergerak memiliki keuntungan mekanis sebesar …

5. Apabila Budi ingin menaikan beban sebesar 50N dengan katrol tetap, maka Budi harus mengeluarkan gaya sebesar ….

6. Jalan di pegunungan menggunakan prinsip ….

7. Pancing termasuk alat yang menggunakan prinsip ….

8. Tuas tipe … memiliki titik tumpu ditengah antara beban dan kuasa.

9. Untuk menaikan benda seberat 200 N dengan gaya 50 N, diperlukan bidang miring dengan keuntungan mekanis sebesar ….

10. Katrol … memiliki keuntungan mekanis sama dengan 1.

Jawablah pertanyaan berikut ini dengan jawaban yang baik dan benar! (skor = 5)

1. Apabila panjang lengan kuasa suatu tuas 2,5 m dan panjang lengan bebannya 0,5 m digunakan Andi untuk mengangkat benda seberat 500N. Berapakah gaya yang diperlukan? 2. Untuk menaikkan drum seberat 150 N ke atas truk setinggi 1,5 m, diperlukan gaya 50 N.

Berapakah panjang bidang miring yang digunakan untuk menaikkan drum tersebut?

3. Sebuah katrol memiliki keuntungan mekanis = 2, digunakan untuk menaikkan beban 150 N. Berapa gaya yang diperlukan, dan apa jenis katrolnya?

4. Sebuah papan akan digunakan untuk menaikkan tong 250N ke atas truk setinggi 1 m. Apabila keuntungan mekanis papan tersebut sama dengan 2. Berapa panjang papan dan gaya yang diperlukan untuk menaikkan tong tersebut?

Rangkuman

Isian Singkat 1. Tipe 1 2. Tipe 2 3. Tuas tipe 3 4. 2 5. 50 N 6. Bidang miring 7. Tuas tipe 3 8. 1 9. 5 10. Tetap Uraian 1. Diket : lk = 2,5 m; lb= 0,5 m; w = 500 N Ditanya : F…? Jawab : = ^× = ^{× ,} , = , = 100 2. Diket : w = 150N; h = 1,5 m; F = 50N; Ditanya : s…? Jawab : = ^× = ^{× ,} = 4,5 3. Diket : KM = 2; w = 150 N Ditanya : F…?termasuk katrol…?

Jawab : karena KM=2 maka termasuk jenis katrol bergerak

= = = 75 4. Diket : w= 250N; h=1m; KM =2 Ditanya : F…?dan s…? Jawab : = = = 125 ; = ^× = ^× = 2 = ^{( + )} 3 ^{× 10} Kunci Jawaban

28 Tekanan merupakan gaya pada setiap luas permukaan. Sehingga secara matematis, tekanan dapat dirumuskan dengan :

Keterangan P = tekanan, satuan Pa (baca: pascal) atau N/m F = gaya, satuan N

A = luas permukaan benda, satuan m²

Berdasarkan rumus diatas, maka tekanan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas permukaan. Artinya luas permukaan benda semakin kecil maka tekanan justru akan semakin besar. Coba renungkan hal dibawah ini!

Jika kalian berjalan dengan menggunakan sepatu model hak (jinjit) dengan sepatu biasa (tnpa hak) pada jalan yang becek. Kira –kira apakah yang akan terjadi? Ya, benar sepatu jinjit akan menyebabkan kita mudah terperosok pada lumpur tanah yang becek dibandingkan sepatu tanpa hak. Hal ini karena luas permukaan benda yang bersentuhan dengan tanah pada sepatu jinjit lebih kecil, sehingga tekanannya justru lebih besar dibanding sepatu tanpa hak.

Contoh soal :

Sebuah benda memberikan gaya sebesar 30 N, jika luas permukaannya 1 m². Berapakah tekanan yang diberikan benda tersebut?

BAB VI

TEKANAN

STANDAR KOMPETENSI :

5. Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

KOMPETENSI DASAR :

5.5. Menyelidikitekanan pada benda padat, cair, dan gas serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI :

 Menemukan hubungan antara gaya, tekanan, dan luas daerah yang dikenai gayaMengaplikasikan prinsip bejana berhubungan dalam kehidupan sehari-hari

 Mendeskripsikan hukum Pascal dan Hukum Archimedes melalui percobaan sederhana serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

 Menunjukkan beberapa produk teknologi dalam kehidupan sehari-hari sehubungan dengan konsep benda terapung, melayang dan tenggelam

 Mengaplikasikan konsep tekanan benda padat, cair, dan gas pada peristiwa alam yang relevan

Penyelesaian!

Diket : F = 30 N; A = 1 m² Ditanya : P…?

Jawab : = = = 30

Latihan soal!

1. Benda dengan berat 25 N, ternyata memberikan tekanan sebesar 12,5 Pa. berapakah luas permukaan benda tersebut?

2. Apabila suatu benda memberikan tekanan sebesar 50 Pa, sedangkan luas permukaan benda 25cm². Berapakah gaya yang dihasilkan benda tersebut?

3. Suatu kubus memberikan gaya sebesar 60 N apabila panjang sisi kubus tersebut 10 cm. berapakah tekanan yang dapat diberikan oleh kubus?

Jawaban 1. Diket : F = 25N; P = 12,5Pa Ditanya : A…? Jawab : = = , = 2 m² 2. Diket : P = 50Pa; A = 25 cm² = 0,0025 m² Ditanya : F…? Jawab : F = P x A = 50 x 0,0025 = 0,125N

3. Diket : F = 60N; s kubus = 10 cm maka A = s x s = 10 x 10 =100 cm²=0,01m² Ditanya : P…?

Jawab : = =

, = 6000

Tekanan hidrostatis

Apabila kalian berdiri di tanah yang becek, maka meninggalkan bekas jejak kaki kita.Hal itu dikarenakan berat badan kita memberikan tekanan pada tanah.Semua materi memiliki berat, termasuk zat cair.Tekanan yang disebabkan oleh berat zat cair disebut dengan tekanan hidrostatis.

Tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh massa jenis zat cair, gravitasi dan kedalaman zat cair. Secara matematis dirumuskan : P =  x g x h

Dengan P = tekanan hidrostatis, satuan Pa g = percepatan gravitasi, satuan m/s²  = massa jenis, kg/m³ h = kedalaman zat cair, satuan m

30 Contoh soal :

Seorang penyelam menyelam pada kedalaman 10 m di bawah permukaan air. Jika massajenis air 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s², tentukan tekanan hidrostatisyang dialami penyelam!

Diketahui:h= 10 m;  = 1.000 kg/m³; g = 10 m/s² Ditanyakan: P = . . . ?

Jawab:P= xgx h= 1.000x 10 x 10= 100.000 Pascal Latihan soal!

1. Jika seorang penyelam mengalami tekanan hidrostatis 150.000 Pa, massa jenis air

1.000 kg/m³, dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s², tentukan kedalaman penyelamtersebut! 2. Tentukan tekanan yang dialami dinding kapal selam yang menyelam pada kedalaman400 m

di bawah permukaan laut, jika massa jenis air laut 1.300 kg/m³ dan percepatangravitasi bumi 10 m/s²! Jawab 1. Diket : P = 150000Pa;  = 1000 kg/m³; g = 10 m/s² Ditanya : h …? Jawab : ℎ = _ × = × = = 15 2. Diket : h = 400 m;  = 1300 kg/m³; g = 10 m/s² Ditanya : P…? Jawab : P = xgx h = 1300 x 10 x 400 = 5200000 Pa

Penerapan tekanan hidrostatis dapat dilihat pada pembuatan bendungan.Hal ini ditunjukkan dengan semakin menebalnya dindingbendungan ke arah dasar permukaan air, karena semakin dalam maka tekanan hidrostatis yang dihasilkan oleh air semakin besar.Untuk itulah bendungan dirancang sedemikian rupa.

Hukum Pascal

Tekanan zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Pernyataan tersebut lebih dikenal dengan hukum Pascal.Secara matematis dirumuskan dengan

P₁ = P₂

=

Dimana F₁ = gaya pada penampang 1, sat N

F2 = gaya pada penampang 2, sat N A1= luas penampang 1, sat m² A₂ = luas penampang 2, sat m²

Gb 6.1. Bejana berhubungan

Alat teknik yang menggunakan prinsip Hukum Pascal diantaranya adalah : rem hidrolik, pompa hidrolik, dongkrak hidrolik dan alat pengangkat mobil sertamesin pengepres kapas/kempa

Bejana berhubungan

Bejana berhubungan adalah dua buah bejana atau lebih yang bagian dasarnya saling berhubungan.

“ Hukum bejana berhubungan, apabila ke dalam bejana berhubungan diisikan air yang sejenis, maka permukaan zat cair pada bejana itu terletak pada satu bidang datar.”

Hukum ini tidak berlaku apabila :  Diisi lebih dari satu jenis zat cair  Tekanan pada permukaan bejana

tidak sama

 Zat cair dalam keadaan bergoyang

 Dalam bejana terdapat pipa kapiler.

Jika dalam bejana berhubungan terdapat dua jenis cairan yang berbeda, tinggi permukaan kedua zat tersebut dalam bejana berhubungan tidak akan sama. Hal ini disebabkan oleh massa jenis kedua zat cair tersebut yaitu air dan minyak goreng tidak sama.

32 P1 P2

h1 bidang batas h2

Contoh soal!

Sebuah pipa U berisi air dan minyak tanah seperti pada gambar. Massa jenis air 1 g/cm³. Berapakah massa jenis minyak tanah?

Penyelesaian.

Air minyak tanah Diket : 1 = 1 g/cm³; h1 = 8 cm; h2 = 10 cm Ditanya :2…? Jawab : P1= P2 1 x h1 = 2 x h2 8 cm 10 cm 1 x 8 =2 x 10 ₂= 0,8 g/cm³ Latihan soal!

1. Jika tinggi minyak pada pipa I 10 cm dan massa jenisnya 800 kg/m³, sedangkan massa jenis air pada pipa II 1000 kg/m³, berapakah tinggi air pada pipa II?

2. Sebuah pipa U diisi dengan zat cair yang berbeda dengan massa jenis 1 gr/cm³ dan 0,8 gr/cm³. Jika zat cair pertama ketinggiannya 20 cm, berapakah ketinggian zat cair kedua? Jawab 1. Diket : h1=10 cm; 1= 800 kg/m³; 2 = 1000 kg/m³; Ditanya : h2…? Jawab : ℎ = ^_^× = ^× = 8 2. Diket : 1 = 1 g/cm³; 2=0,8 g/cm³; h₁ = 20 cm Ditanya : h2…? Jawab : ℎ = ^_^× = ^× , = 25

Peristiwa bejana berhubungan banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya:  air dalam teko,

 alat pengukur kedataran suatu permukaan (water pass), dan

 penyaluran air melalui selang pada tempat dengan ketinggian yang sama. Secara matematis, berlaku : P₁ = P₂

1 x g x h₁ = 2 x g x h₂ 1 x h₁ = 2 x h₂

Dengan 1 = massa jenis zat cair pada bejana 1, kg/m³ 2 = massa jenis zat cair pada, kg/m³

h1 = ketinggian zat cair pada bejana 1 h2 = ketinggian zat cair pada bejana 2

Hukum Archimides

“Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.”

Fa

Jika berat benda di udara wu dan berat benda di dalam air wa maka besarnya gaya ke atas yang dialami benda adalah : Fa = wu – wa

Karena gaya ke atas sama dengan berat zat cair yang didesak oleh benda, maka besarnya gaya ke atas juga dapat dihitung dengan rumus :

Fa = a x Va x g Dengan

a = massa jenis zat cair, kg/m³

Va = volume zat cair yang didesak benda, m³ g = percepatan gravitasi, m/s²

Contoh soal :

Sebuah benda bermassa jenis 1500 kg/m³ berada dalam air yang memiliki massa jenis 1000 kg/m³. Jika percepatan gravitasi yang dialami benda 10 m/s² dan volume benda 2 m³. Berapakah gaya ke atas yang dialami benda? Penyelesaian Diket : b = 1500 kg/m³; a = 1000 kg/m³; g = 10 m/s²; Vb = 2 m³ Ditanya : Fa…? Jawab : Va = Vb = 2 m³ Fa = a x Va x g = 1000 x 2 x 10 = 20.000 N

Konsep terapung, melayang dan tenggelam

wa

34 Gb.6.3 Jembatan ponton Gb.6.2 Prinsip Kapal selam

a) Terapung, benda berada di atas permukaan zat cair. Hal ini terjadi karena massa jenis benda lebih kecil dibanding massa jenis zat cair.

b) Melayang, benda berada di antara permukaan dan dasar zat cair. Hal ini terjadi karena massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair.

c) Tenggelam, benda berada di dasar zat cair. Hal ini terjadi jika massa jenis benda lebih besar dibanding massa jenis zat cair.

Penerapan hukum Archimides :

1) Kapal Laut

Badan kapal laut mempunyai rongga udara. Karena rongga udara ini, volume air laut yang dipindahkan olehkapal tersebut cukup besar sehingga sesuai prinsipArchimedes, kapal laut mendapatkan gaya apung yangcukup besar untuk menahan bobot kapal sehingga kapal dapat mengapung di permukaan air.

2) Kapal Selam

Bentukbadan kapal selam dirancang agar dapat mengapung, melayang, dan tenggelam dalam air.Selain itu, dirancang untuk dapat menahan tekanan air di kedalaman laut.Badan kapal selam mempunyai rongga udara yang berfungsi sebagai tempat masuk dan keluarnya air atau udara. 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.

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.

Gb 6.4 Hidrometer

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.

Sama halnya dengan zat cair, udara juga menekan ke segala arah.Orang yang pertama kali mengukur tekanan udara yaitu Evangelista Torricelli.Ia berhasil menciptakan barometer (alat pengukur tekanan udara).

Terdapat beberapa jenis barometer, yaitu: a. Barometer air raksa

Barometer yang digunakan oleh Torricelli termasuk barometer airraksa.Pada barometer air raksa terdapat skala yang menunjukkantekanan udara dalam cmHg.

b. Barometer air

Barometer air pertama kali dibuat oleh Otto Von Genricke. Prinsipkerja barometer ini sama dengan barometer air raksa, perbedaannyaterletak pada zat cair pengisi barometer, yaitu air. Oleh karena massajenis air lebih ringan dibanding air raksa maka panjang tabung barometerair lebih panjang dibandingkan tabung barometer air raksa. Massa jenisair adalah 1.000 kg/m3 sehingga tinggi tabung yang diperlukan untukmengukur tekanan udara sebesar 1 atm = 76 cmHg = 100.000 Pascal adalah: P = x g x h 100.000 = 1000 x 10 x h h = 10 m Tekanan Udara

36 Gb 6.5 aeroid

c. Barometer aeroid (logam)Barometer aeroid terbuat dari logam.Barometer aeroid berukuran kecil sehinggamudah dibawa atau dipindahkan.Barometer aeroidterdiri atas sebuah kotak logam yang berisiudara dengan tekanan udara yang sangatrendah.Permukaan barometer dibuat bergelombang.Jarum penunjuk, pegas, serta angka-angkapada skala barometer berbentuklingkaran.Barometer ini biasanya digunakanoleh para penerbang dan pendaki gunung.

Perlu diketahui bahwa tekanan udara setinggi ± 800 m dari permukaan laut disebut dengan 1 atm. Evangelista memberikan kesimpulan bahwa besarnya tekanan 1 atm setara dengan tekanan air raksa setinggi 76 cm (76cmHg).

Semakin tinggi tempat maka tekanan udara semakin kecil.Alat untuk mengukur tekanan udara luar dan ketinggian tempat dari permukaan laut adalah altimeter. Setiap naik 100 m tekanan udara akan berkurang 1 cmHg.

Hubungan antara tekanan udara dan ketinggian tempat :

= 76 − ^ℎ

100 ^{× 1}

Contoh soal:

Di kota A, sebuah barometer menunjukkan skala 68cmHg. Berapakah tinggi kota A dari permukaan laut? Penyelesaian Diket : P = 68cmHg Ditanya : h…? Jawab : = 76 − × 1 68 = 76 − ₁₀₀ ^ℎ × 1 ℎ 100 ^{× 1 = 76} −68 ℎ 100 ^{= 8} → ℎ= 800 1 atm = 76 cmHg = 1 bar 1 atm = 10⁵ Pa = 10⁵ N/m²

Latihan soal!

1. Kota Bandung terletak 600 m di atas permukaan laut. Berapakah tekanan udara di kota tersebut?

2. Di suatu daerah, barometer menunjukkan angka 70,5cmHg. Hitunglah ketinggian tempat tersebut? Jawab 1. Diket : h = 600 m Ditanya : P…? Jawab : = 76 − × 1 = 76 − ⁶⁰⁰ 100 ^{× 1} = 76 −6 = 70 2. Diket : P = 70,5 cmHg Ditanya : h…? Jawab : = 76 − × 1 70,5 = 76 − ₁₀₀ ^ℎ × 1 ℎ 100 ^{× 1 = 76} −70,5 ℎ 100 ^{= 5,5} → ℎ= 550

Dalam kehidupan sehari-hari, tekanan udara dapat dimanfaatkan sebagai berikut 1) Penggunaan alat penyedot minuman.

Alat ini bekerja karena tekanan udara dalam mulut lebih rendah dibandingtekanan udara luar yang menekan minuman, akibatnya minuman dapatnaik ke mulut.

2) Pembuatan lubang pada kaleng susu kental dibuat lebih dari satu.Hal ini bertujuan agar saat mengeluarkan susu kental dari kaleng, udaraluar akan ikut mendesak susu kental sehingga susu mudah dikeluarkan.

3) Pengisap udara dari karet.

Pengisap udara dari karet umumnya digunakan untuk menggantungkansikat gigi, sabun, pakaian, dan boneka.

4) Kompresor.

Kompresor dapat digunakan untuk memompa ban karena tekanan udaradalam kompresor lebih besar daripada tekanan udara dalam ban.

38 Gb 6.6 Skema manometer

terbuka

Gb 6.7 Manometer logam

Tekanan Gas dalam Ruang Tertutup

Ketikakamu meniup balon maka pada balon terasa adanyatekanan yang menekan tangan kalian.Untukmengukur tekanan gas dalam ruang tertutupdigunakan manomater. Ada dua jenis manometer,yaitu manometer raksa dan manometer logam

1. Manometer Raksa

Manometer raksa dibedakan menjadi:  Manometer Raksa Terbuka

Manometer raksa terbuka adalah sebuah tabung U yang kedua ujungnya terbuka. Salah satu kaki dibiarkan terbuka berhubungan dengan udara luar sedangkan kaki lainnya dihubungkan ke ruang yang akan diukur tekanan

Prinsip pengukuran tekanan udara dalam tabung manometer adalahdengan mengukur selisih ketinggian fluida dalam pipa.Jika tekanan gasdalam tabung lebih besar dari tekanan udara luar maka tinggi permukaanzat cair dalam tabung terbuka lebih tinggi daripada tinggi permukaan zatcair dalam tabung yang tertutup. Besar tekanan dalam tabung manometerdirumuskan:

Pgas = Pluar + h

Jika tekanan udara dalam tabung tertutup lebih kecil disbanding tekanan udara luar maka tinggi permukaan zat cair dalam tabung terbukalebih rendah dibandingkan dengan tinggi permukaan zat cair dalam tabungtertutup. Tekanan udara dalam tabung tersebut dinyatakan:

Pgas = Pluar – h

 Manometer Raksa Tertutup

Manometer raksa tertutup adalah sebuah tabung U yang salah satu ujungnya tertutup.

2. Manometer Logam

Untuk tekanan udara yang tinggi, seperti pengukuran tekanan udara dalam ban mobil, tekanan gas, dan tekanan tungku pemanas digunakan manometer logam.Manometer ini digunakan karena tekanan udara yang diukur sangat besar sehingga tidak mungkin menggunakan manometer zat cair. Manometer logam ada beberapa macam, antara lain: 1) manometer Bourdon, 2) manometer Schaffer dan Boudenberg, dan3) manometer pegas.

Hukum Boyle

Robert Boyle, seorang fisikawan asal Inggris, sekitar abad-17, menelitihubungan antara tekanan dan volume untuk gas dalam ruang tertutup padasuhu tetap. Berdasar percobaannya, Boyle mendapat dua kesimpulan, yaitu:

a. Jika tekanan diperbesar, volume udara semakin kecil, tetapi hasil kalitekanan dengan volume harganya selalu konstan.

b. Jika tekanan dinaikkan dua kali tekanan semula maka volume gas menjadisetengah volume mula-mula. Jika volume menjadi sepertiga volume mula-mulamaka tekanannya naik tiga kali lipat.

Berdasar kesimpulan tersebut, Boyle menyampaikan pernyataan yangdikenal dengan nama hukum Boyle, yaitu:

Pada suhu tetap, tekanan gas di dalam ruang tertutup berbanding terbalikdengan volumenya. Secara matematis, hukum Boyle dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.

P .V = C P1 .V1 =P2 .V2

Keterangan:

P : tekanan (Pa); V : volume (m3); C : konstanta P1: tekanan udara awal V1: volume udara awal

P2:tekanan udara akhir V2: Volume udara akhir. Contoh soal!

Sejumlah gas dalam ruang tertutup memiliki volume 20 ml, dengan tekanan sebesar 25cmHg.Berapakah.tekanangas sekarang jika volume gas diperkecil menjadi 5 ml.?

Penyelesaian Diket : P1 = 25 cmHg; V1 = 20 ml; V2 = 5 ml Ditanya : P2…? Jawab : P1 x V1 = P2 x V2 25 x 20 = P2 x 5 P2 = (25 x 20)/5 = 100 cmHg.

Beberapa alat yang bekerja menggunakan prinsip hukum Boyle adalah: a. pompa air,

b. pompa udara, dan c. pompa sepeda.

40 1. Tekanan merupakan gaya pada setiap luas permukaan

2. Tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh massa jenis dan kedalaman zat cair

3. Tekanan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar

4. Setiap benda yang tercelup ke dalam air akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.

5. Beberapa penerapan hukum Pascal diantaranya pompa hidrolik, rem hidrolik, mesin pengangkat mobil

6. Jembatan ponton, kapal selam dan kapal laut menggunakan prinsip hukum Archimides 7. Alat untuk mengukur tekanan udara dinamakan barometer

8. Pada suhu tetap, tekanan gas di dalam ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya.

Isilah titik-titik di bawah ini dengan jawaban yang singkat dan tepat! (skor =1) 1. Gaya yang bekerja pada setiap luas permukaan disebut ….

2. Semakin dalam air maka tekanannya akan semakin ….

3. Dongkrak hidrolik merupakan alat yang menggunakan prinsip …. 4. Alat untuk mengukur tekanan udara adalah ….

5. Benda dapat mengapung di air apabila massa jenisnya … dibanding massa jenis air. 6. Waterpass merupakan alat yang menggunakan prinsip ….

7. Semakin tinggi letak suatu tempat, maka tekanan udaranya semakin ….

8. Pada ruang tertutup, apabila volume gas diperkecil maka tekanan udaranya akan ….

9. Benda yang memilki berat 80 N dengan luas permukaan 4 m², akan memberi tekanan sebesar ….

10. Alat untuk mengukur tekanan udara pada ruang tertutup adalah ….

Jawablah pertanyaan berikut ini dengan jawaban yang baik dan benar! (skor = 5)