Tekanan dan Fluida

Modul Olimpiade IPA SD — Bab 7

Coba tekan telapak tanganmu ke meja sekuat-kuatnya. Tidak terjadi apa-apa selain tanganmu memerah.

Sekarang bayangkan gaya yang sama persis, tetapi disalurkan lewat ujung sebatang paku. Paku itu akan langsung menancap.

Gayanya sama. Yang berbeda hanyalah seberapa luas bidang yang menerimanya. Inilah gagasan utama bab ini — dan dari gagasan sederhana itu kita akan sampai ke hal-hal yang jauh lebih besar: mengapa telinga terasa penuh saat menyelam, mengapa dongkrak kecil sanggup mengangkat mobil, dan mengapa kapal baja seberat ribuan ton tetap mengapung.

Mari kita mulai.

Tekanan pada Zat Padat

P = \frac{F}{A}

dengan P = tekanan (pascal atau N/m²), F = gaya tekan (newton), dan A = luas bidang tekan (m²).

Ingat! Karena A berada di penyebut, luas yang lebih kecil justru menghasilkan tekanan yang lebih besar. Ini sering terbalik saat dikerjakan terburu-buru.

Prinsip ini ada di mana-mana: pisau dibuat tajam, jarum suntik dibuat runcing, dan paku diberi ujung lancip. Sebaliknya, untuk mengurangi tekanan kita memperluas bidangnya — itulah sebabnya traktor memakai roda lebar dan sepatu salju dibuat besar.

Perhatikan Gambar Tekanan Telapak Kaki. Kalau berat orangnya sama, maka gaya F tetap dan yang membedakan hanyalah luas tumpuannya. Telapak yang paling lebar menghasilkan tekanan paling kecil, dan telapak yang paling sempit menghasilkan tekanan paling besar.

Jadi kalau tiga telapak diurutkan dari yang paling lebar ke paling sempit, urutan tekanannya persis kebalikannya — dari yang terkecil ke yang terbesar.

Jangan Lupa Mengubah Satuan Luas

Ingat! Satuan luas naik satu anak tangga bernilai 100, bukan 10. Jadi 1 dm² = 0,01 m² dan 1 cm² = 0,0001 m². Kesalahan tersering pada soal tekanan bukan salah rumus, melainkan lupa mengubah satuan luasnya.

Contoh Soal 1

Sebuah benda dari besi pejal beratnya 30 newton diletakkan di lantai. Pada posisi I luas bidang tekannya 50 dm², dan pada posisi II 30 dm². Berapa tekanan benda pada kedua posisi itu?

Pembahasan:

Langkah 1 — ubah satuan luasnya lebih dulu.

50 \text{ dm}^2 = 50 \times 0{,}01 = 0{,}5 \text{ m}^2

30 \text{ dm}^2 = 30 \times 0{,}01 = 0{,}3 \text{ m}^2

Langkah 2 — hitung tekanan posisi I.

P_I = \frac{30}{0{,}5} = 60 \text{ Pa}

Langkah 3 — hitung tekanan posisi II.

P_{II} = \frac{30}{0{,}3} = 100 \text{ Pa}

Jawaban: Posisi I 60 Pa, posisi II 100 Pa. Posisi II menghasilkan tekanan lebih besar karena luas bidangnya lebih kecil.

Tekanan dan Titik Lebur Es

Ini sifat es yang cukup istimewa. Ketika sebuah paku ditancapkan pada balok es, bagian es yang tertekan ujung paku cepat mencair — padahal suhunya sama sekali tidak dinaikkan.

Penjelasannya: ujung paku yang runcing memberi tekanan sangat besar pada bidang yang sangat kecil. Dan pada es, tekanan yang diperbesar membuat titik leburnya turun. Es yang tadinya baru mencair pada 0 °C kini sudah mencair pada suhu di bawah itu.

Ingat! Hubungannya berlawanan arah: tekanan naik → titik lebur es turun. Sifat ini juga menjelaskan mengapa sepatu es (ice skate) meluncur mulus — bilahnya yang tipis menekan es sehingga terbentuk lapisan air tipis yang licin.

Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang disebabkan berat zat cair itu sendiri.

P = \rho \times g \times h

dengan \rho = massa jenis zat cair, g = percepatan gravitasi, dan h = kedalaman diukur dari permukaan.

Ingat! Tekanan hidrostatis tidak bergantung pada bentuk, lebar, atau volume wadahnya. Yang menentukan hanyalah kedalaman dan massa jenis zat cairnya. Segelas air dan sebuah danau memberi tekanan yang sama pada kedalaman yang sama.

Karena \rho dan g tetap, tekanan sebanding lurus dengan kedalaman. Kedalaman menjadi setengahnya berarti tekanannya juga menjadi setengahnya.

Bejana Berhubungan dan Pipa U

Pada bejana berhubungan yang berisi satu jenis zat cair, semua titik yang berada pada kedalaman sama memiliki tekanan yang sama — tidak peduli seberapa lebar atau sempit pipanya. Itulah sebabnya permukaan air pada semua pipa selalu sejajar.

Pipa U dengan Dua Cairan Berbeda

Kalau pipa U berisi dua cairan yang tidak bercampur, keduanya saling menyeimbangkan pada bidang batas:

\rho_1 \times h_1 = \rho_2 \times h_2

Ingat! Dari rumus itu terbaca hal yang mudah terbalik: kolom yang lebih TINGGI berisi cairan yang massa jenisnya lebih KECIL. Masuk akal — cairan ringan butuh tumpukan lebih tinggi untuk menghasilkan tekanan yang sama.

Aturan itu bisa dibalik untuk membandingkan dua cairan. Kalau kolom cairan K jauh lebih pendek daripada kolom cairan M pada bidang batas yang sama, berarti massa jenis K lebih besar daripada M — sebab hasil kali \rho h keduanya harus sama.

Lapisan Zat Cair

Kalau beberapa zat cair yang tidak saling bercampur dituang ke dalam satu wadah, mereka akan tersusun berlapis menurut massa jenisnya: yang paling besar massa jenisnya berada di dasar.

Cara mengerjakan soal jenis ini: urutkan dulu massa jenisnya dari kecil ke besar, lalu pasangkan dengan lapisannya dari atas ke bawah. Misalnya minyak (800 kg/m³), air (1.000), sirup (1.300), dan madu (1.420) akan tersusun berturut-turut dari lapisan teratas sampai terbawah.

Hukum Pascal

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

\frac{F_1}{A_1} = \frac{F_2}{A_2}

Karena tekanannya sama di kedua sisi, penampang yang lebih besar menghasilkan gaya yang lebih besar. Inilah cara kerja dongkrak hidrolik, rem cakram, dan pompa hidrolik bengkel.

Contoh Soal 2

Sebuah dongkrak hidrolik memiliki penampang kecil seluas 5 cm² dan penampang besar seluas 250 cm². Jika pada penampang kecil diberikan gaya 40 N, berapa gaya yang dihasilkan pada penampang besar?

Pembahasan:

Langkah 1 — pakai rumus Pascal.

\frac{F_1}{A_1} = \frac{F_2}{A_2} \quad \Rightarrow \quad \frac{40}{5} = \frac{F_2}{250}

Langkah 2 — selesaikan.

F_2 = \frac{40 \times 250}{5} = 2.000 \text{ N}

Jawaban: 2.000 N — lima puluh kali lipat gaya yang diberikan.

Perhatikan bahwa satuan luasnya tidak perlu diubah ke m², asalkan kedua luas memakai satuan yang sama. Yang penting perbandingannya.

Hukum Archimedes

Hukum Archimedes: benda yang tercelup dalam zat cair mendapat gaya apung ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda itu.

Inilah sebabnya batu terasa jauh lebih ringan ketika kita angkat di dalam air.

Besarnya gaya apung dapat dihitung, dan rumusnya sering dipakai di soal:

F_a = \rho_{\text{cairan}} \times g \times V_{\text{tercelup}}

dengan F_a gaya apung (newton), \rho massa jenis zat cairnya, g percepatan gravitasi, dan V_{\text{tercelup}} volume bagian benda yang terendam.

Perhatikan baik-baik: yang dipakai adalah volume bagian yang terendam, bukan volume seluruh benda. Kalau benda tenggelam seluruhnya, barulah keduanya sama. Perhatikan pula bahwa massa jenis yang dipakai adalah massa jenis cairannya, bukan massa jenis bendanya.

Dari gaya apung lahir istilah berat semu, yaitu berat benda yang terasa ketika ia berada di dalam zat cair:

w_{\text{semu}} = w_{\text{asli}} - F_a

Jadi batu yang di udara beratnya 50 N dan mendapat gaya apung 20 N akan terasa hanya 30 N ketika diangkat di dalam air. Bendanya tidak berkurang beratnya — yang bertambah adalah gaya ke atas yang membantu kita.

Inilah pula yang menjelaskan mengapa nada dawai berubah ketika bebannya dicelupkan ke air, seperti yang akan kamu temui pada bab bunyi: berat semu berkurang, tegangan dawai menurun, dan nadanya ikut turun.

• \rho_{\text{benda}} < \rho_{\text{cairan}} → terapung
• \rho_{\text{benda}} = \rho_{\text{cairan}} → melayang
• \rho_{\text{benda}} > \rho_{\text{cairan}} → tenggelam

Berapa Bagian yang Tercelup?

\text{bagian tercelup} = \frac{\rho_{\text{benda}}}{\rho_{\text{cairan}}}

Contoh Soal 3

Sebuah benda bermassa jenis 700 kg/m³ mengapung di air yang massa jenisnya 1.000 kg/m³. Berapa persen bagian benda yang muncul di atas permukaan air?

Pembahasan:

Langkah 1 — hitung bagian yang tercelup.

\frac{700}{1.000} = 0{,}7 = 70\%

Langkah 2 — hitung bagian yang muncul.

100\% - 70\% = 30\%

Jawaban: 30% bagian benda berada di atas permukaan air.

Perhatikan Gambar Bagian Tercelup. Benda yang sama bisa tercelup berbeda dalamnya bergantung cairannya. Sepotong kayu bermassa jenis 600 kg/m³, misalnya, tercelup 600/1000 = 60\% di dalam air, tetapi tercelup 600/800 = 75\% di dalam minyak.

Jadi kayu itu tenggelam lebih dalam pada minyak, karena minyak yang lebih ringan memberi gaya apung yang lebih lemah.

Ingat! Kalau soal memberi dua cairan berbeda, ingat aturan ini: cairan yang lebih rapat → benda tercelup lebih sedikit. Itulah sebabnya kita lebih mudah mengapung di air laut daripada di air tawar.

Es Mencair dan Volume Benda Tercelup

Perhatikan Gambar Es Mencair di Gelas Penuh. Sebuah gelas diisi air dan balok es sampai penuh. Apa yang terjadi ketika esnya mencair seluruhnya?

Menurut Hukum Archimedes, es yang mengapung sudah lebih dulu memindahkan air seberat dirinya sendiri. Ketika mencair, es itu berubah menjadi air dengan berat yang sama persis — sehingga air lelehannya tepat mengisi ruang yang tadinya ditempati bagian es yang tercelup.

Hasilnya: permukaan air tetap pada tingkat semula dan air tidak meluap.

Ingat! Banyak yang mengira air pasti meluap karena "es berubah menjadi air tambahan". Itu keliru: es yang mengapung sudah lebih dulu memindahkan air seberat dirinya. Inilah sebabnya mencairnya es laut yang mengapung tidak menaikkan permukaan laut — yang menaikkan adalah mencairnya es di daratan.

Perhatikan Gambar Kenaikan Air dan Volume. Kenaikan permukaan air ketika sebuah benda dicelupkan sama dengan volume ruang yang benar-benar ditempati benda itu — bukan sekadar ukuran luarnya.

Karena itu dua batu berdiameter dan bertinggi sama bisa menaikkan air setinggi berbeda, misalnya bila salah satunya berongga di dalam. Adapun warna dan suhu batu sama sekali tidak berpengaruh pada volume air yang dipindahkan.

Penerapan: Kapal, Kapal Selam, dan Balon Udara

Sebongkah baja pejal pasti tenggelam. Tetapi kapal baja seberat ribuan ton bisa mengapung. Kuncinya: yang dibandingkan bukan berat kapalnya, melainkan massa jenis rata-rata seluruh kapal termasuk rongga udara di dalamnya. Karena bagian dalam kapal sebagian besar berisi udara, massa jenis rata-ratanya menjadi lebih kecil daripada air.

Kapal selam memanfaatkan prinsip yang sama dengan cara yang lebih pintar: ia dapat mengubah massa jenisnya sendiri. Untuk menyelam, tangkinya diisi air sehingga massa jenis rata-ratanya bertambah. Untuk muncul, air dikeluarkan dan diganti udara.

Balon udara bekerja dengan prinsip terapung yang sama, hanya saja "zat cairnya" berupa udara. Udara panas di dalam balon lebih renggang daripada udara sekitarnya, sehingga massa jenis rata-rata balon menjadi lebih kecil dan balon pun naik.

Untuk mencari massa jenis gas di dalam sebuah balon, langkahnya selalu dua. Pertama, cari massa gasnya saja dengan mengurangkan massa balon sesudah ditiup dengan massa sebelum ditiup. Kedua, cari volume balonnya — kalau berbentuk bola, volumenya \frac{4}{3}\pi R^3. Massa jenisnya adalah hasil bagi keduanya.

Ingat! Kesalahan tersering pada soal ini adalah memakai massa total balon berisi gas, padahal yang ditanya massa jenis gasnya saja. Selalu kurangi massa wadahnya lebih dulu.

Tekanan Udara

Udara juga punya berat, sehingga menekan segala sesuatu di bawahnya. Di permukaan laut tekanan udara sekitar 76 cmHg atau 1 atmosfer.

Makin tinggi suatu tempat, makin sedikit udara yang berada di atasnya, sehingga tekanannya makin kecil. Patokan yang dipakai di soal: setiap naik 100 meter, tekanan udara turun 1 cmHg.

Contoh Soal 4

Rumah M berada tepat di permukaan laut, sedangkan rumah N berada 400 meter lebih tinggi. Berapa selisih tekanan udara di kedua rumah?

Pembahasan:

Langkah 1 — hitung kelipatan 100 meternya.

400 : 100 = 4

Langkah 2 — kalikan dengan penurunan tiap 100 meter.

4 \times 1 \text{ cmHg} = 4 \text{ cmHg}

Jawaban: Selisihnya 4 cmHg. Tekanan di rumah N lebih rendah daripada di rumah M.

Tekanan Udara Mendorong, Bukan Menyedot

Ketika kita minum dengan sedotan, sebenarnya bukan mulut kita yang "menarik" air. Yang terjadi: mengisap membuat tekanan udara di dalam sedotan turun, lalu tekanan udara luar yang lebih tinggi mendorong air naik.

Percobaan lilin dalam gelas bekerja dengan cara yang persis sama. Saat lilin menyala, udara di dalam gelas memanas. Setelah lilin padam, udara itu mendingin sehingga menyusut dan tekanannya turun. Tekanan udara di luar yang kini lebih tinggi lalu mendorong air masuk ke dalam gelas.

Ingat! Kalau soal menanyakan penyebab zat cair bergerak, jangan langsung berpikir "disedot". Selalu cari selisih tekanannya — zat cair selalu bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.

Manometer adalah alat pengukur tekanan gas berbentuk pipa U. Cara membacanya: makin besar selisih tinggi cairannya, makin besar tekanan gas yang diukur.

Ada beberapa alat pengukur tekanan yang namanya mirip, dan soal sering menukar-nukarnya. Ada baiknya kamu hafalkan pasangannya.

Barometer mengukur tekanan udara. Barometer raksa berupa tabung berisi raksa, dan tinggi kolom raksanya langsung menyatakan tekanan udara — itulah asal satuan cmHg. Karena tekanan udara berubah menjelang hujan, barometer juga dipakai memperkirakan cuaca.

Manometer mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup, misalnya gas di dalam tabung.

Altimeter mengukur ketinggian tempat — tetapi cara kerjanya sebenarnya mengukur tekanan udara, lalu mengubahnya menjadi angka ketinggian dengan patokan setiap naik 100 meter tekanan turun 1 cmHg.

Adapun tekanan ban kendaraan dan tekanan darah juga diukur dengan alat bertipe manometer, masing-masing disebut pengukur tekanan ban dan tensimeter.

Kohesi, Adhesi, dan Kapilaritas

Kamu sudah berkenalan dengan ketiganya di Bab 2. Mari kita segarkan, karena di bab ini ketiganya sering muncul sebagai soal tersendiri.

• Kohesi — gaya tarik-menarik antara partikel sejenis.
• Adhesi — gaya tarik-menarik antara partikel berbeda jenis. Contoh: tinta menempel di kertas, cat menempel di tembok.
• Kapilaritas — naik atau turunnya zat cair pada pipa yang sangat sempit, hasil kerja sama adhesi dan kohesi.

Syarat kapilaritas adalah zat cair bergerak melalui celah atau pori yang sangat sempit. Contohnya naiknya air dari akar ke daun lewat pembuluh xilem, naiknya minyak tanah pada sumbu kompor, meresapnya air pada tisu, dan basahnya tembok bagian dalam ketika hujan.

Sebaliknya, air yang mengalir dari selokan ke sungai bukan kapilaritas — ia mengalir di saluran terbuka karena gravitasi, bukan merambat lewat celah sempit.

Ingat! Ciri kapilaritas adalah zat cair bergerak melawan atau tanpa bantuan gravitasi melalui celah sempit. Kalau airnya sekadar mengalir turun di saluran terbuka, itu aliran biasa.

Fluida Mengalir: Debit dan Kontinuitas

Debit adalah volume zat cair yang mengalir tiap satuan waktu.

Q = \frac{V}{t} = A \times v

Untuk fluida yang mengalir tenang dalam pipa tanpa kebocoran, berlaku persamaan kontinuitas:

A_1 \times v_1 = A_2 \times v_2

Alasannya sederhana: air tidak hilang dan tidak bertambah di tengah pipa, sehingga volume yang lewat tiap detik harus sama di semua bagian. Artinya debitnya tetap sama di penampang lebar maupun sempit.

Yang berubah adalah lajunya. Karena A_1 v_1 = A_2 v_2, penampang yang lebih sempit memaksa laju alirnya menjadi lebih besar. Jangan tertukar: yang tetap adalah debit, yang berubah adalah kecepatan.

Kamu bisa membuktikannya sendiri: tutup sebagian ujung selang dengan jempol, dan air langsung menyembur lebih jauh. Debitnya tetap, tetapi lajunya melonjak.

Udara yang Bergerak dan Tekanannya

Sejauh ini kita selalu membicarakan fluida yang diam. Tetapi begitu fluida bergerak, muncul satu sifat baru yang mengejutkan.

Azas Bernoulli menyatakan bahwa pada aliran fluida, makin cepat alirannya, makin kecil tekanannya. Sebaliknya, di tempat alirannya lambat, tekanannya justru besar.

Kamu bisa membuktikannya dengan selembar kertas. Peganglah kertas di depan bibir sehingga menjuntai ke bawah, lalu tiup bagian atasnya. Kertas itu justru naik, bukan tertekan turun.

Penjelasannya: udara yang ditiupkan di atas kertas bergerak cepat sehingga tekanannya turun, sedangkan udara di bawah kertas diam dengan tekanan tetap besar. Selisih tekanan itulah yang mendorong kertas ke atas.

Prinsip yang sama menjelaskan beberapa peristiwa sehari-hari. Atap seng bisa terangkat saat angin kencang, sebab udara yang melaju cepat di atas atap menurunkan tekanan di sana sementara udara di dalam rumah tetap bertekanan besar. Dua kapal yang berlayar berdampingan terlalu dekat bisa saling tertarik, karena air di antara keduanya mengalir lebih cepat.

Sayap pesawat terbang dirancang dengan permukaan atas yang lebih melengkung daripada bawahnya, sehingga udara di atas menempuh jarak lebih panjang dan mengalir lebih cepat. Tekanan di atas sayap menjadi lebih kecil daripada di bawahnya, dan selisih tekanan itu menghasilkan gaya angkat.

Ingat! Jangan tertukar dengan persamaan kontinuitas. Kontinuitas berbicara tentang laju: penampang sempit membuat aliran lebih cepat. Bernoulli berbicara tentang tekanan: aliran yang lebih cepat bertekanan lebih kecil. Keduanya sering muncul berpasangan pada satu soal.

Membedakan Hukum Pascal dan Hukum Archimedes

Ingat! Cara cepat membedakannya: kalau soal berbicara tentang ruang tertutup dan gaya yang diperbesar → Pascal. Kalau berbicara tentang benda terapung atau terasa lebih ringan di air → Archimedes.

Latihan Yuk!

1. Mengapa pisau dibuat tajam, sedangkan alas traktor dibuat lebar? Jelaskan dengan rumus tekanan.
2. Pada pipa U, kolom cairan A setinggi 20 cm menyeimbangkan kolom cairan B setinggi 25 cm. Cairan mana yang massa jenisnya lebih besar?
3. Sebuah kota berada 700 meter di atas permukaan laut. Jika tekanan udara di permukaan laut 76 cmHg, berapa tekanan udara di kota itu?
4. Mengapa air masuk ke dalam gelas setelah lilin di dalamnya padam? Jelaskan dengan konsep tekanan.
5. Sebuah gelas penuh berisi air dan es batu yang mengapung. Setelah es mencair, apakah air meluap? Jelaskan.
6. Sebuah balok berberat 120 N memiliki tiga sisi dengan luas 40 dm², 25 dm², dan 15 dm². Pada sisi mana balok harus diletakkan agar tekanannya paling kecil? Berapa nilainya?
7. Mengapa penyelam merasa telinganya tertekan ketika menyelam makin dalam? Jelaskan dengan rumus.
8. Sebuah bola baja pejal tenggelam di air, tetapi kapal yang terbuat dari baja justru terapung. Jelaskan mengapa.
9. Bagaimana cara kapal selam mengubah keadaannya dari mengapung menjadi menyelam?

Kunci Jawaban Latihan

• Pisau dibuat tajam agar luas bidang tekannya sangat kecil, sehingga dengan gaya biasa dihasilkan tekanan yang sangat besar. Alas traktor dibuat lebar agar luas bidangnya besar, sehingga tekanannya kecil dan traktor tidak terperosok ke tanah. Keduanya mengikuti P = F/A.
• Cairan A. Kolomnya lebih pendek, jadi massa jenisnya harus lebih besar agar hasil kali \rho h keduanya sama.
• Penurunan tekanan = \frac{700}{100} \times 1 = 7 \text{ cmHg}. Tekanan di kota itu = 76 - 7 = 69 \text{ cmHg}.
• Setelah lilin padam, udara di dalam gelas mendingin dan menyusut sehingga tekanannya turun. Tekanan udara luar yang lebih tinggi lalu mendorong air masuk ke dalam gelas.
• Tidak meluap. Es yang mengapung sudah memindahkan air seberat dirinya sendiri, dan ketika mencair ia menjadi air dengan berat yang sama persis. Permukaan air tetap.
• Tekanan paling kecil diperoleh pada sisi dengan luas terbesar, yaitu 40 dm² = 0,4 m². Nilainya P = \frac{120}{0{,}4} = 300 \text{ Pa}.
• Karena tekanan hidrostatis P = \rho g h bertambah seiring bertambahnya kedalaman. Makin dalam menyelam, makin besar tekanan air yang menekan gendang telinga.
• Karena yang menentukan bukan bahannya, melainkan massa jenis rata-rata seluruh benda. Bola baja pejal seluruhnya berisi baja sehingga massa jenisnya besar. Kapal berongga dan sebagian besar berisi udara, sehingga massa jenis rata-ratanya menjadi lebih kecil daripada air.
• Dengan mengisi tangkinya dengan air sehingga massa jenis rata-ratanya bertambah hingga melebihi massa jenis air laut. Untuk muncul kembali, air dikeluarkan dan diganti udara.

Rangkuman Bab 7

Tekanan pada Zat Padat

• P = \dfrac{F}{A}, satuannya pascal (Pa) atau N/m².
• Luas bidang berada di penyebut: luas kecil → tekanan besar. Karena itu pisau dibuat tajam dan alas traktor dibuat lebar.
• Ingat konversi luas: 1 dm² = 0,01 m² dan 1 cm² = 0,0001 m².
• Pada es, tekanan naik → titik lebur turun, sehingga es yang tertekan cepat mencair.

Tekanan dalam Zat Cair

• P = \rho g h — hanya bergantung massa jenis dan kedalaman, tidak pada bentuk atau volume wadah.
• Tekanan sebanding lurus dengan kedalaman: setengah kedalaman berarti setengah tekanan.
• Pada bejana berhubungan, semua titik pada kedalaman sama memiliki tekanan sama.
• Pipa U: \rho_1 h_1 = \rho_2 h_2. Kolom lebih tinggi berarti massa jenisnya lebih kecil.
• Zat cair yang tak bercampur tersusun berlapis; yang massa jenisnya terbesar berada di dasar.

Hukum Pascal dan Archimedes

Hukum	Isinya	Penerapan
Pascal	tekanan pada ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah; \frac{F_1}{A_1} = \frac{F_2}{A_2}	dongkrak hidrolik, rem cakram, pompa hidrolik
Archimedes	gaya apung = berat zat cair yang dipindahkan	kapal, kapal selam, balon udara, jembatan ponton

• Terapung bila \rho_{\text{benda}} < \rho_{\text{cairan}}, melayang bila sama, tenggelam bila lebih besar.
• Bagian tercelup = \dfrac{\rho_{\text{benda}}}{\rho_{\text{cairan}}}; sisanya muncul di permukaan.
• Gaya apung F_a = \rho_{\text{cairan}} g V_{\text{tercelup}}, dan berat semu = berat asli − gaya apung.
• Azas Bernoulli: aliran makin cepat → tekanan makin kecil. Menjelaskan kertas terangkat saat ditiup, atap terbang saat angin kencang, dan gaya angkat sayap pesawat.
• Alat ukur: barometer (tekanan udara), manometer (gas ruang tertutup), altimeter (ketinggian).
• Cairan yang lebih rapat → benda tercelup lebih sedikit.
• Es yang mengapung dan kemudian mencair tidak membuat air meluap.
• Kenaikan air menunjukkan volume ruang yang benar-benar ditempati benda; ukuran luar yang sama belum tentu berarti volume bahan yang sama.

Tekanan Udara dan Fluida Mengalir

• Tekanan udara di permukaan laut ≈ 76 cmHg; setiap naik 100 m turun 1 cmHg.
• Zat cair bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Sedotan dan percobaan lilin sama-sama bekerja karena selisih tekanan, bukan karena "disedot".
• Manometer: makin besar selisih tinggi cairan, makin besar tekanan gasnya.
• Kohesi = partikel sejenis; adhesi = partikel berbeda jenis; kapilaritas = zat cair naik pada celah sempit.
• Q = \dfrac{V}{t} = A v dan A_1 v_1 = A_2 v_2. Debitnya tetap; penampang menyempit membuat laju bertambah.

Penutup

Selamat, kamu sudah menyelesaikan bab ketujuh!

Kalau kamu perhatikan, hampir seluruh bab ini bertumpu pada satu gagasan yang berulang-ulang: yang menentukan bukan besarnya sesuatu, melainkan perbandingannya.

• Bukan besarnya gaya, melainkan perbandingan gaya terhadap luas — itulah tekanan.
• Bukan berat kapal, melainkan perbandingan massa jenisnya terhadap air — itulah yang menentukan terapung atau tenggelam.
• Bukan tinggi kolom cairan, melainkan hasil kali massa jenis dengan tinggi — itulah yang menyeimbangkan pipa U.
• Bukan besarnya tekanan di suatu tempat, melainkan selisih tekanan — itulah yang membuat zat cair bergerak.

Kalau nanti kamu menemui soal tekanan yang tampak rumit, coba tanyakan pada dirimu: apa yang sedang dibandingkan di sini? Biasanya jawabannya langsung terlihat.

Satu peringatan terakhir yang sudah muncul beberapa kali di bab ini: periksa satuannya. Soal tekanan jarang sulit karena rumusnya; ia sulit karena satuan luas yang lupa diubah dari dm² ke m².

Di Bab 8 kita akan berpindah ke topik yang bisa kamu dengar: Getaran, Gelombang, dan Bunyi. Kamu akan tahu mengapa kilat terlihat lebih dulu daripada guruhnya, dan mengapa suara terdengar lebih jelas di malam hari.

Sampai jumpa di sana!