Tekanan dalam fluida

Apakah Anda pernah menggunakan pompa sepeda seperti yang terlihat pada gambar di samping? Ketika Anda menekan pada pegangannya akan memaksa udara keluar melalui selang, dan udara masuk ban melalui lubang kecil.
Advertisement

Seperti fluida lainnya (cairan dan gas), udara dapat mengalir dan mengambil bentuk seperti wadahnya. Udara yang masuk ban dari pompa cepat menyebar untuk mengisi seluruh ban secara merata. Saat ban terisi dengan udara, rasanya lebih kencang. Itu karena udara memberi tekanan terhadap permukaan di dalam ban.

Mengapa fluida memiliki tekanan

Semua fluida memberikan tekanan seperti udara di dalam ban. Partikel fluida yang terus bergerak ke segala arah secara acak. Saat partikel bergerak, mereka tetap bertumbukan satu sama lain atau dengan apa pun yang ada di jalan mereka. Tumbukan ini menyebabkan tekanan, dan tekanan yang diberikan secara merata ke segala arah. Ketika banyak partikel bersama dalam satu bagian dari ruang tertutup, saat partikel udara pertama memasuki ban, mereka dengan cepat menyebar untuk mengisi semua ruang yang tersedia. Itu karena partikel fluida selalu bergerak dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah. Hal ini menjelaskan mengapa udara yang masuk ban melalui lubang kecil cepat mengisi seluruh ban.

Tekanan, gaya, dan luas

Tekanan didefinisikan sebagai jumlah gaya yang bekerja pada luas daerah tertentu. Oleh karena itu, tekanan dapat diwakili oleh persamaan ini:

Advertisement

Tekanan = Gaya dibagi Luas

atau dalam bentuk simbol:

P = F / A

Tekanan menunjukkan bagaimana gaya yang terkonsentrasi pada daerah tertentu. Semakin kecil daerah yang diterapkan oleh gaya, semakin besar tekanannya. Caba bayangkan ketika menekan sebuah paku payung, seperti yang pada Gambar di bawah, ke papan buletin. Anda menerapkan gaya dengan ibu jari Anda ke kepala paku yang lebar. Namun, gaya yang diberikan paku payung pada papan buletin hanya bertindak pada titik kecil dari pin. Ini adalah daerah yang jauh lebih kecil, sehingga tekanan yang diberikan titik ke papan buletin jauh lebih besar dari tekanan yang Anda terapkan oleh ibu jari Anda. Akibatnya, paku menembus papan buletin dengan mudah.paku payung

Satuan SI untuk Tekanan

Dalam persamaan di atas untuk tekanan, gaya dinyatakan dalam Newton (N) dan luas daerah dinyatakan dalam meter persegi (m2). Oleh karena itu, tekanan dinyatakan dalam N / m2, yang merupakan satuan SI untuk tekanan. Unit ini juga disebut Pascal (Pa). Paskal adalah nama seorang ilmuwan penemuan Blaise Pascal tentang tekanan dalam fluida. Tekanan dapat juga dinyatakan dalam kilopascal (kPa), yang sama dengan 1000 pascal. Misalnya, tekanan udara di dalam ban sepeda gunung biasanya sekitar 200 kPa.

Menghitung Tekanan atau gaya

Bila Anda tahu berapa banyak gaya yang bekerja pada luas daerah tertentu, Anda dapat menghitung tekanan yang sedang diterapkan pada luas tersebut dengan menggunakan persamaan untuk tekanan yang diberikan di atas. Sebagai contoh, asumsikan bahwa batu beratnya 5000 N dan sedang diam di tanah di atas lahan seluas 0,5 m2. Tekanan yang diberikan pada tanah oleh batu adalah:

Tekanan = 5000N / 0,5 m 2 = 10000 Pa = 10 kPa

Kadang-kadang tekanan sudah diketahui. Untuk menghitung gaya, persamaan untuk tekanan dapat ditulis kembali sebagai:

Gaya = Tekanan × Luas

Misalnya, batu lain memberikan tekanan 10 kPa di area seluas 0,4 m2. Berapa berat batu? Rubah dulu 10 kPa (10.000 Pa) menjadi 10.000 N / m2. Kemudian gantikan nilai ini untuk tekanan dalam persamaan gaya sebagai berikut:

Gaya (berat) = 10.000 N / m2 × 0,4 m2 = 4.000 N

T: break-dancer pada Gambar di bawah memiliki berat 800 N. Dia adalah menyeimbangkan pada satu telapak tangan. Jika telapak tangannya memiliki luas 0,02 m2, berapa banyak tekanan yang ia berikan pada tanah?

A: Gunakan persamaan untuk tekanan:

penari

P = F / A

Tekanan = 800 N / 0,02 m2 = 40 kPa

Q: Jika break- dancer berbaring di tanah dengan punggungnya, berat badannya tersebar di area seluas 0,75 m2. Berapa banyak tekanan yang dia berikan di tanah dalam posisi ini?

A: Pada punggungnya, tekanan dia diberikannya adalah:

P = 800N / 0,75 m2 = 1,1 kPa

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Tekanan Fluida

Dua faktor yang mempengaruhi tekanan dalam fluida. Mereka adalah kedalaman cairan dan densitasnya.

Tekana dalam fluida akan membesar seiring pertambahan kedalaman. Lebih dalam fluida, semua fluida yang berada di atasnya akan menghasilkan lebih banyak berat yang menghasilkan tekanan. Anda dapat menonton video demonstrasi kedalaman dan tekanan fluida di URL ini: http://www.youtube.com/watch?v=oUK7agBG4KA

Fluida padat seperti air mengerahkan lebih banyak tekanan daripada fluida kurang padat seperti udara. Partikel-partikel cairan padat lebih dekat bersama-sama, sehingga ada banyak tumbukan antara partikel di daerah tertentu. Perbedaan kepadatan air dan udara diilustrasikan pada Gambar di bawah.

masa jenis udara dan air
masa jenis udara dan air

Ringkasan

Semua fluida memberikan tekanan karena partikel mereka terus bergerak dan bertumbukan dengan sesuatu. Tekanan didefinisikan sebagai jumlah gaya yang bekerja pada daerah tertentu. Tekanan mengukur seberapa besar gaya akan terkonsentrasi. Satuan SI untuk tekanan adalah Pascal (Pa), atau N / m2. Untuk menghitung tekanan, gaya dalam Newton (N) dibagi oleh luas daerah dalam meter persegi (m2).

Advertisement

Facebook Twitter

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *