Rumus tekanan zat padat, lengkap dengan pengertian, contoh soal, dan cara pengerjaannya

Brilio.net - Dalam kehidupan sehari-hari, tekanan zat padat dapat ditemukan pada benda-benda seperti pada jarum, kapak, gas, cairan, padatan, sepatu salju, pilar bangunan, dan lain-lain. Tekanan merupakan gaya per satuan luas yang diberikan oleh zat padat pada benda.

Dari pemahaman tersebut, dapat dipahami bahwa tekanan zat padat adalah besaran fisika yang mengukur tekanan di dalam suatu zat padat. Tekanan zat padat tidak terlepas dari prinsip hukum fisika yang berbunyi semakin besar gaya yang menekan suatu luas bidang tekan, semakin besar tekanan yang dihasilkan. Semakin besar luas bidang tekan, semakin kecil tekanan yang dihasilkan.

Berikut rumus tekanan zat padat, lengkap dengan pengertian, contoh soal, dan cara pengerjaannya. Brilio.net menghimpun dari berbagai sumber pada Selasa (12/9).

Pengertian tekanan zat padat.

foto: freepik.com

Tekanan zat padat adalah besarnya gaya yang bekerja pada setiap luas bidang tekan pada zat padat. Luas bidang tekan yang dimaksud berbeda dengan luas permukaan.

Luas bidang tekan hanya mengacu pada daerah yang mengalami penekanan saja, bukan luas secara keseluruhan. Satuan dari tekanan adalah N/m² atau Pascal. Tekanan zat padat dirumuskan secara matematis seperti berikut ini:

P = F/A

Keterangan:
P adalah tekanan
F adalah gaya tekan
A adalah luas bidang tekan

Prinsip umum tekanan adalah semakin besar gaya yang menekan suatu luas bidang tekan, semakin besar tekanan yang dihasilkan. Semakin besar luas bidang tekan, semakin kecil tekanan yang dihasilkan.

Kelebihan dan kekurangan tekanan zat padat.

foto: freepik.com

Zat padat adalah salah satu bentuk materi yang memiliki bentuk dan volume yang tetap. Zat padat memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan, yang dapat dilihat dari sifat-sifatnya. Berikut adalah beberapa kelebihan dan kekurangan zat padat:

1. Kelebihan zat padat.

- Zat padat memiliki bentuk tetap sehingga mudah untuk disimpan dan diperdagangkan. Adanya ini bisa dengan mudah menyimpan makanan di dalam kulkas tanpa khawatir kemasan akan rusak karena bentuk zat padat yang tetap.

- Zat padat juga memiliki titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan zat cair atau zat gas. Hal ini menguntungkan untuk digunakan pada lingkungan yang suhunya lebih tinggi, karena zat padat akan tetap dalam bentuk padatnya dan menahan tekanan dengan lebih baik.

- Kristal padat sering kali memiliki struktur yang teratur, yang membuat kristal padat menjadi bahan pembuat sensor atau benda-benda kerajinan.

2. Kekurangan zat padat.

- Zat padat tidak sefleksibel zat cair atau zat gas, yang membuatnya kurang efektif digunakan pada benda yang rentan terhadap tekanan atau deformasi.

- Terkadang, zat padat bisa sangat rapuh sehingga mudah pecah ketika dipakai atau digunakan.

- Saat terkena perubahan suhu yang sangat tinggi atau sangat rendah, mungkin terjadi perubahan bentuk yang tidak terduga pada zat padat.

Contoh soal tekanan zat padat

foto: freepik.com

Contoh soal 1

Sebuah balok dengan massa 500kg ditempatkan di atas permukaan yang memiliki luas 10m². Hitung tekanan yang diberikan oleh balok pada permukaan.

Pembahasan:

Tekanan pada zat padat dapat dihitung menggunakan rumus:
P = F/A

Gaya yang diberikan oleh balok ke bawah adalah beratnya (m*g), di mana m adalah massa balok (500kg) dan g adalah percepatan gravitasi (9,8m/s²). Jadi, F = 500kg * 9,8m/s² = 4900N.

Luas permukaan adalah 10m². Sekarang, kamu dapat menghitung tekanannya:
P = 4900N/10m² = 490Pa

Jadi, tekanan yang diberikan oleh balok pada permukaan adalah 490 pascal (Pa).

Contoh soal 2

Sebuah benda dengan massa 20kg diletakkan pada permukaan meja dengan luas 0,5m². Berapa tekanan yang diberikan oleh benda tersebut pada meja?

Pembahasan:

Menggunakan rumus yang sama seperti sebelumnya, kita dapat menghitung tekanannya. Gaya yang diberikan oleh benda ke bawah adalah beratnya, yaitu m*g, di mana m adalah massa benda (20kg) dan g adalah percepatan gravitasi (9,8m/s²). Jadi, F = 20kg * 9,8m/s² = 196N.

Luas permukaan meja adalah 0,5m². Sekarang, kita dapat menghitung tekanannya:
P = 196N/0,5m² = 392Pa

Jadi, tekanan yang diberikan oleh benda pada meja adalah 392 pascal (Pa).

Contoh soal 3

Sebuah balok memiliki berat 3000N. Jika luas permukaannya adalah 2m², berapa tekanan yang diberikan oleh balok pada permukaan?

Pembahasan:
Untuk menghitung tekanan dapat menggunakan rumus P = F/A. Dalam kasus ini, gaya yang diberikan adalah berat balok, yaitu 3000N, dan luas permukaan adalah 2m².

P = 3000N/2m² = 1500Pa

Jadi, tekanan yang diberikan oleh balok pada permukaan adalah 1500 pascal (Pa).

Contoh soal 4

Sebuah tabung berisi gas dengan gaya 1200N dan memiliki area penampang 0,02m². Berapa tekanan gas di dalam tabung tersebut?

Pembahasan:

Untuk mencari nilai tekanan gas di dalam tabung, gunakan rumus P = F/A. Dalam kasus ini, gaya yang diberikan adalah 1200N, dan area penampang tabung adalah 0,02m².

P = 1200N/0,02m² = 60, 000Pa

Jadi, tekanan gas di dalam tabung adalah 60,000 pascal (Pa).

Contoh soal 5

Sebuah kotak dengan massa 10 kg diletakkan di atas permukaan dengan luas 0,2m². Berapa tekanan yang diberikan oleh kotak pada permukaan?

Pembahasan:
Kita dapat menghitung tekanan dengan rumus P = F/A. Gaya yang diberikan oleh kotak ke bawah adalah beratnya, yaitu m*g, di mana m adalah massa kotak (10kg) dan g adalah percepatan gravitasi (9,8m/s²).
Jadi, F = 10kg * 9,8m/s² = 98 N.

Luas permukaan adalah 0,2m². Sekarang, hitunglah tekanannya:

P = 98N/0,2m² = 490Pa

Jadi, tekanan yang diberikan oleh kotak pada permukaan adalah 490 pascal (Pa).