Teknologi Penerapan Tekanan pada Zat

 A. Tekanan pada Zat Padat

1. Definisi Tekanan dan Satuan SI

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu permukaan setiap satuan luas. Bayangkan kamu menekan penghapus ke meja. Gaya dari tanganmu menyebar di permukaan penghapus tersebut. Dalam Satuan Internasional (SI), satuan tekanan adalah Pascal (Pa). Satu Pascal sama dengan satu Newton per meter persegi (1 N/m²).

2. Pengaruh Gaya dan Luas Permukaan

Ada dua hal penting yang memengaruhi besarnya tekanan pada zat padat:
1. Gaya (F): Semakin besar gaya yang kamu berikan, semakin besar tekanan yang dihasilkan.
2. Luas Permukaan (A): Semakin kecil luas bidang sentuh, semakin besar tekanan yang dihasilkan.

Contoh dalam kehidupan sehari-hari:
• Kaki Bebek vs Kaki Ayam: Kaki bebek memiliki selaput (luas permukaan besar). Ini membuat tekanan kaki bebek ke tanah lumpur menjadi kecil, sehingga bebek tidak mudah terperosok. Kaki ayam tidak berselaput, jadi lebih mudah ambles di lumpur.
• Pisau Tajam: Mata pisau sengaja dibuat tipis agar luas permukaannya sangat kecil. Dengan gaya yang sedikit, tekanan yang dihasilkan besar sehingga mudah memotong buah atau daging.
• Paku Runcing: Ujung paku dibuat runcing agar luas permukaannya kecil, sehingga mudah menancap saat dipukul palu.

3. Rumus Tekanan Zat Padat dan Contoh Soal

Rumus matematika untuk tekanan zat padat adalah:
P = F / A

Keterangan:
P = Tekanan (Pascal atau N/m²)
F = Gaya (Newton atau N)
A = Luas Permukaan (meter persegi atau m²)

Contoh Soal:

Diketahui:
Sebuah balok kayu memiliki luas alas (A) = 2 m². Balok tersebut ditekan dengan gaya (F) sebesar 500 Newton.
Ditanyakan:
Berapakah tekanan (P) yang dialami alas balok?
Dijawab:
P = F / A
P = 500 N / 2 m²
P = 250 Pa
Jadi, tekanan yang dialami alas balok adalah 250 Pascal.

B. Tekanan pada Zat Cair

1. Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang ada di dalam zat cair yang diam. Tekanan ini disebabkan oleh berat zat cair itu sendiri karena pengaruh gravitasi. Sifat penting tekanan hidrostatis: Semakin dalam posisi suatu benda dari permukaan zat cair, maka tekanan hidrostatis yang diterimanya akan semakin besar.

Contoh penerapan dalam kehidupan sehari-hari:
• Dinding Bendungan: Bagian bawah dinding bendungan sengaja dibangun lebih tebal daripada bagian atas. Hal ini dilakukan untuk menahan tekanan air yang sangat besar di bagian dalam.
• Menyelam: Ketika menyelam terlalu dalam di laut, telinga kita akan terasa sakit karena tekanan air di kedalaman sangat kuat.

Rumus Tekanan Hidrostatis:
Ph = ρ × g × h

Keterangan:
Ph = Tekanan Hidrostatis (Pa atau N/m²)
ρ (rho) = Massa jenis zat cair (kg/m³)
g = Percepatan gravitasi (m/s², biasanya nilainya 10 m/s²)
h = Kedalaman dari permukaan air (meter)

Contoh Soal:

Diketahui:
Seorang penyelam berada di kedalaman (h) = 4 meter di bawah permukaan air. Massa jenis air (ρ) = 1000 kg/m³ dan gravitasi (g) = 10 m/s².
Ditanyakan:
Berapa tekanan hidrostatis (Ph) yang dirasakan penyelam?
Dijawab:
Ph = ρ × g × h
Ph = 1000 × 10 × 4
Ph = 40.000 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis yang dirasakan penyelam adalah 40.000 Pascal.

2. Hukum Archimedes

Hukum Archimedes menyatakan: Jika sebuah benda dimasukkan ke dalam zat cair, benda tersebut akan mendapatkan gaya angkat ke atas (F_a) yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Karena gaya angkat ini, benda di dalam air bisa mengalami tiga kondisi:
1. Terapung: Jika massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair.
2. Melayang: Jika massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair.
3. Tenggelam: Jika massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair.

Contoh penerapan dalam kehidupan sehari-hari:
• Kapal Laut: Kapal laut yang besar dan berat bisa terapung karena bagian tengah kapal dibuat berongga berisi udara. Ini membuat volume kapal besar dan gaya angkat ke atasnya melampaui berat kapal.
• Kapal Selam: Kapal ini bisa terapung, melayang, dan tenggelam dengan cara mengisi atau membuang air di dalam tangki pemberatnya.

Rumus Gaya Archimedes:
Fa = ρc × g × Vbf

Keterangan:
Fa = Gaya angkat ke atas (Newton)
ρc = Massa jenis zat cair (kg/m³)
g = Percepatan gravitasi (m/s²)
Vbf = Volume benda yang tercelup (m³)

Contoh Soal:

Diketahui:
Sebuah batu mainan tercelup seluruhnya ke dalam air. Volume batu yang tercelup (Vbf) = 0,002 m². Massa jenis air (ρc) = 1000 kg/m³ dan g = 10 m/s².
Ditanyakan:
Berapakah gaya angkat ke atas (Fa) yang dialami batu?
Dijawab:
Fa = ρc × g × Vbf
Fa = 1000 × 10 × 0,002
Fa = 20 N
Jadi, gaya angkat ke atas yang dialami batu adalah 20 Newton.

3. Hukum Pascal

Hukum Pascal menyatakan: Tekanan yang diberikan kepada zat cair di dalam ruang tertutup akan diteruskan oleh zat cair tersebut ke segala arah dengan sama besar.

Prinsip ini sangat hebat karena dengan gaya yang kecil pada lubang kecil, kita bisa menghasilkan gaya yang sangat besar pada lubang yang besar.

Contoh penerapan dalam kehidupan sehari-hari:
• Dongkrak Hidrolik: Digunakan montir untuk mengangkat mobil yang berat hanya dengan tuas pompa kecil.
• Rem Hidrolik Mobil: Pengendara cukup menginjak pedal rem dengan gaya ringan, tekanan diteruskan lewat minyak rem untuk menjepit ban mobil yang melaju kencang.

Rumus Hukum Pascal:
F1 / A1 = F2 / A2

Keterangan:
F1 = Gaya pada penampang kecil (N)
A1 = Luas penampang kecil (m²)
F2 = Gaya pada penampang besar (N)
A2 = Luas penampang besar (m²)

Contoh Soal:

Diketahui:
Alat pengangkat mobil hidrolik memiliki luas penampang kecil (A1) = 0,01 m² dan luas penampang besar (A2) = 0,2 m². Gaya kecil (F1) diberikan sebesar 200 Newton.
Ditanyakan:
Berapakah gaya angkat (F2) yang dihasilkan pada penampang besar?
Dijawab:
F1 / A1 = F2 / A2
200 / 0,01 = F2 / 0,2
20.000 = F2 / 0,2
F2 = 20.000 × 0,2
F2 = 4.000 N
Jadi, gaya angkat yang dihasilkan adalah 4.000 Newton.

C. Tekanan Gas

1. Konsep Tekanan Gas dan Hukum Boyle

Sama seperti zat padat dan zat cair, udara atau gas di sekitar kita juga memiliki tekanan. Hukum Boyle membahas tentang sifat gas di ruang tertutup. Bunyinya: Jika suhu gas dijaga tetap (konstan), maka ketika volume ruang diperkecil, tekanan gas akan menjadi lebih besar. Sebaliknya, jika volume ruang diperbesar, tekanan gas akan mengecil.

Contoh dalam kehidupan sehari-hari:
• Jarum Suntik: Ketika piston suntikan ditarik, volume di dalam tabung membesar sehingga tekanannya mengecil. Hal ini membuat cairan obat di luar tersedot masuk ke dalam tabung suntik.
• Pompa Sepeda: Saat kita menekan pompa ke bawah, kita memperkecil volume udara di dalam pompa, sehingga tekanan udara naik tinggi dan mengalir masuk ke dalam ban sepeda.

Rumus Hukum Boyle:
P1 × V1 = P2 × V2

Keterangan:
P1 = Tekanan gas mula-mula
V1 = Volume gas mula-mula
P2 = Tekanan gas akhir
V2 = Volume gas akhir

Contoh Soal:

Diketahui:
Gas di dalam tabung tertutup memiliki volume awal (V1) = 4 m³ dengan tekanan (P1) = 2 atm. Volume tabung kemudian diubah menjadi (V2) = 2 m³ pada suhu tetap.
Ditanyakan:
Berapakah tekanan akhir gas (P2)?
Dijawab:
P1 × V1 = P2 × V2
2 × 4 = P2 × 2
8 = P2 × 2
P2 = 8 / 2
P2 = 4 atm
Jadi, tekanan akhir gas di dalam tabung tersebut adalah 4 atm.

2. Hubungan Tekanan Udara dengan Ketinggian Tempat (mdpl)

Udara di bumi ditarik oleh gravitasi, sehingga semakin dekat dengan permukaan laut, udara semakin padat dan tekanannya semakin tinggi. Semakin tinggi kita mendaki gunung (meter di atas permukaan laut atau mdpl), lapisan udara di atas kita semakin tipis. Oleh karena itu, semakin tinggi suatu tempat, tekanan udaranya semakin rendah.

Aturan praktisnya: Setiap kenaikan ketinggian 100 meter dari permukaan laut, tekanan udara di tempat tersebut akan berkurang sebesar 1 cmHg.
Tekanan udara normal di permukaan laut adalah 76 cmHg.

Rumus hubungan Tekanan udara dengan Ketinggian Tempat:
P = 76 - (h / 100)

Keterangan:
P = Tekanan udara di ketinggian tersebut (cmHg)
h = Ketinggian tempat dari permukaan laut (meter atau mdpl)

Contoh Soal:

Diketahui:
Sebuah pos pendakian gunung terletak di ketinggian (h) = 800 mdpl.
Ditanyakan:
Berapakah tekanan udara (P) di pos pendakian tersebut?
Dijawab:
P = 76 - (h / 100)
P = 76 - (800 / 100)
P = 76 - 8
P = 68 cmHg
Jadi, tekanan udara di pos pendakian tersebut adalah 68 cmHg.

D. Penerapan Tekanan Zat pada Makhluk Hidup

1. Penerapan pada Tumbuhan

Tumbuhan tidak memiliki pompa mekanis seperti jantung, tetapi air dari dalam tanah bisa mengalir naik sampai ke daun pohon yang tinggi. Proses ini memanfaatkan prinsip tekanan air melalui:
• Tekanan Akar: Air masuk ke akar secara osmosis, mendorong cairan naik ke pembuluh kayu (xilem).
• Kapilaritas Batang: Pembuluh xilem sangat tipis seperti pipa kapiler, sehingga air otomatis tertarik ke atas akibat gaya adhesi.
• Daya Isap Daun: Air menguap dari daun lewat stomata (transpirasi), sehingga menciptakan efek sedotan yang menarik air di bawahnya ke atas.

2. Penerapan pada Hewan

• Kaki Bebek di Lumpur: Luas permukaan kaki bebek yang lebar mengurangi tekanan tanah agar bebek leluasa bergerak mencari makan di rawa berlumpur tanpa tenggelam.
• Mekanisme Pernapasan Ikan: Ikan memanfaatkan perbedaan tekanan air dan mulut untuk menyaring oksigen. Saat mulut ikan terbuka, air masuk karena tekanan di luar lebih tinggi daripada rongga mulut.

3. Penerapan pada Tubuh Manusia

• Sistem Peredaran Darah: Jantung manusia bekerja memompa darah ke seluruh tubuh. Tekanan darah diukur menggunakan alat sfigmomanometer (tensimeter). Ada dua angka hasil pengukuran: Tekanan Sistol (saat jantung menguncup memompa darah keluar) dan Tekanan Diastol (saat otot jantung beristirahat/mengembang).
• Proses Pernapasan: Ketika kita menarik napas (inspirasi), otot dada membesar sehingga volume paru-paru membesar. Berdasarkan hukum tekanan, tekanan udara di dalam paru-paru menjadi lebih kecil daripada tekanan udara luar, sehingga udara bersih dari luar bergerak masuk ke dalam paru-paru.

E. Ujian Sumatif (Pilihan Ganda)

Pilihlah jawaban yang paling benar dengan memberi tanda silang pada pilihan A, B, C, atau D!

1. Satuan tekanan dalam Sistem Internasional (SI) adalah...

A. Newton

B. Joule

C. Pascal

D. Watt

2. Faktor-faktor yang memengaruhi besarnya tekanan pada zat padat adalah...

A. Gaya dan volume

B. Gaya dan luas permukaan

C. Massa jenis dan kedalaman

D. Berat dan volume

3. Agar mendapatkan tekanan yang besar pada zat padat, langkah yang benar adalah...

A. Memperkecil gaya dan memperbesar luas alas

B. Memperbesar gaya dan memperbesar luas alas

C. Memperbesar gaya dan memperkecil luas alas

D. Memperkecil gaya dan memperkecil luas alas

4. Tekanan yang disebabkan oleh berat zat cair itu sendiri disebut...

A. Tekanan gas

B. Tekanan udara

C. Tekanan hidrostatis

D. Tekanan kapiler

5. Alat pemotong seperti pisau dibuat tajam pada bagian ujungnya dengan tujuan...

A. Memperbesar luas penampang agar gaya potong kecil

B. Memperkecil luas penampang agar tekanan yang dihasilkan besar

C. Mengurangi gaya gesek pisau dengan benda

D. Menghemat energi pembuat pisau

6. Dongkrak hidrolik merupakan salah satu alat bantu yang bekerja berdasarkan prinsip...

A. Hukum Archimedes

B. Hukum Pascal

C. Hukum Boyle

D. Hukum Newton

7. Benda akan mengalami kondisi terapung di dalam zat cair jika...

A. Massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat cair

B. Massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair

C. Massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair

D. Benda terbuat dari bahan logam besi murni

8. Alat yang digunakan untuk mengukur besarnya tekanan darah manusia adalah...

A. Barometer

B. Hidrometer

C. Sfigmomanometer

D. Termometer

9. Hukum yang menyatakan hubungan volume gas dan tekanan pada suhu konstan dalam ruang tertutup adalah...

A. Hukum Pascal

B. Hukum Archimedes

C. Hukum Boyle

D. Hukum Newton

10. Setinggi apa pun kita mendaki gunung, tekanan udara luar akan semakin...

A. Meningkat drastis

B. Berkurang/mengecil

C. Tetap tidak berubah

D. Menjadi nol mutlak

11. Gaya sebesar 150 N menekan permukaan seluas 3 m². Berapakah tekanan yang dihasilkan benda tersebut?

A. 50 Pa

B. 150 Pa

C. 450 Pa

D. 500 Pa

12. Sebuah benda padat menghasilkan tekanan 200 Pa saat diberi gaya sebesar 400 N. Berapakah luas alas permukaan benda tersebut?

A. 0,5 m²

B. 2 m²

C. 8 m²

D. 80 m²

13. Seekor ikan berenang di kolam pada kedalaman 2 meter di bawah permukaan air. Jika massa jenis air 1000 kg/m³ dan g = 10 m/s², besarnya tekanan hidrostatis yang dialami ikan adalah...

A. 200 Pa

B. 2.000 Pa

C. 20.000 Pa

D. 200.000 Pa

14. Sebuah balok beton tenggelam di air dan memindahkan volume air sebanyak 0,05 m³. Gaya angkat Archimedes yang diterima balok sebesar... (ρ air = 1000 kg/m³, g = 10 m/s²)

A. 5 N

B. 50 N

C. 500 N

D. 5.000 N

15. Alat hidrolik memiliki dua piston. Piston kecil luasnya 0,02 m² diberi gaya 100 N. Jika luas piston besar adalah 0,1 m², berapakah gaya yang dihasilkan pada piston besar?

A. 20 N

B. 100 N

C. 500 N

D. 1.000 N

16. Gas di dalam ruangan tertutup bervolume 6 Liter mempunyai tekanan 1 atm. Jika gas ditekan sehingga volumenya menjadi 2 Liter pada suhu tetap, tekanannya berubah menjadi...

A. 2 atm

B. 3 atm

C. 4 atm

D. 6 atm

17. Kota A berada pada ketinggian 600 meter di atas permukaan air laut. Berapakah perkiraan tekanan udara luar di Kota A?

A. 76 cmHg

B. 70 cmHg

C. 66 cmHg

D. 60 cmHg

18. Mengapa bentuk kaki bebek yang berselaput lebar menguntungkan saat ia berjalan di atas lumpur basah?

A. Memperkecil gaya gesek tanah

B. Memperbesar tekanan kaki agar lumpur padat

C. Memperkecil tekanan alas kaki sehingga tidak mudah ambles

D. Menambah berat tubuh bebek secara alami

19. Tekanan hidrostatis yang dirasakan oleh sebuah benda di dalam air kolam bergantung pada...

A. Luas permukaan benda dan massa benda

B. Massa jenis zat cair dan kedalaman benda

C. Bentuk wadah kolam dan berat air total

D. Volume total air dan bentuk benda

20. Kapal selam dapat melayang di dalam air laut. Keadaan ini dicapai apabila...

A. Gaya angkat Archimedes sama berat dengan berat total kapal

B. Gaya angkat Archimedes lebih besar dari berat kapal

C. Massa jenis baja kapal tiba-tiba berkurang banyak

D. Kapal mengeluarkan seluruh cadangan oksigen ke air

21. Tekanan udara di puncak sebuah bukit diukur sebesar 73 cmHg. Berapakah ketinggian bukit tersebut?

A. 30 meter

B. 100 meter

C. 300 meter

D. 730 meter

 

22. Saat kita melakukan mekanis menarik napas (inspirasi), kondisi tekanan udara di dalam paru-paru manusia adalah...

A. Lebih tinggi dari udara luar bumi

B. Lebih rendah dari tekanan udara luar

C. Menjadi nol karena hampa

D. Sama persis sehingga udara diam

23. Naiknya air tanah dari akar menuju daun pada tumbuhan tinggi dibantu oleh jaringan pembuluh sempit yang bekerja seperti pipa kapiler. Gejala fisik ini disebut...

A. Osmosis sel akar

B. Kapilaritas batang

C. Tekanan turgor daun

D. Hidrostatis tumbuhan

24. Alat pengukur tekanan udara di ruang terbuka dinamakan...

A. Manometer

B. Barometer

C. Sfigmomanometer

D. Altimeter

25. Cairan obat mengalir masuk ke tabung jarum suntik saat bagian penghisap ditarik ke belakang karena...

A. Volume tabung mengecil sehingga tekanan membesar

B. Volume tabung membesar sehingga tekanan di dalam mengecil

C. Cairan didorong oleh gaya gravitasi bumi

D. Jarum suntik memiliki magnet cairan

26. Empat buah benda diletakkan di atas lantai mendatar dengan data berikut:
Benda 1: Berat 20 N, Luas alas 2 m²
Benda 2: Berat 30 N, Luas alas 5 m²
Benda 3: Berat 50 N, Luas alas 2 m²
Benda 4: Berat 10 N, Luas alas 0,1 m²
Benda yang memberikan tekanan TERBESAR pada lantai adalah...

A. Benda 1

B. Benda 2

C. Benda 3

D. Benda 4

27. Sebuah balok besi berukuran 2m x 1m x 0,5m diletakkan di lantai. Agar balok besi tersebut memberikan tekanan TERKECIL pada lantai, bagian sisi yang harus dijadikan alas lantai adalah...

A. Sisi 2m x 1m

B. Sisi 2m x 0,5m

C. Sisi 1m x 0,5m

D. Semua sisi menghasilkan tekanan sama

28. Dua buah penyelam, Rudi dan Soni, menyelam di laut yang sama. Rudi berada di kedalaman 10 meter, sedangkan Soni berada di kedalaman 25 meter. Perbandingan tekanan hidrostatis yang dialami Rudi dan Soni adalah...

A. 2 : 5

B. 5 : 2

C. 1 : 2

D. 3 : 5

29. Sebuah benda padat saat ditimbang di udara beratnya 40 N. Ketika ditimbang di dalam air, beratnya terukur menjadi 35 N. Besarnya gaya angkat ke atas (Archimedes) yang dialami benda tersebut adalah...

A. 75 N

B. 40 N

C. 35 N

D. 5 N

30. Sebuah kapal pesiar mewah bermassa puluhan ribu ton terbuat dari besi baja padat namun tetap dapat terapung dengan aman di atas laut. Alasan sains yang logis dari fenomena ini adalah...

A. Massa jenis baja kapal telah diubah menjadi lebih ringan dari air

B. Adanya rongga udara yang besar di dalam badan kapal membuat volume kapal sangat besar dan menurunkan massa jenis totalnya

C. Air laut mengandung kadar garam tinggi yang menolak besi baja

D. Kapal dibantu oleh mesin jet penolak gravitasi bumi

31. Perhatikan sistem dongkrak hidrolik. Jika jari-jari piston besar adalah 4 kali lipat dari jari-jari piston kecil, maka gaya angkat pada piston besar akan menjadi...

A. 4 kali lipat gaya kecil

B. 8 kali lipat gaya kecil

C. 16 kali lipat gaya kecil

D. Sama dengan gaya kecil

32. Udara di ruang tertutup awalnya bervolume V memiliki tekanan P. Jika volume ruang diperkecil menjadi 1/4 kali semula pada suhu konstan, maka tekanan gas akan berubah menjadi...

A. 1/4 P

B. 1/2 P

C. 2 P

D. 4 P

33. Mengapa pendaki gunung yang berada di puncak tinggi sering mengalami kesulitan bernapas dan pasokan oksigen terasa tipis?

A. Suhu dingin merusak gas oksigen

B. Tekanan udara rendah di tempat tinggi menyebabkan partikel udara termasuk oksigen menjadi renggang dan sedikit

C. Gravitasi di puncak gunung menarik semua oksigen turun ke lembah

D. Tumbuhan di gunung tidak memproduksi oksigen

34. Tekanan darah manusia di pembuluh arteri diukur sebesar 120/80 mmHg. Arti dari angka 120 tersebut mengindikasikan...

A. Tekanan diastol saat otot jantung relaksasi

B. Tekanan sistol saat bilik jantung berkontraksi memompa darah

C. Jumlah denyut nadi normal selama satu menit penuh

D. Volume darah total yang mengalir keluar

35. Jika kita membawa sebungkus keripik kentang yang tertutup rapat dari supermarket di dataran rendah menuju ke objek wisata di pegunungan yang tinggi, bungkus plastik tersebut akan menggembung. Penyebab hal tersebut adalah...

A. Suhu dingin merusak struktur plastik

B. Tekanan udara luar di pegunungan lebih kecil daripada tekanan gas di dalam kemasan plastik

C. Gas di dalam kemasan bertambah banyak secara otomatis

D. Plastik memuai akibat gesekan kendaraan

 

36. Sebuah tabung diisi penuh air setinggi 100 cm. Jika lubang kecil dibuat pada dinding tabung di kedalaman 20 cm dari permukaan air, berapakah posisi ketinggian air di atas lubang tersebut yang berkontribusi pada tekanan hidrostatis di lubang?

A. 100 cm

B. 80 cm

C. 20 cm

D. 0 cm

37. Sebuah balon udara dapat terbang naik melayang di angkasa. Prinsip dasar fisika yang dimanfaatkan oleh teknologi balon udara ini adalah...

A. Hukum Pascal dengan memicu tekanan angin

B. Hukum Archimedes dengan membuat massa jenis total balon lebih ringan dari massa jenis udara sekitar

C. Hukum Boyle dengan memperkecil volume balon

D. Gaya dorong mekanis baling-baling internal

38. Tekanan hidrostatis tepat di dasar sebuah akuarium silinder berisi air adalah P. Jika air tersebut dipindahkan seluruhnya ke dalam wadah kotak yang luas alasnya dua kali lipat wadah semula, maka tinggi air menjadi setengahnya. Berapakah tekanan hidrostatis di dasar wadah kotak yang baru?

A. 2 P

B. P

C. 1/2 P

D. 1/4 P

39. Pada tubuh manusia, pertukaran gas oksigen (O₂) dan karbon dioksida (CO₂) di dalam alveolus paru-paru dapat terjadi karena adanya prinsip...

A. Perbedaan tekanan parsial gas (diffusi)

B. Pompa hidrolik pembuluh darah

C. Gaya kapiler dinding alveolus

D. Hukum Boyle akibat gerak diafragma

40. Tekanan zat cair pada rem hidrolik diteruskan ke piston roda tanpa berkurang sedikit pun. Apabila terjadi kebocoran kecil pada saluran minyak rem, yang terjadi adalah...

A. Rem tetap pakem karena zat cair tidak terpengaruh udara

B. Tekanan tidak dapat diteruskan secara maksimal karena sistem tidak lagi tertutup

C. Gaya injak rem otomatis menjadi berkali-kali lipat

D. Cairan luar akan tersedot masuk ke dalam saluran rem

F. Kunci Jawaban dan Pembahasan

Nomor 1

Kunci: C
Pembahasan: Satuan SI untuk tekanan adalah Pascal (Pa), yang nilainya sama dengan N/m².

Nomor 2

Kunci: B
Pembahasan: Tekanan zat padat dipengaruhi secara langsung oleh Gaya (F) dan berbanding terbalik dengan Luas Permukaan (A).

Nomor 3

Kunci: C
Pembahasan: Tekanan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas. Jadi besar gaya ditambah, luas dikecilkan.

Nomor 4

Kunci: C
Pembahasan: Tekanan yang timbul akibat berat cairan diam karena gravitasi dinamakan tekanan hidrostatis.

 

 

Nomor 5

Kunci: B
Pembahasan: Pisau tajam memiliki luas alas kecil, sehingga menghasilkan tekanan besar untuk memudahkan pemotongan.

Nomor 6

Kunci: B
Pembahasan: Dongkrak hidrolik memanfaatkan prinsip penerusan tekanan ke segala arah sama besar, yaitu Hukum Pascal.

Nomor 7

Kunci: C
Pembahasan: Terapung terjadi jika massa jenis benda kurang dari massa jenis zat cair pembawa.

Nomor 8

Kunci: C
Pembahasan: Sfigmomanometer atau tensimeter dipakai mengukur tingkat tekanan darah.

Nomor 9

Kunci: C
Pembahasan: Hukum Boyle mengatur perilaku volume dan tekanan udara di ruang tertutup pada kondisi suhu tetap.

Nomor 10

Kunci: B
Pembahasan: Semakin tinggi posisi tempat dari permukaan laut (mdpl), lapisan udara menipis, membuat tekanan udara mengecil.

Nomor 11

Kunci: A
Pembahasan: P = F / A = 150 N / 3 m² = 50 Pa.

Nomor 12

Kunci: B
Pembahasan: A = F / P = 400 / 200 = 2 m².

Nomor 13

Kunci: C
Pembahasan: Ph = ρ × g × h = 1000 × 10 × 2 = 20.000 Pa.

Nomor 14

Kunci: C
Pembahasan: Fa = ρ × g × V = 1000 × 10 × 0,05 = 500 N.

Nomor 15

Kunci: C
Pembahasan: F2 = (F1 / A1) × A2 = (100 / 0,02) × 0,1 = 5000 × 0,1 = 500 N.

Nomor 16

Kunci: B
Pembahasan: P2 = (P1 × V1) / V2 = (1 × 6) / 2 = 3 atm.

Nomor 17

Kunci: B
Pembahasan: P = 76 - (h / 100) = 76 - (600 / 100) = 76 - 6 = 70 cmHg.

Nomor 18

Kunci: C
Pembahasan: Kaki lebar berselaput memperbesar luas bidang alas, akibatnya tekanan berkurang dan menghindarkannya tenggelam di lumpur.

Nomor 19

Kunci: B
Pembahasan: Sesuai rumus Ph = ρ.g.h, variabel penentu adalah massa jenis air (ρ), gravitasi (g), serta kedalaman posisi objek (h).

Nomor 20

Kunci: A
Pembahasan: Kondisi melayang mensyaratkan gaya angkat ke atas (Fa) setara/seimbang dengan gaya berat total benda (W).

Nomor 21

Kunci: C
Pembahasan: 73 = 76 - (h/100) -> h/100 = 3 -> h = 300 meter.

Nomor 22

Kunci: B
Pembahasan: Volume paru membesar membuat tekanan udara internal menurun (lebih kecil dari luar), memaksa gas luar mengalir masuk.

Nomor 23

Kunci: B
Pembahasan: Kapilaritas batang terjadi karena pipa xilem sangat sempit, menarik cairan ke atas berkat interaksi adhesi air-dinding.

Nomor 24

Kunci: B
Pembahasan: Barometer digunakan khusus mengukur tingkat tekanan atmosfer terbuka.

Nomor 25

Kunci: B
Pembahasan: Penghisap ditarik memicu kenaikan volume tabung dalam. Sesuai Hukum Boyle, tekanan dalam drop, membuat cairan luar tersedot masuk.

Nomor 26

Kunci: D
Pembahasan: Hitung P=F/A. P1=20/2=10; P2=30/5=6; P3=50/2=25; P4=10/0,1=100 Pa. Jadi Benda 4 terbesar.

Nomor 27

Kunci: A
Pembahasan: Tekanan terkecil didapat dari luas alas terbesar. Luas terbesar adalah 2m × 1m = 2 m².

Nomor 28

Kunci: A
Pembahasan: Ph berbanding lurus dengan h. Maka Ph_Rudi : Ph_Soni = h_Rudi : h_Soni = 10 : 25 = 2 : 5.

Nomor 29

Kunci: D
Pembahasan: Fa = Berat di udara - Berat di air = 40 N - 35 N = 5 N.

Nomor 30

Kunci: B
Pembahasan: Rongga udara membuat volume total kapal luar biasa besar. Massa jenis rata-rata kapal (Massa/Volume) menjadi lebih kecil daripada massa jenis air laut.

Nomor 31

Kunci: C
Pembahasan: Luas alas piston lingkaran berbanding lurus dengan kuadrat jari-jari (r²). Jika r2 = 4 r1, maka A2 = 16 A1. Gaya F2 pun melonjak jadi 16 kali F1.

Nomor 32

Kunci: D
Pembahasan: P1.V1 = P2.V2 -> P × V = P2 × (1/4 V) -> P2 = 4P. Tekanan melonjak 4 kali lipat.

Nomor 33

Kunci: B
Pembahasan: Di ketinggian tinggi, tekanan atmosfer rendah. Kerapatan udara berkurang (renggang), sehingga jumlah molekul oksigen per volume udara yang dihirup menjadi jauh lebih sedikit.

Nomor 34

Kunci: B
Pembahasan: Angka atas (120) adalah tekanan sistol, yaitu batas tekanan maksimum saat ventrikel berkontraksi mendorong darah.

Nomor 35

Kunci: B
Pembahasan: Tekanan udara pegunungan (luar) lebih rendah. Gas di dalam kemasan memiliki tekanan tinggi dari dataran rendah, sehingga mendorong plastik menggembung keluar.

Nomor 36

Kunci: C
Pembahasan: Tekanan hidrostatis ditentukan oleh kedalaman (h) diukur dari permukaan zat cair ke lubang, yaitu 20 cm.

Nomor 37

Kunci: B
Pembahasan: Balon udara memanfaatkan gaya angkat Archimedes di fluida gas. Udara panas di dalam balon kurang padat dari udara dingin sekitar, memicu balon terapung ke atas.

Nomor 38

Kunci: C
Pembahasan: Ph = ρ.g.h. Karena tinggi air (h) menjadi setengah dari semula, maka tekanan hidrostatis di dasar wadah baru juga menyusut menjadi 1/2 P.

Nomor 39

Kunci: A
Pembahasan: Pertukaran gas di alveolus berjalan lewat proses difusi pasif, dipicu oleh perbedaan tekanan parsial gas antara udara alveolus dan darah kapiler.

Nomor 40

Kunci: B
Pembahasan: Hukum Pascal mewajibkan syarat ruang tertutup. Jika bocor, fluida keluar dan tekanan buyar, sehingga sistem rem hidrolik gagal berfungsi.