PEMBAHASAN CONTOH SOAL TEKANAN DAN HUKUM PASCAL SMP

Posted by on 24 October 2018 - 3:29 AM

Edutafsi.com - Pembahasan contoh soal bidang studi fisika tentang Tekanan dan hukum Pascal untuk tingkat menengah pertama. Contoh soal ini meliputi beberapa subtopik yang paling sering dibahas dalam bab tekanan, yaitu pengertian tekanan, persamaan tekanan, satuan tekanan, bidang permuaan sentuh, tekanan maksimum, tekanan minimum, tekanan dalam bejana berhubungan, hukum dan prinsip Pascal, membandingkan tekanan yang dihasilkan beberapa benda, dan alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip Pascal. Melalui pembahasan contoh soal ini diharapkan murid dapat memahami beberapa konsep penting mengenai tekanan dan mampu menyelesaikan soal lain mengenai tekanan.

Contoh 1 : Apa yang dimaksud dengan Tekanan?

Jika F adalah gaya yang bekerja pada sebuah bidang dengan luas permukaan sentuh sebesar A, dan P merupakan besar tekanan yang diberikan gaya tersebut, maka hubungan P, F, dan A yang benar adalah ....
A. P = F/A
B. P = F.A
C. P = ½F.A
D. P = 2F/A

Pembahasan :
Secara sederhana, tekanan dapat diartikan sebagai gaya persatuan luas permukaan di mana gaya tersebut bekerja. Itu artinya, besar tekanan yang dialami oleh suatu permukaan berbanding lurus dengan besar gaya yang dialaminya dan berbanding terbalik dengan luas permukaan bidang sentuh.

Dengan demikian, hubungan antara P, F, dan A dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
P = F / A

Keterangan :
P = tekanan (Pa atau N/m2)
F = gaya (N)
A = luas permukaan bidang sentuh (m2).

Jadi, jawaban yang benar adalah P = F/A. Berdasarkan rumus ini dapat dilihat bahwa besar tekanan bergantung pada besar gaya atau luas bidang tekan. Semakin besar gaya yang bekerja pada suatu bidang maka semakin besar tekanannya. Sebaliknya, semakin besar luas bidang sentuhnya maka semakin kecil tekanan yang dihasilkan.
Jawaban : A

Contoh 2 : Bagaimana Cara Memperbesar Tekanan?
Jika sebuah balok bermassa 20 kg diletakkan di atas meja, maka besar tekanan yang diberikan balok kepada meja tersebut dapat diperbesar dengan cara ....
A. Memperkecil berat balok
B. Memperbesar luas alas balok
C. Memperbesar berat balok
D. Memperkecil massa balok

Pembahasan :
Pada soal pertama, sudah disebutkan bahwa besar tekanan yang dialami oleh suatu bidang berbanding lurus dengan besar gaya yang dialami dan berbanding terbalik dengan luas permukaan bidang sentuh. Rumus utama tekanan adalah sebagai berikut:
P = F/A

Tekanan berbanding lurus dengan gaya artinya semakin besar gaya semakin besar tekanannya. Sebaliknya, tekanan berbanding terbalik dengan luas bidang sentuh, artinya semakin luas bidang sentuhnya semakin kecil tekanannya.

Itu artinya, tekanan yang dialami oleh suatu bidang dapat diperbesar dengan dua cara, yaitu:
1). Memperbesar gaya atau
2). Memperkecil luas bidang sentuh.

Nah, untuk kasus balok berada di atas meja, gaya yang bekerja pada meja adalah gaya berat yang diberikan oleh balok. Sementara luas bidang sentuhnya adalah luas sisi balok yang menekan permukaan meja. Gaya berat merupakan perkalian antara massa dengan gravitasi, maka rumus tekanan dapat diubah menjadi:
P = (m.g)/A

Dengan demikian, untuk memperbesar tekanan yang dihasilkan oleh balok, ada dua cara yang dapat dilakukan, yaitu:
1). Memperbesar massa agar gaya berat bertambah
2). Memperkecil luas alas balok yang bersentuhan dengan meja.

Jadi, agar tekanan yang dihasilkan balok membesar, maka salah satu cara yang dapat dilakukan adalah memperbesar berat balok. Berat balok dapat diperbesar dengan cara memperbesar massanya.
Jawaban : C

Contoh 3 : Apa itu Luas Permukaan Sentuh?

Sebuah gaya 40 N bekerja pada sebuah bidang dengan luas permukaan yang bersentuhan 2 m2. Agar tekanannya sama dengan lima kali tekanan pertama, maka gaya 50 N harus bekerja pada bidang dengan luas permukaan sentuh sebesar ....
A. 3,5 m2
B. 2,5 m2
C. 1,5 m2
D. 0,5 m2

Pembahasan :
Dik : F1 = 40 N, F2 = 50 N, P2 = 5P1, A1 = 2 m2
Dit : A2 = ... ?

Sebelum menjawab soal ini, ada baiknya kita memahami apa itu luas bidang sentuh. Dalam tekanan, kita harus dapat membedakan "luas bidang sentuh" dengan "luas permukaan benda yang dikenai gaya" karena keduanya bisa saja nilainya berbeda.

Luas bidang sentuh adalah luas permukaan dari dua benda yang saling bersentuhan. Dengan kata lain, luas bidang sentuh menyatakan seberapa luas permukaan yang dikenai gaya. Luas bidang sentuh ini umumnya dilihat berdasarkan luas alas benda atau luas bagian sisi benda yang menekan benda lain.

Sebagai contoh, sebuah kubus yang luas alasnya 20 cm2 berada di atas sebuah meja yang luas permukaannya 100 cm2. Pada kasus ini, yang dimaksud dengan luas bidang sentuh adalah luas alas kubus bukan luas permukaan meja. Jadi, luas bidang sentuhnya adalah 20 cm2 sebab sisi yang menekan meja adalah seluas 20 cm2.

Tekanan yang dihasilkan gaya pertama:
⇒ P1 = F1/A1
⇒ P1 = 40/2
⇒ P1 = 20 Pa

Tekanan yang dihasilkan gaya kedua:
⇒ P2 = F2/A2

Berdasarkan data dalam soal, maka diperoleh:
⇒ 5P1 = F2/A2
⇒ 5 (20) = 50/A2
⇒ 100 = 50/A2
⇒ A2 = 50/100
⇒ A2 = 0,5 m2

Jadi, agar besar tekanan yang diberikan gaya 50 N sama dengan 5 kali besar tekanan yang diberikan gaya 40 N, maka gaya 50 N harus menekan dengan luas bidang sentuh 0,5 m2.
Jawaban : D

Contoh 4 : Bagaimana Konsep Hukum Pascal?
Perhatikan gambar berikut!

Contoh soal dan pembahasan tekanan dan hukum Pascal

Jika A1 = 0,01 m2 dan A2 = 0,04 m2, maka sistem di atas akan seimbang jika besar F1 sama dengan ....
A. 1600 N
B. 1000 N
C. 800 N
D. 400 N

Pembahasan :
Dik : m2 = 160 kg, A1 = 0,01 m2, A2 = 0,04 m2
Dit : F1 = ... ?

Besar gaya berat yang dihasilkan m2  :
⇒ F2 = m2 . g
⇒ F2 = 160 x 10
⇒ F2 = 1600 N

Berdasarkan prinsip Pascal:
F1  = F2
A1 A2
F1  = 1600
0,01 0,04
⇒ F1 = 16/(0,04)
⇒ F1 = 400 N

Jadi, agar sistem seimbang, maka besar gaya F1 adalah 400 N.
Jawaban : D

Contoh 5 : Bagaimana Cara Menentukan Besar Tekanan?

Sebuah peti memiliki panjang, lebar, dan tinggi berturut-turut adalah 2 m, 1 m, dan 0,5 m. Jika massa peti adalah 400 kg, maka tekanan yang dihasilkan oleh peti tersebut pada lantai adalah ....
A. 1000 Pa
B. 1500 Pa
C. 2000 Pa
D. 4000 Pa

Pembahasan :
Dik : p = 2 m, l = 1 m, t = 0,5 m, m = 400 kg
Dit : P = ... ?

Besar tekanan yang dihasilkan oleh suatu benda dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
P = F/A

Jika dalam soal tidak diketahui besar gaya tetapi massanya diketahui, maka besar tekanan yang dihasilkan benda dapat dihitung dengan rumus berikut:
P = (m.g)/A

Keterangan : P = besar tekanan yang dihasilkan (Pa)
m = massa benda yang menekan (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2).

Pada soal ini tidak disebutkan secara pasti posisi peti di atas lantai sehingga tidak pasti bagian mana yang menekan lantai. Tetapi, karena biasanya yang menjadi alas adalah bagian panjang dan lebar, maka kita asumsikan bahwa peti berada dengan posisi panjang dan lebar di bawah.

Dengan posisi demikian, maka luas alas yang bersentuhan dengan permukaan lantai adalah:
⇒ A = p x l
⇒ A = 2 x 1
⇒ A = 2 m2

Karena massa peti diketahui, maka gaya yang diberikan peti terhadap lantai adalah gaya berat yang besarnya merupakan hasil kali massa dengan gravitasi.
⇒ F = m.g
⇒ F = 400 (10)
⇒ F = 4000 N

Tekanan yang diberikan peti pada lantai:
⇒ P = F/A
⇒ P = 4000/2
⇒ F = 2.000 Pa

Jadi, besar tekanan yang dihasilkan oleh peti tersebut adalah 2.000 Pa.
Jawaban : C

Contoh 6 : Apa yang Dimaksud dengan Tekanan Minimum?
Sebuah balok berukuran 4 m x 2 m x 5 m diletakkan di atas lantai. Jika massa balok tersebut adalah 100 kg, maka besar tekanan minimum yang dihasilkan balok tersebut adalah ....
A. 50 Pa
B. 40 Pa
C. 30 Pa
D. 20 Pa

Pembahasan :
Dik : m = 100 kg, g = 10 m/s2
Dit : P min = ... ?

Sebuah benda ada kalanya memiliki beberapa sisi atau permukaan yang luasnya berbeda. Misalnya luas permukaan alas balok berbeda dengan luas permukaan sisi kanan balok. Karena luasnya berbeda, maka luas bidang sentuhnya juga akan berbeda dan tekanan yang dihasilkan juga berbeda.

Tekanan minimum adalah tekanan yang dihasilkan oleh benda dengan bidang sentuh paling besar. Jadi, tekanan minimum pada balok akan dihasilkan oleh bagian sisi atau permukaan balok yang luasnya paling besar.

Sebuah balok berukuran 4 m x 2 m x 5 m memiliki 3 bagian sisi yang luasnya berbeda, yaitu:
1). Luas I = p x l = 4 m x 2 m = 8 m2
2). Luas II = p x t = 4 m x 5 m = 20 m2
3). Luas III = l x t = 2 m x 5 m = 10 m2

Dari ketiga bagian sisi tersebut, bagian yang paling luas adalah bagian II, yaitu 20 m2. Dengan demikian, tekanan minimum dihasilkan jika bidang sentuhnya sama dengan luas II, yaitu:
⇒ P min = F/Amax
⇒ P min = (m.g)/AII
⇒ P min = (100 . 10)/20
⇒ P min = 1000/20
⇒ P min = 50 Pa

Jadi, besar tekanan minimum yang dihasilkan oleh balok tersebut adalah 50 Pa.
Jawaban : C

Baca juga : Contoh dan Pembahasan Hukum Archimedes.

Contoh 7 : Bagaimana Konsep Bejana Berhubungan?

Sebuah bejana berbentuk U diisi dengan dua jenis zat cair yaitu raksa dan zat cair X seperti gambar di bawah ini.

contoh dan jawaban bejana berhubungan

Jika massa jenis raksa adalah 13,6 g/cm3, maka massa jenis zat cair X adalah ....
A. 4,2 g/cm3
B. 3,4 g/cm3
C. 2,9 g/cm3
D. 1,8 g/cm3

Pembahasan :
Dik : ρ1 = 13,6 g/cm3, h1 = 2 cm, h2 = 8 cm
Dit : ρ2 = ... ?

Berdasarkan prinsip bejana berhubungan:
⇒ ρ2 . h2 = ρ1 . h1
⇒ ρ2 (8) = 13,6 (2)
⇒ 8 ρ2 = 27,2
⇒ ρ2 = 27,2/8
⇒ ρ2 = 3,4 g/cm3

Jadi, besar massa jenis zat cair x adalah 3,4 g/cm3.
Jawaban : B

Contoh 8 : Bagaimana Menentukan Tekanan Terbesar?
Empat buah kotak diletakkan di atas sebuah lantai seperti gambar berikut!

Soal dan pembahasan luas bidang sentuh tekanan

Jika keempat balok di atas memiliki massa yang sama sebesar m kg, maka balok yang menghasilkan tekanan paling besar adalah ....
A. Balok I
B. Balok II
C. Balok III
D. Balok IV

Pembahasan :
Tekanan yang dihasilkan oleh balok berbanding lurus dengan berat balok dan berbanding terbalik dengan luas alas balok yang bersentuhan dengan lantai. Karena massa keempat balok sama, maka berat keempat balok juga sama.

Karena berat keempat balok sama, maka yang menjadi pembeda dan mempengaruhi besar tekanannya hanya luas alas yang bersentuhan dengan lantai. Karena tekanan berbanding terbalik dengan luas, semakin kecil luas alasnya maka akan semakin besar tekanan yang dihasilkan.

Dari keempat balok di atas, balok yang memiliki luas alas paling kecil adalah balok IV. Dengan demikian, balok IV memberikan tekanan paling besar kepada lantai. Sedangkan balok yang menghasilkan tekanan terkecil adalah balok III karena luas bidang sentuhnya paling besar.
Jawaban : D

Contoh 9 : Alat apa yang Bekerja Berdasarkan Prinsip Pascal?

Di bawah ini, yang merupakan alat yang kerjanya tidak berdasarkan prinsip Pascal adalah...
A. Mesin pres hidrolik
B. Pompa hidrolik
C. Kursi dokter gigi
D. Balon udara

Pembahasan :
Prinsip Pascal adalah prinsip kerja yang memberikan gaya kecil pada penghisap kecil untuk menghasilkan gaya besar pada penghisap yang besar. Beberapa alat yang cara kerjanya menggunakan prinsip Pascal antaralain:
1. Dongkrak dan pompa hidrolik
2. Mesin pengepres hidrolik
3. Kursi dokter gigi
4. Rem piringan hidrolik
5. Kursi eksekutif

Jadi, alat yang kerjanya tidak berdasarkan prinsip Pascal adalah balon udara. Balon udara merupakan alat yang cara kerjanya berdasarkan prinsip Archimedes.
Jawaban : D

Contoh 10 : Apa yang dimaksud dengan Tekanan Maksimum?
Jika sebuah balok berukuran 2 m x 1 m x 4 m memiliki massa 100 kg, maka tekanan maksimum yang dapat dihasilkan oleh balok pada sebuah lantai yang luasnya 10 m2 adalah ....
A. 500 Pa
B. 250 Pa
C. 200 Pa
D. 125 Pa

Pembahasan :
Dik : m = 100 kg, ukuran balok = 2 m x 1 m x 4 m
Dit : P max = ... ?

Tekanan maksimum adalah tekanan terbesar yang dihasilkan oleh sebuah benda yang memiliki beberapa bagian sisi dengan luas yang berbeda misalnya balok. Pada balok terdapat tiga bagian permukaan yang luasnya berbeda, yaitu bagian panjang x lebar, bagian panjang x tinggi, dan bagian lebar x tinggi.

Ingat, bahwa yang menjadi luas bidang sentuh dalam perhitungan tekanan adalah luas benda yang menekan permukaan lain bukan luas total permukaan yang ditekan. Jadi, dalam soal ini yang menjadi luas bidang sentuh adalah luas alas balok bukan luas permukaan lantai.

Pada balok (2 m x 1 m x 4 m), ada tiga bagian yang mungkin untuk menjadi alas balok (bagian yang bersentuhan dengan lantai), yaitu:
1). Luas I = p x l = 2 m x 1 m = 2 m2
2). Luas II = p x t = 2 m x 4 m = 8 m2
3). Luas III = l x t = 1 m x 4 m = 4 m2

Nah, sekarang ingat kembali bahwa besar tekanan yang dihasilkan berbanding terbalik dengan luas bidang sentuh. Artinya, semakin besar luas bidang sentuhnya maka semakin kecil tekanannya.

Dengan demikian, tekanan maksimum akan dihasilkan jika luas bidang sentuhnya kecil. Dari ketiga bagian yang telah disebutkan di atas, yang luasnya paling kecil adalah luas I yaitu 2 m2.

Tekanan maksimum yang dapat dihasilkan adalah:
⇒ P max = F/A = (m.g)/A
⇒ P max = (100 x 10)/2
⇒ P max = 1000/2
⇒ P max = 500 Pa

Jadi, tekanan maksimum yang dihasilkan oleh balok tersebut adalah 500 Pa.
Jawaban : A

Demikian pembahasan contoh soal mengenai tekanan dan hukum Pascal yang dapat edutafsi bagikan. Semoga pembahasan ini dapat membantu teman-teman dalam memahami beberapa konsep penting mengenai tekanan khususnya untuk tingkat menengah pertama. Jika pembahasan ini bermanfaat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share yang tersedia. Terimakasih.


Seluruh konten yang diterbitkan di edutafsi.com disusun oleh edutafsi dan dilindungi undang-undang hak cipta. Dilarang menerbitkan ulang konten dalam bentuk apapun dan dengan cara apapun.


Advertisements