A.
Tekanan Zat
1. Tekanan Zat Padat
Tekanan sama dengan penyebaran gaya pada luas suatu
permukaan. Sehingga apabila gaya yang diberikan pada suatu benda (F) semakin
besar, maka tekanan yang dihasilkan akan semakin besar. Sebaliknya, semakin
luas permukaan suatu benda, tekanan yang dihasilkan semakin kecil (Zubaidah,
S., dkk. 2017). Secara matematis, besaran tekanan dapat dituliskan dalam
persamaan sebagai berikut :
2. Tekanan Zat Cair
a.
Tekanan Hidrotastis
Tekanan Hidrotastis merupakan tekanan zat cair yang dipengaruhi oleh kedalaman, massa jenis, dan juga gaya gravitasi. Semakin dalam zat cair, semakin besar tekanan yang dihasilkan, semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang di hasilkan (Zubaidah, S., dkk. 2017). Berdasarkan Margaretha, Y., dkk (2022) adalah tekanan zat cairyang disebabkan oleh berat zat cair itu sendiri, tekanan hidrotastis terjadi pada zat cair yang tidak mengalir (diam).Tekanan hidrotastis Pada zat cair gaya (F) yang memberikan tekanan pada luas penampang ialah gaya berat zat cair itu sendiri (w) yang berada di atas benda sehingga diuraikan dimana berat ialah hasil kali massa dan percepatan gravitasi dan massa ialah hasil kali massa jenis dengan volume. Massa jenis atau sering disebut densitas merupakan massa suatu benda per satuan volumenya (Antika, L., dkk. 2012). :
Karena berat w = m x g
m = ρ x v
v = h x A
maka tekanan hidrotastis (Ph) dapat ditulis sebagai berikut :
Pada pembanguanan listrik tenaga air, konsep tenaga
hidrotastis ini penting untuk diperhatikan dalam merancang berbagai struktur
bagunan dalam penampungan air PLTA dan lain sebagainya. Selain PLTA, tekanan
hidrotastis ini juga dipakai dalam konsep kapal selam sehingga mampu menyelam
ke dasar laun dengan kedalaman ratusan meter tanpa mengalami kebocoran atau
kerusakan akibat tekanan hidrotastis ini, karena berdasarkan (Zubaidah, S., dkk. 2017) manusia tidak dapat mampu
menyelam hingga kedalaman 20 m karena
paru paru manusia tidak mampu menahan tekanan yang besar sebanyak kurang lebih
(>240.000 Pa).
b. Hukum Archimedes
Pada merancang kapal selain merancang kapas selam dengan menggunakan konsep tekanan hidrotastis agar tekanan air pada kedalaman tertentu tidak membuat bocor kapal selam, digunakan juga konsep hukum archimedes dengan mempertimbangkan dalam merancang struktur dan pemilihan bahan untuk membuat kapal selam. Salah satu bahan yang tahan terhadap tekanan air laut yang sangat besar adalah baja. Baja merupakan logam yang utamanya terbuat dari campuran besi dan karbon, dengan demikian baja memiliki massa jenis yang lebih besar daripada massa jenis air laut. Dengan diketahui massa baja lebih besar daripada massa jenis air laut, maka secara logika kapal akan tenggelam, akan tetapi dengan menggunakan konsep Hukum Archimedes dapat membuat kapal selam naik ke permukaan, atau kapal biasa tetap berlayar dan tidak karam ke dasar laut, kapal laut diletakkan secara tegak di lautan, sehingga kapal dapat memindahkan air laut dalam jumlah yang cukup besar, sehingga kapal laut mendapat gaya ke atas yang sama besar dengan berat kapal laut (Zubaidah, S., dkk. 2017).
Pada kapal selam, kapal selam dapat memindahkan air laut sehingga dapat memperbesar berat atau memperingan berat kapal selam. Ketika kapal selam akan tenggelam maka air laut di masukkan ke dalam kapal selam sehingga kapal selam akan tenggelam, dan ketika kapal selam akan naik ke permukaan maka air laut di keluarkan sehinggga memperingan berat kapal selam (Zubaidah, S., dkk. 2017)
Hukum archimedes mengatakan “Jika Benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda itu akan mendapat gaya ke atas yang sama besar dengan berat zat cair yang di desak oleh benda tersebut”. Menurut archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air daripada di udara karena di dalam air benda mendapat gaya ke atas. Ketika di udara benda memiliki berat mendekati yang sesungguhnya (Zubaidah, S., dkk. 2017). Karena berat zat cair yang di desak atau di pindahkan benda adalah :
Hukum diatas digunakan sebagai dasar pembuatan kapal laut atau kapal selam. Suatu benda dapat tenggelam atau terapung tergantung paa besarnya berat (w) dan gaya apung (F). Jika gaya apung yang maksimum lebihbesar daripada gaya berat maka benda akan terapung, sebaliknya jika gaya apung maksimum lebih kecil daripada gaya berat benda maka akan tenggelam. Jika gaya berat benda sama dengan gaya apung maksimum maka benda akan melayang di dalam air (Zubaidah, S., dkk. 2017).
c.
Hukum Pascal
Bunyi Hukum pascal yang telah
dikemukakan oleh Blaise Pascal (1623-1662) ialah tekanan zat
cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar
yang sama. Prinsip ini digunkan dalam prinsp pompa hidrolik sehingga alat
pengangkat pada pompa hidrolik mampu mengangkat mobil yang sangat berat padahal
pompa hidrolik hanya berupa udara atau dapat berupa minyak (Zubaidah, S., dkk. 2017). Secara matematis hukum pascal
dapat dituliskan sebagai berikut :
3. Tekanan Zat Gas
Gas merupakan cairan
yang tidak memiliki bentuk intrinsik, dan yang mengembang tanpa batas untuk
mengisi wadah apapun di mana ia diselenggarakan. Gas ideal secara fisik benar
benar dijelaskan oleh jumlah substansi yang terdiri dari keempat parameter yang
ditad independen dam hubungan di antara mereka yang dinyatakan dalam hukum gas.
Jumlah substansi terdiri dari mol (n), suhu gas (T), tekanan gas (P), dan
volume gas (V) (Zubaidah, S., dkk.
2017).
Gas ideal adalah gas teoritis yang terdiri dari partikel partikel titik yang
bergerak dengan acak dan tidak saling berinteraksi (Rizkiyatullah, D., dkk.
2019).
Huum
boyle mengatakan berdasarkan bercobaan yang dilakukan oleh Robert Boyle
menemukan bahwa gas pada suhu gas konstan, tekanan gas akan bertambah, volume
gas akan semaik berkurang. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas
berkurang maka volume gas akan semakin bertambah. Sehingga dapat dikatakan pada
suhu konstan tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas (Zubaidah, S., dkk. 2017). Dan secara matematis Hukum
Boyle dapat dituliskan sebagai berikut :
Penerapan Hukum Boyle terdapat pada prinsip kerja pompa.
Pompa hisap dan pompa tekan merupakan jenis pompa bila ditinjau dari prinsip
kerjanya. Volume udara dalan pompa membesar dan udara tidak dapat masuk ke ban
sebab harus masuk melalui kayup (Ventil) dari karet, apabila penghisap ditarik.
Jika penghisap ditarik maka volume udara dalam pompa mengecil dan udara dapat
masuk ke ban melalui ventil karena tekanannya membesar (Zubaidah, S., dkk. 2017).
Hukum
charles mengatakan menurut Jacques Charles (1746 - 1823) hubungan antara volume
dan tekanan yaitu pada saat tekanan konstan, maka apabila suhu mutlak gas
bertambah, volume gas pun akan bertambah. Demikian juga sebaliknya, ketika suhu
mutlak gas berkurang, maka volume gas juga akan berkurang. Sehingga dapat
dikatakan bahwa pada saat tekanan gas konstan, suhu gas akan berbanding lurus
dengan volume gas (Zubaidah, S., dkk. 2017). Secara matematis hukum charles dapat dirumuskan sebagai
berikut :
V= T....((Tekanan
Konstan)
Berdasarkan
percobaan yang dilakukan oleh Joseph Gay-Lussac menemukan bahwa gas pada volume
konstan, tekanan gas bertambahn, suhu mutlak gas juga bertambah. Demikian juga
sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, suhu mutlak gas juga berkurang.
Sehingga dapat dikatakan Tekanan gas sebanding dengan suu mutlak gas, bila
diukur pada volume yang konstan (Zubaidah, S.,
dkk. 2017). Hukum gayy lussac secara matematis dapat
dituliskan sebagai berikut :
B. Aplikasi Konsep Tekanan Zat dalam Mahluk Hidup
1. Pengukuran Air dan Nutrisi pada Tumbuhan
Xilem dan Floem merupakan jaringan seperti tabung yang
berperan dalam sistem pengangkutan. Xilem merupajan suatu jaringan oengangkut
yang kompleks terdiri dari berbaga macam bentuk sel sedangkan floem merupakan
jaringan pengangkut yang berfungsi mengangkut dan mendistribusikan zat zat
makanan hasil fotosintesis dari daun ke bagian tumbuhan yang lain
(Kusumaningrum, R. 2017). Air dan mineral dari dalam tanah akan diserap oleh
akar, kemudian diangkut melalui xilem ke bagian batan dan daun tumbuhan. Zat
makanan yang dibuat di daun akan diangkut melalui floem ke bagian lain tumbuhan
yang memerlukan zat makanan, pengangkutan pada tumbuhan tersebut menggunakan
prinsip tekanan zat sehingga dapat memindahkan zat makanan atau air dan mineral
dari satu organ ke organ lain (Zubaidah, S., dkk. 2017).
Pertama
tama, air diserap oleh rambut rambut akar, kemudian air masuk ke sel epidermis
melalui proses secara osmosis. Selanjutnya air akan melalui korteks. Dari
korteks, air kemudian akan melalui endodermis dan persikel. Selanjutnya, air
akan masuk ke jaringan xilem yang berada di akar. Setelah tiba di xilem akar,
air akan bergerak ke xilem batang dan xilem daun (Zubaidah, S., dkk. 2017).
Air
dapat diangkat naik dari akar ke bagian tumbuhan lain yang lebih tinggi dan
diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan karena adanya daya kapilaritas batang.
Sifat ini seperti yang terjadi pada pipa kaplier. Pipa kapiler adlah pipa kecil
berdiameter dalam 0,8 sampai 2 mm dan panjangnya kurang lebih 1 meter(Widada,
J. 2007). Pipa kapiler memiliki bentuk yang hampir menyerupai sedotak akan
tetapi diamternya sangat kecil. Apabila salah satu ujung pipa kapiler di
masukkan ke dalam air, air yang berada pada pipa akan lebih tinggi daripada air
yang berada di sekitar pipa kapiler. Begitu pula pada batang tanaman, air yang
berada pada batang tanaman akan lebih tinggi apabila dibandingkan dengan air
yang berada pada tanah (Zubaidah, S., dkk. 2017).
Daya
kapilaritas batang, dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi. Kohesi
merupakan kecenderungan suatu molkul untuk dapat berikatan dengan molekul lain
yang sejenis. Adhesi adalah kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan
dengan molekul lain yang tidak sejenis. Melalui gaya adhesi, molekul air
membentuk ikatan yang lemabh dengan dinding pembuluh. Melalui gaya kohesi akan
terjadi ikatan antara suatu molekul air dengan molekul air lainnya. Hal ini
akan menyebabkan terjadinya tarik menarik anatara molekul air yang satu dengan
molekul air lainnya di sepanjang pembuluh xilem (Zubaidah, S., dkk. 2017).
Selain
disebabkan oleh gaya kohesi dan adhesi, naiknya air ke daun disebabkan oleh
penggunan air di bagian daun yang disebut dengan daya isap daun. Air akan
dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis. Pada daun, air juga
mengalami penguapan, penguapan air oleh daun disebut transpirasi. Penggunaan
air oleh bagian daun akan menyebabkan terjadinya tarikan terhadap air yang
berada pada bagian xilem sehingga air yang ada pada akar dapat naik ke daun (Zubaidah,
S., dkk. 2017).
Semua
bagian tumbuhan, yaitu akar, batang, daun, dan bagian lainnya memerlukan
nutrisi. Agar kebutuhan nutrisi di setiap bagian tumbuhan ternutrisi, maka
dibutuhkan suatu proses pengangkatan nutrisi hasil fotosintesis berupa gula dan
asam amino ke seluruh tumbuh tumbuhan. Pengangkutan gasil fotosintesis dari
daun ke seluruh tubuh tumbuhan terjadi
melalui pembuluh floem yaitu dari konsentrasi gula tinggi ke bagian lain
yang dituju dengan konsentrasi gula yang rendah (Zubaidah, S., dkk. 2017).
2. Tekanan Darah pada Sistem Peredaran Darah
Manusia
Tekanan yang terdapat
pada pembuluh darah memiliki prinspi kerja seperti hukum pascal. Hal ini karena
tekanan ppada pembuluh darah merupakan tekanan yang berada pada ruang tertutup.
Pada saat jantung memompa darah, darah akan mendapatkan dorongan sehingga
mengalir nmelalui pembuluh darah. Saat mengalir dalam pembuluh darah darah
memberikan dorongan pada dinding pembuluh darah yang disebut tekanan darah.
Agar tekanan darah tetap terjaga, maka pembuluh datah harus terisi penuh oleh
darah. Bila terjadi kehilangan darah akibat kecelakaan atau penyakit, tekanan
darah dapat hilang, sehingga darah tidak dapat mengalir menuju sel sel di
seluruh tubuh. Akibatnya, sel-sel tubuh akan mati karena tidak mendapatkan
pasokan okseigen dan nutrisi (Zubaidah,
S., dkk. 2017).
Tekanan
darah dapat diukur dengan menggunakan sebuah alat yang bernama sphygmomanometer,
ada pula yang menyebutnya sebagai tensimeter.
Tekanan
darag dapat diukur di dalam pembuluh nadi (arteri) besar yang biasanya
dilakukan di tangan bagian lengan atas. Tekanan darah tang normal berkisar
antara 120/80 mmHg. Angka pertama menunjukan tekanan saat nilik berkonsentrasi
dan darah terdorong keluar dari bilik jantung melalui pembuluh arteri disebut
angka sistol. Angka kedua, yaitu yang lebih rendah adalah hasil pengukuran
tekanan saat bilik relaksasi dan darah masuk menuju bilik jantung, tepat
sebelum bilik-bilik ini berkonstrasi lagi, disebut juga angka distol (Zubaidah, S., dkk. 2017).
3. Tekanan Gas pada Proses Pernapasan Manusia
