Rangkuman Materi, Contoh Soal Tekanan Tingkat SMP & Pembahasannya

Tekanan merupakan peristiwa yang tidak asing terjadi pada kehidupan kita sehari-hari. Contohnya pada saat berdiri kita menekan permukaan tanah atau pada saat ada yang tidak sengaja menginjak kaki kita dan banyak lagi peristiwa yang berhubungan dengan tekanan bahkan tanpa kita sadari.

Pengertian Tekanan

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja tiap satuan luas permukaan atau bidang tekan dengan arah tegak lurus. Tekanan berbanding lurus dengan besarnya gaya sedangkan tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan.

Jenis-jenis tekanan:

Tekanan pada zat cair

Tekanan pada zat cair atau tekanan hidrostatis adalah tekanan yang dilakukan oleh zat cair dalam keadaan diam, tekanannya bersumber dari berat zat cair itu sendiri. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan adalah:

• Massa jenis
• Percepatan gravitasi bumi
• Kedalaman/ketinggian zat cair

Hukum fisika yang bekerja pada tekanan hidrostatis adalah:

Hukum Pascal

“Tekanan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar.” Alat-alat yang bekerja berdasarkan hukum Pascal  adalah pompa hidrolik, rem hidrolik, dan dongkrak hidrolik.

Rumus yang berlaku:

Keterangan:

F₁ = gaya pada penampang 1 (N)

F₂ = gaya pada penampang 2 (N)

A₁ = luas penampang 1 (m² )

A₂ = luas penampang 2 (m²)

Hukum Archimedes

“Apabila suatu benda tercelup/ tenggelam sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, benda itu akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan benda tersebut.” Alat-alat yang berekja berdasarkan hukum Archimedes adalah jembatan apung, galangan kapal, balon udara, kapal laut, dan hidrometer.

Rumus yang berlaku:

F_A = ρ_a x g x V_b

Keterangan:

F_A = gaya tekan ke atas zat cair (N)

ρ_a = massa jenis zat cair (kg/m³)

g  = percepatan gravitasi (m/s²)

V_b = volume benda (m³)

Hukum bejana terhubung

“Apabila suatu bejana berhubungan diisi dengan zat cair, maka dalam keadaan setimbang permukaannya akan terletak pada suatu bidang datar.” Alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip hukum bejana terhubung adalah menara air, instalasi PDAM, dan teko/cerek.

Rumus yang berlaku:

ρ₁ x h₁ = ρ₂ x h₂

Keterangan:

ρ₁ = massa jenis zat cair pertama (kg/m³)

ρ₂ = massa jenis zat cair kedua (kg/m³)

h₁ = tinggi permukaan zat cair pertama (cm)

h₂ = tinggi permukaan zat cair kedua (cm)

 Tekanan pada zat padat

Tekanan pada zat padat adalah gaya yang bekerja pada satuan luas bidang tekan.

Rumus yang berlaku:

Keterangan:

F = gaya (N)

A = luas bidang (m²)

P = tekanan (N/m² atau Pa)

Tekanan pada zat gas

Tekanan pada zat gas dapat disebut juga tekanan udara. Udara mempunyai berat karena udara dipengaruhi oleh gaya gravitasi, sehingga udara mempunyai tekanan. Alat-alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara sebagai berikut:

• Barometer: alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang terbuka
• Manometer: alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup
• Altimeter: sejenis barometer yang digunakan untuk mengukur tekanan udara dan untuk mengukur ketinggian suatu tempat dari permukaan laut.

Hukum fisika yang berlaku pada tekanan zat gas adalah hukum Boyle, berbunyi:

“Pada suhu tetap, hasil tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup adalah tetap.” Alat-alat yang bekerja menurut hukum Boyle adalah pompa air, pompa sepeda, manometer, dan laat suntik.

Rumus yang berlaku:

P x V = C

Atau

P₁ x V₁ = P₂ x V₂

Keterangan:

P = tekanan

V = volume

C = konstanta

P₁ = tekanan udara mula-mula

V₁  = volume udara mula-mula

P₂ = tekanan udara akhir

V₂ = volume udara akhir

Konversi satuan untuk tekanan udara:

1 Atm = 76 cmHg = 101.300 Pa

1 bar = 100.000 Pa

1 Atm = 1.013 bar

Soal No.1

Sekop semen memiliki luas 450 cm² menekan adukan semen sebesar 10 N. Besarnya tekanan yang dialami adukan semen dari sekop semen adalah….

1. 123,32 Pa
2. 222,23 Pa
3. 276,43 Pa
4. 321,21 Pa

PEMBAHASAN :
Diketahui:
A = 450 cm² = 0,045 m²
F = 10 N
Menentukan tekanan yang dialami adukan semen


Jawaban B

Soal No.2

Penyelam menjelajahi lautan yang memiliki kedalaman 10 m. Besar tekanan air yang dialami oleh penyelam tersebut jika diketahui massa jenis air 1000 kg/m³ dan percepatan gravitasi g = 9,8 m/s² adalah….

1. 65.000 Pa
2. 75.000 Pa
3. 84.000 Pa
4. 98.000 Pa

PEMBAHASAN :
Diketahui:
p = ρ g h
p = 1000 kg/m³ x 9,8 N/kg x 10 m = 98.000 Pa
Jawaban D

Soal No.3

Pipa U dimasukan air kemudian diisi dengan minyak dengan ketinggian 8 cm. Selisih ketinggian antara minyak dan air adalah 2 cm. Jika diketahui massa jenis air 1000 kg/m³. Maka massa jenis minyak yang dimasukan adalah….

1. 250 kg/m³
2. 500 kg/m³
3. 750 kg/m³
4. 1000 kg/m³

PEMBAHASAN :
Jika digambarkan sebagai berikut:

sumber gambar : BSE IPA SMP Kelas VIII Nenden F, dkk
Diketahui: 
tinggi minyak (h_m) = 8 cm
selisih ketinggian minyak dan air = h_m – h_a = 2 cm, maka
h_a = 8 cm – 2 cm = 6 cm
ρ_a = 1000 kg/m³
Menentukan massa jenis minyak (ρ_m) berdasarkan hukum utama hidrostatika
p_A = p_B
ρ_a g h_a = ρ_m g h_m (g dapat dicoret karena memiliki nilai yang sama)
1000 kg/m³ x 6 cm = ρ_m 8 cm

Jawaban C

Soal No.4

Mesin hidrolik pengangkat mobil memiliki luas penampang 1 = 10 cm² dan luas penampang 2 = 50 cm² seperti ditunjukan gambar berikut.

Jika berat mobil adalah 1085 kg. Maka besar gaya yang diperlukan untuk menaikan mobil tersebut adalah…

1. 2126,6 N
2. 2453,7 N
3. 3212,6 N
4. 4632,2 N

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 1085 kg
F₂ = W = m.g = 1085 kg. 9,8 m/s² = 10.633 N
A₁ = 10 cm²
A₂ = 50 cm²
Menentukan gaya yang diperlukan (F₁) berdasarkan hukum Pascal


Jawaban A

Soal No.5

Sebuah kotak yang berbentuk kubus, memiliki panjang rusuk 0,4 m di celupkan ke dalam minyak dengan masa jenis 600 kg/m³. Jika diketahui percepatan gravitasi = 10 m/s², gaya angkat ke atas yang dirasakan kotak tersebut jika yang tercelup hanya 3/4 nya adalah….

1. 288 N
2. 312 N
3. 334 N
4. 442 N

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V_kubus = s³ = (0,4 m)³ = 0,064 m³
ρ_minyak = 600 kg/m³
Volume kotak yang tercelum = 3/4 x 0,064 m³ = 0,048 m³
Menentukan gaya angkat ke atas  berdasarkan Hukum Archimides
Fa = ρ_minyak . g. V_{kotak tercelup} = 600 kg/m³ . 10 m/s² . 0,048 m³ = 288 N
Jawaban A

Soal No.6

Suatu gas memiliki volume 4 m³ dan memiliki tekanan 8 atm. Jika gas tersebut dimasukan ke dalam wadah yang volumenya 6 m³. Maka tekanan gas tersebut berubah menjadi….

1. 5,34 atm
2. 6,21 atm
3. 7,12 atm
4. 7,23 atm

PEMBAHASAN :
Diketahui:
P₁ = 8 atm
V₁ = 4 m³
V₂ = 6 m³
Menentukan tekanan saat V₂ = 6 m³
Berdasarkan hukum Boyle
P₁V₁ = P₂V₂
8 atm x 4 m³ = P₂ x 6 m³

Jawaban A

Soal No.7

Sebongkah kayu yang berbentuk balok memiliki massa 10 kg dengan panjang 80 cm, lebar 40 cm dan tinggi 20 cm. Kayu tersebut diletakan di atas lantai. Tekanan pada dasar kayu terhadap lantai adalah….

1. 112,9 Pa
2. 121,5 Pa
3. 221,5 Pa
4. 312,5 Pa

PEMBAHASAN :
Diketahui:
massa (m) = 10 kg
panjang (p) = 80 cm
lebar (l) = 40 cm
tinggi (t) = 20 cm
Luas kayu = p x l = 80 cm x 40 cm =  3.200 cm² = 0,32 m²
Menentukan tekanan dasar kayu terhadap lantai

Jawaban D

Soal No.8

Air raksa digunakan untuk mengukur tekanan gas dalam tabung. Jika tekanan udara luar yaitu 76 cmHg dan perbedaan ketinggian (h) = 5 cm. Maka tekanan gas di dalam tabung adalah….

PEMBAHASAN :
Diketahui:
P_o = 76 cmHg
h = 5 cm
Menentukan tekanan dalam tabung
P = P_o – h
P = 76 cmHg – 5 cm = 71 cmHg
Jawaban D

Soal No.9

Suatu kota berada 500 meter di atas permukaan air laut. Jika diketahui tekanan di atas permukaan air laut adalah 76 cmHg. Tekanan udara di kota tersebut adalah.….

PEMBAHASAN 
Diketahui:
ketinggian kota = 800 meter
P_o = 76 cmHg
Setiap kenaikan 100 m, maka tekanan berkurang 1 cmHg
Karena berjarak 800 meter maka akan berkurang 8 cmHg
P = P_o – 8 cmHg = 68 cmHg
Jawaban B

Soal No.10

Alat berikut yang tidak menggunakan penerapan hukum Archimides adalah.….

1. kapal selam
2. jembatan ponton
3. hidrometer
4. dongkrak hidrolik

PEMBAHASAN :
Alat yang tidak menggunakan hukum Archimides adalah dongkrak hidrolik, Dongkrak hidrolik menggunakan hukum Pascal dimana bagian penampang kecil pada dongkrak hidrolik mampu menghasilkan gaya yang lebih besar pada penampang yang lebih besar.
Jawaban D

Soal No.11

Balok dengan berat 15 kg menekan lantai sebesar 8000 Pa dengan percepatan gravitasi bumi 10 m/s² . Berapa besar gaya tekan yang terjadi pada lantai?

1. 100 N
2. 120 N
3. 140 N
4. 160 N

PEMBAHASAN :
Diketahui:
w = 15kg
P = 8000 Pa
g = 10 m/s²
p balok = 20 cm
l balok = 10 cm
t balok = 15 cm
Ditanyakan:
Berapa besar gaya tekan lantai (F)?

A = p x l = 20 x 10 = 200 cm² = 0,02 m²

Maka, F = P x A = 8000 x 0,02 = 160 N
Jawaban D

Soal No.12

Perhatikan gambar berikut ini!

Berapa tekanan hidrostatis yang dialami ikan jika percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/s² , massa jenis air 1000 kg/m³ , ketinggian air 80 cm, dan ketinggian ikan 30 cm?

1. 5000 N/m²
2. 6000 N/m²
3. 7500 N/m²
4. 8000 N/m²

PEMBAHASAN :

Diketahui:
g = 10 m/s²
 r = 1000 kg
h = 80-30 = 50 cm = 0,5 m
ditanyakan: berapa tekanan hidrostatis (P_h )?
maka, P_h = ρ x g x h = 1000 x 10 x 0,5 = 5000 N/m²
Jawaban A

Soal No.13

Diketahui massa dari empat buah balok adalah sama. Tekanan terbesar terhadap permukaan (bidang tekan) ditunjukkan oleh gambar …

PEMBAHASAN :
Rumus tekanan adalah , tekanan (P) berbanding lurus dengan gaya tekan (F) dan berbanding terbalik dengan luas permukaan (A). Sehingga tekanan (P) akan semakin besar apabila luas permukaan (A) semakin kecil dan semakin besar gaya tekan (F) yang diberikan, semakin besar tekanan yang dihasilkan.
Jawaban C

Soal No.14

Berikut gambar 2 luas penampang

Berdasarkan gambar dapat diketahui bahwa luas penampang 2 (A₂ ) = 50 cm² , gaya tekan 1 (F₁ ) = 60 N, dan gaya tekan 2 (F₂ ) = 150 N. Berapa  luas penampang 1 (A₁ ), ketika system dalam keadaan seimbang?

1. 10 cm²
2. 20 cm²
3. 30 cm²
4. 40 cm²

PEMBAHASAN :
Hukum pascal
“ Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar.”
Rumusnya adalah:

Jawaban B

Soal No.15

Diketahui massa dari empat buah balok adalah sama. Tekanan terkecil terhadap permukaan (bidang tekan) ditunjukkan oleh gambar …

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

PEMBAHASAN :
Rumus tekanan adalah , tekanan (P) berbanding lurus dengan gaya tekan (F) dan berbanding terbalik dengan luas permukaan (A). Sehingga tekanan (P) akan semakin kecil apabila luas permukaan (A) semakin besar dan semakin kecil gaya tekan (F) yang diberikan, semakin kecil tekanan yang dihasilkan.

Gambar 1

A = p x l = 2 x 4 = cm²

Gambar 2

A = p x l = 3 x 2 = 6 cm²

Gambar 3

A = p x l = 5 x 3 = 15 cm²

Gambar 4

A = p x l = 4 x 3 = 12 cm²
Jawaban C

Soal No.16

Perhatikan gambar balok di bawah ini!

Berapa tekanan yang diberikan oleh dasar balok apabila panjang balok 10 m, lebar balok 5 m, tinggi balok 14 m, massa kotak 50 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s² ?

1. 120 N/m²
2. 100 N/m²
3. 50 N/m²
4. 10 N/m²

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Panjang balok = 10 m
Lebar balok = 5m
Tinggi balok = 14 m
Massa balok = 50kg
Percepatan gravitasi = 10 m/s² 
Ditanyakan: berapa tekanan oleh dasar balok?

Jawab:

Berat benda:
w = F = m x g = 50 x 10 = 500 N

Luas permukaan:
A = p x l = 10 x 5 = 50 m²
Jadi tekanan yang diberikan oleh dasar balok:

Jawaban D

Soal No.17

Tiga orang pekerja bangunan yang sedang bekerja melewati lapisan semen yang masih basah sehingga meninggalkan jejak kaki. Kedalaman jejak kaki X lebih dalam dari jejak kaki Y, dan jejak kaki Y lebih dalam dari jejak kaki Z. Apabila luas penampang kaki mereka sama, maka perbandingan berat pekerja tadi adalah …

1. Pekerja X > pekerja Y > pekerja Z
2. Pekerja X < pekerja Y < pekerja Z
3. Pekerja X = pekerja Y = pekerja Z
4. Pekerja X < pekerja Y > pekerja Z

PEMBAHASAN :
Karena luas penampang kaki sama, maka tekanan dipengaruhi oleh berat pekerja. Hubungan tekanan dengan berat pekerja diperlihatkan rumus berikut

Dimana tekanan (P) berbanding lurus dengan berat pekerja (w)
Karena tekanan pekerja X lebih besar (jejak kaki lebih dalam) maka berat pekerja X paling besar dan berat pekerja Y lebih besar daripada pekerja Z karena injakan pekerja Y lebih dalam dianding pekerja Z
Jawaban A

Soal No.18

Perhatikan gambar berikut ini!

Jika diketahui ketinggian air 50 cm, dan ketinggian ikan 20 cm. Tekanan hidrostatis yang dialami ikan jika percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/s² , massa jenis air 1000 kg/m³  adalah….

1. 500 N/m²
2. 1000 N/m²
3. 1500 N/m²
4. 3000 N/m²

PEMBAHASAN :
Diketahui:
g = 10 m/s²
ρ = 1000 kg/m³
h = 50-20 = 30 cm = 0,3 m

ditanyakan: berapa tekanan hidrostatis (P_h )?
maka, P_h = r x g x h = 1000 x 10 x 0,3 = 3000 N/m²
Jawaban D

Soal No.19

Lihat gambar di bawah ini!

Apabila tekanan udara di atas permukaan air laut sebesar 76 cmHg, maka tekanan di daerah X adalah sebesar …

1. 71 cmHg
2. 73 cmHg
3. 76 cmHg
4. 80 cmHg

PEMBAHASAN :
Yang  menjadi patokan untuk menghitung tekanan udara adalah tiap kenaikan 100 meter dari permukaan laut, tekanan akan turun sebesar 1 cmHg. Jika daerah X berada pada 500 meter di atas permukaan laut maka tekanannya akan turun sebesar 3 cmHg.sehingga tekanan di daerah X = 76 – 5 = 71 cmHg.
Jawaban A

Soal No.20

Berapa tekanan yang diberikan oleh dasar kotak apabila panjang kotak 10 m, lebar kotak 5 m, tinggi kotak 15 m, massa kotak 100 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s² ?

1. 120 N/m²
2. 100 N/m²
3. 50 N/m²
4. 20 N/m²

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Panjang kotak = 10 m
Lebar kotak = 5 m
Tinggi kotak = 15 m
Massa kotak = 100 kg
Percepatan gravitasi = 10 m/s² 
Ditanyakan: berapa tekanan oleh dasar kotak?

Jawab:

Berat benda:
w = F = m x g = 100 x 10 = 1000 N

Luas permukaan:
A = p x l = 10 x 5 = 50 m²
Jadi tekanan yang diberikan oleh dasar balok:

Jawaban D

Soal No.21

Berikut ini sebuah bejana yang diberi beban sebesar 3600 N dengan luas penampang a sebesar 6 cm² dan luas penampang b sebesar 60 cm² . Besar gaya yang dibutuhkan untuk menambah berat beban adalah …

1. 240 N
2. 180 N
3. 170 N
4. 360 N

PEMBAHASAN :
Diketahui:
W = F_a = 3600 N
A_a = 6 cm²
A_b = 60 cm²

Ditanyakan: Besar gaya (F_a )?
Berdasarkan pada hukum Pascal, dapat dirumuskan sebagai berikut:

Jawaban D

Soal No.22

Contoh aplikasi dalam kehidupan sehari-hari yang memperlihatkan bahwa gas dalam ruang tertutup memberikan tekanan pada dindingnya adalah …

1. Balon yang diisi udara lebih berat dari balon yang kosong
2. Balon udara dapat terbang ke angkasa
3. Meletusnya ban pada kendaraan bermotor
4. Lilin yang menyala akan padam apabila tertutup gelas

PEMBAHASAN :

• Balon yang diisi udara lebih berat dari balon yang kosong: hal ini karena udara memiliki massa
• Balon udara dapat terbang ke angkasa: hal ini disebabkan perbedaan massa jenis udara dalam balon dan massa jenis udara di luar (r balon < r luar)
• Meletusnya ban pada kendaraan bermotor: dinding ban tidak mampu menahan gaya tekan pada dinding balon sehingga meletus (udara memiliki tekanan)
• Lilin yang menyala akan padam apabila tertutup gelas: lilin yang tertutup gelas akan mati karena proses pembakaran memerlukan oksigen, apabila suplai oksigen tidak ada maka api pada lilin pasti akan mati.

Jawaban C

Soal No.23

Gas Helium dengan volume 4 m³ dan tekanan 8 Atm dipompakan ke dalam ruang hampa dengan volume 16 m³ . Maka tekanan gas Helium tadi menjadi …

1. 6 Atm
2. 4 Atm
3. 2 Atm
4. 1 Atm

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V₁ = 4 m³
V₂ = 16 m³
P₁ = 8 Atm

Ditanyakan: tekanan gas helium dalam ruang hampa (P₂ )?
Hukum yang berlaku untuk tekanan udara adalah hukum Boyle, dapat dirumuskan sebagai berikut:
P . V = konstan
P₁ . V₁ = P₂ . V₂

Jawaban C

Soal No.24

Pada gambar di bawah ini sebuah ember berisi air air sedalam 12 cm. Tekanan hidrostatis pada dasar ember apabila massa jenis air sebesar 1000 kg/m³ dan percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/s² adalah …

1. 400 Pa
2. 800 Pa
3. 1200 Pa
4. 1600 Pa

PEMBAHASAN :
Faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan besarnya hidrostatis yaitu massa jenis zat, percepatan gravitasi bumi, dan kedalaman atau ketinggian zat cair, sehingga tekanan dapat dirumuskan sebagai berikut:
P_h = ρ x g x h

Diketahui:
h = 12 cm = 0,12 m
ρ = 1000 kg/m³
g = 10 m/s²

Ditanyakan: besarnya tekanan hidrostatis?
Maka, P_h = ρ x g x h = 1000 x 10 x 0,12 = 1200 Pa
Jawaban C

Soal No.25

Sebuah tabung akan diukur tekanan gas dalam tabung dengan menggunakan air raksa. Apabila diketahui tekanan udara luar sebesar 76 cmHg dengan kedalaman air raksa sebesar 5 cm, maka tekanan gas di dalam tabung adalah …

1. 70 cmHg
2. 71 cmHg
3. 72 cmHg
4. 73 cmHg

PEMBAHASAN :
Diketahui:
P_udara = 76 cmHg
h       = 5 cm

ditanyakan: tekanan dalam tabung (P_tabung )?
Maka, P_tabung = P_udara – h = 76 cmHg – 5 cm =71 cmHg
Jawaban B

Soal No.26

Untuk menghitung massa jenis suatu zat cair dibuatlah pipa berbentuk U yang telah diisi dengan air. Kemudian melalui pipa sebelah kanan di masukkan zat cair sehingga terlihat kondisi akhir pipa U seperti pada gambar di bawah ini.

Maka massa jenis zat cair pada pipa U sebelah kanan adalah …

1. 400 Kg/m³
2. 500 Kg/m³
3. 600 Kg/m³
4. 700 Kg/m³

PEMBAHASAN :
Diketahui:
ρ₁ = 1000 Kg/m³
h₁ = 6 cm
h₂ = 10 cm

ditanyakan: massa jenis zat cair (ρ₂ )?
Hukum bejana berhubungan, dapat dirumuskan sebagai berikut:
P₁ = P₂
ρ₁ . h₁ = ρ₂ . h₂
1000 . 6 = ρ₂ . 10
ρ₂     = 600  Kg/m³
Jawaban C