Categories: Articles

Faktor yang mempengaruhi tekanan

Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa pisau yang kita gunakan harus begitu tajam atau mengapa paku yang kita gunakan ujungnya tajam? Jawaban dari semua pertanyaan ini terletak pada konsep tekanan. Tekanan adalah rasio dari gaya yang diberikan pada area permukaan yang dikenai gaya tersebut. Kita bisa mendefinisikan tekanan sebagai “Gaya yang diterapkan tegak lurus pada permukaan suatu benda per satuan luas di mana gaya tersebut didistribusikan.”

Faktor faktor yang mempengaruhi tekanan

Karena tekanan bergantung pada area di mana gaya bekerja, tekanan dapat ditingkatkan dan diturunkan tanpa perubahan gaya. Gaya yang diberikan akan konstan jika permukaan menjadi lebih kecil maka tekanan akan meningkat dan sebaliknya.

Sebagai contoh, batu bata yang diletakkan di atas permukaan memberikan gaya yang sama dengan beratnya pada benda yang ditumpu. Sekarang kita tahu bahwa batu bata persegi panjang memiliki permukaan yang lebar dan permukaan yang tipis di sisi-sisinya. Dengan mengubah orientasi batu bata yang bertumpu pada suatu permukaan, kita secara efektif mengubah tekanan yang bekerja pada permukaan oleh batu bata yang sama. Lihat gambar di bawah ini untuk informasi lebih lanjut.

batu bata yang diletakkan di atas permukaan

Dengan kata lain, jika permukaannya semakin kecil, tekanannya pun semakin besar. Karena alasan inilah pisau dan paku kita begitu tajam. Pisau mendistribusikan gaya ke seluruh ujung tajamnya. Semakin tajam ujungnya, semakin tinggi tekanannya, dan akibatnya, pemotongan dengan pisau yang tajam menjadi mudah. Pada pisau tumpul, gaya didistribusikan pada permukaan tumpulnya dengan luas permukaan yang lebih besar. Oleh karena itu, kita perlu mengerahkan tenaga yang lebih besar untuk memotong. Oleh karena itu, pisau paling baik digunakan pada saat paling tajam.

Baca Juga: Enam faktor utama pemilihan flow meter yang perlu dipertimbangkan

Untuk alasan yang sama-yaitu, pengurangan luas permukaan meningkatkan tekanan bersih-sebuah tebasan karate yang dilakukan dengan ahli jauh lebih merusak dan mematikan daripada tamparan dengan tangan kosong. Ketika Anda menampar seseorang, kekuatan yang Anda terapkan dalam menampar permukaan didistribusikan ke seluruh telapak tangan Anda. Sebaliknya, sebuah chop karate memusatkan semua kekuatan pada sisi-sisi tangan Anda yang memiliki luas permukaan yang jauh lebih kecil daripada telapak tangan Anda. Hal ini menyebabkan penerapan tekanan yang lebih besar pada permukaan sehingga membuat chop karate lebih mematikan daripada tamparan.

Namun, terkadang, area permukaan yang lebih luas juga lebih disukai. Peniti gambar pada umumnya dilengkapi dengan satu ujung bulat pipih yang bisa digunakan untuk mendorong ujung lainnya yang tajam ke dalam papan gambar. Dapatkah Anda bayangkan, betapa sulitnya mendorong peniti gambar ke dalam papan gambar jika kedua sisinya tajam? Karena salah satu ujungnya rata, Anda bisa mengerahkan tenaga yang diperlukan dengan mudah. Taktik serupa digunakan dalam olahraga ski dan selancar. Dengan menggunakan papan selancar dan papan ski, kita menambah area di mana berat badan kita bekerja, sehingga memungkinkan kita mengapung atau meluncur di atas permukaan air atau es.

Baca Juga: Definisi dan Klasifikasi Fluida

Bagaimana Anda menemukan tekanan dalam fluida?

Permukaan yang padat dapat memberikan tekanan, tetapi fluida (yaitu cairan atau gas) juga dapat memberikan tekanan. Hal ini mungkin tampak aneh jika Anda memikirkannya karena sulit membayangkan memalu paku dengan cairan. Untuk memahami hal ini, bayangkan Anda terendam di dalam air. Air di atas Anda akan menekan Anda karena gaya gravitasi dan karena itu akan memberikan tekanan pada Anda. Jika Anda masuk lebih dalam, akan ada lebih banyak air di atas Anda, sehingga berat dan tekanan dari air juga akan meningkat.

Baca Juga: Sifat Fluida yang harus kamu ketahui

Tidak hanya berat cairan yang dapat memberikan tekanan, tetapi juga berat gas. Sebagai contoh, berat udara di atmosfer kita sangat besar dan kita hampir selalu berada di bagian bawahnya. Tekanan yang diberikan pada tubuh Anda oleh berat atmosfer ternyata sangat besar. Alasan Anda tidak menyadarinya adalah karena tekanan atmosfer selalu ada di sana. Kita hanya menyadari perubahan tekanan di atas atau di bawah tekanan atmosfer normal (seperti saat kita terbang dengan pesawat terbang atau menyelam di kolam renang). Kita tidak dirugikan oleh tekanan atmosfer yang besar karena tubuh kita dapat mengerahkan kekuatan ke luar untuk menyeimbangkan tekanan udara ke dalam. Namun, ini berarti jika Anda dilempar ke ruang hampa luar angkasa oleh perompak luar angkasa, tekanan tubuh Anda akan terus mendorong keluar dengan kekuatan yang besar, namun tidak ada udara yang mendorong masuk. Jadi, apakah Anda akan meledak?

tekanan pada fluida

Berat kolom air di atas kaleng kacang menciptakan tekanan di bagian atas kaleng. Untuk mengetahui ekspresi tekanan, kita akan mulai dengan definisi tekanan.

Rumus Perhitungan Tekanan

Untuk gaya F, kita harus memasukkan berat kolom air di atas kaleng kacang. Beratnya selalu ditemukan dengan W = mg, sehingga berat kolom air dapat dituliskan sebagai W = mωg di mana mω adalah massa kolom air di atas kacang. Kita akan memasukkannya ke dalam persamaan untuk tekanan di atas dan mendapatkan:

Rumus Perhitungan Tekanan

Pada titik ini mungkin tidak jelas apa yang harus dilakukan, tetapi kita dapat menyederhanakan ungkapan ini dengan menulis mഡ dalam hal massa jenis dan volume air. Karena massa jenis sama dengan massa per unit volume P = m/V ,kita dapat menyelesaikan ini untuk massa kolom air dan menulis mω = ρωVω dimana ρω adalah massa jenis air dan adalah volume kolom air di atas kaleng (bukan seluruh volume kolam). Memasukkan mω = ρωVω untuk massa kolom air ke dalam persamaan sebelumnya, kita dapatkan:

Rumus Perhitungan Tekanan

Hanya untuk memperjelas di sini, ρ selalu berbicara tentang densitas fluida yang menyebabkan tekanan, bukan densitas benda yang terendam di dalam fluida. h Yang dimaksud dengan berbicara tentang kedalaman di dalam fluida, jadi meskipun berada “di bawah” permukaan fluida, kita memasukkan angka positif. Dan g adalah besarnya percepatan akibat gravitasi yaitu +9.8 m/s^2

Sekarang Anda mungkin berpikir, “Oke, jadi berat air dan tekanan pada bagian atas kaleng kacang akan mendorong kaleng ke bawah, bukan?” Itu benar, tapi itu hanya setengah kebenaran. Ternyata, gaya dari tekanan air tidak hanya mendorong bagian atas kaleng ke bawah, tetapi tekanan air juga menyebabkan gaya yang mendorong kaleng ke dalam dari segala arah. Efek keseluruhan dari tekanan air tidak memaksa kaleng ke bawah. Tekanan air sebenarnya mencoba untuk menghancurkan kaleng dari segala arah seperti yang terlihat pada diagram di bawah ini

gaya dari tekanan air

untuk membantu, Anda bisa memikirkannya dengan cara ini. Ketika kaleng kacang jatuh ke dalam air, secara kasar memindahkan sejumlah besar molekul air dari tempat kaleng itu berada sekarang. Hal ini menyebabkan seluruh permukaan air naik. Tetapi air ditarik ke bawah oleh gravitasi yang membuatnya ingin mencoba dan menemukan level serendah mungkin.

Jadi air mencoba untuk memaksa dirinya kembali ke wilayah volume yang telah dipindahkan dalam upaya untuk mencoba dan menurunkan ketinggian keseluruhan badan air. Jadi, apakah sekaleng kacang (atau benda lain) ada di dalam air atau tidak, molekul air selalu tergencet satu sama lain karena gaya gravitasi saat mereka mencoba menurunkan permukaan air ke titik serendah mungkin. Tekanan p dalam rumus pgh adalah sebuah skalar yang memberitahu Anda jumlah gaya himpitan ini per satuan luas dalam fluida.

Baca Juga: Jenis Fluida yang harus kamu pahami

Pada titik ini, jika Anda telah memperhatikan dengan saksama, Anda mungkin bertanya-tanya, “Hei, ada udara di atas air, bukan? Bukankah seharusnya berat kolom udara di atas kolom air juga berkontribusi pada tekanan total di bagian atas kaleng kacang?” Dan Anda benar. Udara di atas kolom air juga mendorong ke bawah dan beratnya sangat besar.

Jika Anda menginginkan rumus untuk tekanan total (juga disebut tekanan absolut) di bagian atas kaleng kacang, Anda harus menambahkan tekanan dari atmosfer Patm bumi ke tekanan dari cairan pgh.

Rumus Ptotal

Kami biasanya tidak mencoba untuk mendapatkan istilah mewah seperti  untuk tekanan P atmosfer karena kedalaman kita di atmosfer Bumi cukup konstan untuk setiap pengukuran yang dilakukan di dekat daratan

Ini berarti bahwa tekanan atmosfer di permukaan Bumi relatif konstan. Nilai tekanan atmosfer di permukaan Bumi terjebak di sekitar 1.01  . Ada fluktuasi kecil di sekitar angka ini yang disebabkan oleh variasi pola cuaca, kelembapan, ketinggian, dan lain-lain, tetapi sebagian besar ketika melakukan perhitungan fisika, kita hanya mengasumsikan bahwa angka ini konstan dan tetap. Ini berarti, selama fluida yang Anda cari tekanannya berada di dekat permukaan Bumi dan terpapar atmosfer (bukan di ruang vakum), Anda bisa menemukan tekanan total (juga disebut tekanan absolut) dengan rumus ini.

Rumus Tekanan Total

Baca Juga: Massa Jenis Fluida yang harus kamu ketahui

Tekanan Gauge Dan Tekanan Absolute

Ada banyak sistem pengukuran tekanan yang berbeda, dengan tekanan absolute dan tekanan gauge menjadi dua yang paling umum. Ada banyak perbedaan antara kedua pengukuran tekanan ini yang memiliki efek signifikan pada penggunaan dan pengukurannya. Tergantung pada tujuan Anda mengukur tekanan, menentukan apakah Anda memerlukan tekanan pengukur atau tekanan referensi absolut sama pentingnya dengan memilih rentang tekanan itu sendiri, terutama untuk tekanan rendah. Jika Anda salah memilih, hal ini dapat menimbulkan kesalahan besar dalam pengukuran Anda.

Tekanan Gauge

Referensi tekanan yang paling umum adalah tekanan pengukur yang ditandai dengan ‘g’ setelah satuan tekanan, misalnya 30 psig. Tekanan pengukur diukur dalam kaitannya dengan tekanan atmosfer sekitar. Perubahan tekanan atmosfer karena kondisi cuaca atau ketinggian secara langsung memengaruhi output sensor tekanan pengukur. Tekanan pengukur yang lebih tinggi dari tekanan sekitar disebut sebagai tekanan positif. Jika tekanan yang diukur di bawah tekanan atmosfer, maka disebut tekanan pengukur negatif atau vakum.

Sensor tekanan pengukur biasanya hanya memiliki satu port tekanan. Tekanan udara sekitar diarahkan melalui lubang ventilasi atau tabung ventilasi ke bagian belakang elemen penginderaan. Pemancar tekanan pengukur berventilasi memungkinkan tekanan udara luar terpapar ke sisi negatif diafragma penginderaan tekanan sehingga selalu mengukur dengan mengacu pada tekanan barometrik sekitar. Oleh karena itu, sensor tekanan pengukur berventilasi membaca tekanan nol ketika sambungan tekanan proses dibiarkan terbuka ke udara atmosfer.

Referensi pengukur tersegel sangat mirip kecuali bahwa tekanan atmosfer disegel pada sisi negatif diafragma. Hal ini biasanya diadopsi pada aplikasi tekanan tinggi seperti mengukur tekanan hidraulik di mana perubahan tekanan atmosfer hanya akan memiliki sedikit efek pada keakuratan sensor. Definisi tekanan pengukur tertutup adalah tekanan yang diukur melalui perangkat tertutup di mana titik nol ditetapkan. Titik setel ini adalah berapa pun tekanan di dalam perangkat sebelum disegel, yang diputuskan oleh produsen pengukur tekanan tersegel.

Baca Juga: Definisi dan Faktor yang mempengaruhi densitas air

Tekanan Absolute

Definisi tekanan absolut adalah tekanan yang tidak memiliki materi di dalam sebuah ruang, atau ruang hampa udara yang sempurna. Pengukuran yang dilakukan dalam tekanan absolut menggunakan angka nol absolut ini sebagai titik referensi. Contoh terbaik dari tekanan absolut yang direferensikan adalah pengukuran tekanan barometrik. Untuk menghasilkan sensor tekanan absolut, produsen akan menyegel ruang hampa udara yang tinggi di belakang diafragma penginderaan. Oleh karena itu, jika Anda membuka sambungan tekanan proses pemancar tekanan absolut ke udara, maka akan terbaca tekanan barometrik yang sebenarnya.

Baca Juga: Definisi, Arti, dan Perhitungan Viskositas

Perbedaan Tekanan Gauge dan Absolute

Perbedaan antara kedua pengukuran ini relatif mudah diklarifikasi: dalam pengukuran tekanan pengukur, yang diukur selalu perbedaan dari tekanan sekitar saat ini. Namun, tekanan ini berubah seiring dengan cuaca dan ketinggian di atas permukaan laut. Pengukuran tekanan absolut mengukur perbedaan dari ruang hampa udara yang ideal atau absolut. Inilah sebabnya mengapa pengukuran ini tidak bergantung pada pengaruh lingkungan seperti cuaca atau ketinggian. Pengukuran manakah yang tepat?

Dalam praktiknya, kedua pengukuran tersebut dapat dibedakan sebagai berikut: dalam banyak kasus, tugas pengukuran adalah menentukan tekanan pengukur. Inilah sebabnya mengapa jenis sensor ini paling banyak digunakan. Namun, jika sensor tekanan pengukur digunakan dalam aplikasi di mana tugas pengukuran yang sebenarnya adalah mengukur tekanan absolut, kesalahan tambahan berikut ini harus diharapkan:

  • +/- 30 mbar yang disebabkan oleh perubahan cuaca
  • hingga 200 mbar ketika mengubah lokasi (misalnya dari permukaan laut ke 2.000 m)

Baca Juga: Denifisi, Pengukuran, dan Satuan Suhu

Kesimpulan

dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Faktor yang mempengaruhi tekanan” dari beberapa pertanyaan yang sering kami jumpai, maka akan kami simpulkan dibawah ini:

P1: Apa itu tekanan?
J1: Tekanan adalah gaya yang diterapkan secara tegak lurus pada permukaan suatu benda per satuan luas di mana gaya tersebut didistribusikan, dikenal sebagai tekanan

P2: Apa Perbedaan Tekanan Absolute dan Tekanan Gauge?
J2: Cara paling sederhana untuk menjelaskan perbedaan di antara keduanya adalah bahwa tekanan absolut menggunakan nol absolut sebagai titik nolnya, sedangkan tekanan pengukur menggunakan tekanan atmosfer sebagai titik nolnya. Karena tekanan atmosfer yang bervariasi, pengukuran tekanan pengukur tidak tepat, sedangkan tekanan absolut selalu pasti.

Referensi: byjus.com | www.khanacademy.org | esi-tec.com | wika.com

Naufal

a member of SEO Team at Wiratama Mitra Abadi. He loves to learn something new everyday.