Tekanan Zat dan Penerapannya dalam Kehidupan

IPA Kelas 8

Senin dan Kamis,  9 dan 12 Januari 2023

KD :

3.7  Menganalisis Tekanan Zat dan Penerapannya dalam kehidupan

 

 TujuanPembelajaran

 

1.      Siswa diharapkan memahami tekana zat padat, cair, dan gas

2.     Siswa juga diharapkan dapat mengaplikasikan konsep tekanan zat dalam makhluk hidup

 

Assalamualaikum wr wb

Anak-anak ibu yang sholeh dan sholeha apa kabarnya......baik ya, sudah mengerjakan sholat dhuha dan murojoah pagi ini...... Alhamdullilah. Baiklah anak-anak pagi ini materi yang akan ibu sampaikan tentang memahami tentang tekanan zat , Silahkan kalian baca materi di bawah ini tetap semangat dan jaga kesehatan terima kasih.

 

TEKANAN ZAT

Tekanan sangat berhubungan dengan gaya dan luas permukaan benda. Gaya adalah tarikan atau dorongan. Gaya dapat mengubah bentuk, arah, dan kecepatan benda.

 Tekanan Zat Padat

Sobat pintar, ketika kamu mendorong uang logam di atas plastisin, berarti kamu telah memberikan gaya pada uang logam.

Besarnya tekanan yang dihasilkan uang logam pada plastisin tergantung pada besarnya dorongan (gaya) yang kamu berikan dan luas permukaan pijakan atau luas bidang tekannya. Konsep 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. Secara matematis, besaran tekanan dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut.

Keterangan:
p = Tekanan (N/m² yang disebut juga satuan pascal (Pa))
F = Gaya (newton)
A = Luas bidang (m²)

Setelah mengetahui bahwa besar tekanan dipengaruhi oleh besarnya gaya dan luas bidang, sekarang kamu tentunya dapat menjelaskan alasan ketika kamu berjalan di tanah berlumpur dengan menggunakan sepatu boot, kamu akan lebih mudah berjalan dan tidak mudah terjebak masuk ke dalam lumpur dibandingkan dengan menggunakan sepatu dengan pijakan yang sempit. Kamu juga dapat memahami alasan angsa lebih mudah mencari makanan di tempat yang berlumpur daripada ayam.

B. Tekanan Zat Cair

1. Tekanan Hidrostatis

kedalaman zat cair dan massa jenis zat cair memengaruhi tekanan yang dihasilkan oleh zat cair atau disebut dengan tekanan hidrostatis. Semakin dalam zat cair, semakin besar tekanan yang dihasilkan. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Pada bagian sebelumnya kamu sudah memahami bahwa tekanan merupakan besarnya gaya per satuan luas permukaan tempat gaya itu bekerja, secara matematis dirumuskan sebagai:

P = F/A

Pada zat cair, gaya (F) disebabkan oleh berat zat cair (w) yang berada di atas benda, sehingga:

P = W/A

karena berat (w) = m × g

m = ρ × V

V = h × A maka

dapat ditulis bahwa p = ρ × g × h

dengan:

p = Tekanan (N/m²)

m = Massa benda (kg)

ρ = Massa jenis zat cair (kg/m³)

g = Percepatan gravitasi (m/s²)

h = Tinggi zat cair (m)

V = Volume (m³)

Tekanan hidrostatis ini penting untuk diperhatikan dalam merancang berbagai struktur bangunan dalam penampungan air, misalnya pembangunan bendungan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Selain PLTA, para arsitek kapal selam juga memperhitungkan tekanan hidrostatis air laut, sehingga kapal selam mampu menyelam ke dasar laut dengan kedalaman ratusan meter tanpa mengalami kebocoran atau kerusakan akibat tekanan hidrostatis.

2. Hukum Archimedes

Pernahkah kamu melihat kapal selam? Salah satu bahan yang tahan terhadap tekanan hidrostatis air laut yang sangat besar adalah baja. Tahukah kamu bahwa 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. ketika suatu benda dimasukkan ke dalam air, beratnya seolah-olah berkurang. Peristiwa ini bukan berarti ada massa benda yang hilang. Berat benda berkurang saat dimasukkan ke dalam air, disebabkan oleh adanya gaya apung (Fa) yang mendorong benda ke atas atau berlawanan dengan arah berat benda.

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. 

Hukum Archimedes digunakan sebagai dasar pembuatan kapal laut atau kapal selam. Suatu benda dapat terapung atau tenggelam tergantung pada besarnya gaya berat (w) dan gaya apung (Fa). Jika gaya apung maksimum lebih besar daripada gaya berat maka benda akan terapung. Sebaliknya, jika gaya apung maksimum lebih kecil daripada gaya berat maka benda akan tenggelam. Jika gaya apung maksimum sama dengan berat benda, maka benda akan melayang. Gaya apung maksimum adalah gaya apung jika seluruh benda berada di bawah permukaan zat cair.

3. Hukum Pascal

Hukum Pascal adalah salah satu hukum fisika yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan oleh cairan dalam ruang tertutup selalu diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Pembahasan utama dalam hukum Pascal berkaitan dengan tekanan dalam cairan.

 

Aplikasi Konsep Tekanan Pada Makhluk Hidup.  

Ada beberapa aplikasi konsep tekanan pada makhluk hidup, diantaranya adalah :

1. Pengangkutan Air dan nutrisi pada tumbuhan

A. Transportasi Air

Tumbuhan memerlukan air dan mineral.  Air adalah salah satu jenis zat yang termasuk ke dalam kelompok zat cair Air dan mineral dari dalam tanah akan masuk ke dalam tumbuhan melalui akar. Peristiwa masuk dan keluarnya air dari tumbuhan dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Pada saat kondisi lingkungan lembap atau jumlah uap air di lingkungan tinggi, maka air akan masuk ke dalam tumbuhan. Apabila lingkungan di sekitar tumbuhan kering atau jumlah uap air di lingkungan rendah, uap air akan keluar dari tumbuhan melalui stomata yang terdapat di daun. Proses ini disebut transpirasi.

Susunan pada akar mulai dari jaringan terluar hingga terdalam adalah epidermis-kortek-endodermis-perisikel-xilem.  Jaringan-jaringan itulah yang akan dilalui oleh air ketika masuk ke dalam tumbuhan.

Mula-mula air diserap oleh rambut-rambut akar.  Setelah itu air masuk ke sel epidermis secara osmosis.  Selanjutnya air akan melalui kortek, kemudian melalui endodermis dan perisikel.  Selanjutnya air akan masuk ke xilem yang berada di akar.

Berdasarkan hasil penelitian para ilmuwan, air dapat diangkut 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 terdapat pada pipa kapiler.

Hal ini akan menyebabkan terjadinya tarik menarik antara molekul air yang satu dengan molekul air lainnya di sepanjang pembuluh xilem. Selain disebabkan oleh gaya kohesi dan adhesi, naiknya air ke daun disebabkan oleh penggunaan air dibagian daun atau yang disebut dengan daya isap daun. Air 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.

Jadi, air dapat naik dari akar ke bagiantumbuhan lain yang lebih tinggi karena dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu

a. Daya tekan akar

b. Kapilaritas batang, dan

c. Daya hisap daun.

B.  Transportasi Nutrisi

Semua bagian tumbuhan yaitu, akar, batang, daun serta bagian lainnya memerlukan nutrisi. Agar kebutuhan nutrisi di setiap bagian tumbuhan terpenuhi, maka dibutuhkan suatu proses pengangkutan nutrisi hasil fotosintesis berupa gula dan asam amino ke seluruh tubuh tumbuhan. Pengangkutan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan terjadi melalui pembuluh floem.

Perjalanan zat-zat hasil fotosintesis dimulai dari sumbernya yaitu daun (daerah yang memiliki, konsentrasi gula tinggi) ke bagian tanaman lain yang dituju (daerah yang memiliki konsentrasi gula rendah). 

2. Tekanan darah pada sistem peredaran darah

Manusia memiliki sistem peredaran darah tertutup. Darah juga merupakan fluida, oleh karena itu aliran darah manusia menghasilkan tekanan. Darah akan memberikan tekanan pada dinding pembuluh darah saat darah mengalir di pembuluh darah. Hal ini terjadi karena adanya dorongan saat jantung memompa darah untuk dialirkan ke seluruh tubuh.

Tekanan darah dapat diukur menggunakan alat sphygmomanometer atau sering disebut tensimeter. Tekanan darah diukur di dalam pembuluh nadi besar pada tangan bagian atas, dimana nilai tekanan darah dinyatakan dalam dua angka seperti 110/80.

Angka pertama, yaitu 110 menunjukan tekanan saat bilik berkontraksi dengan darah dan terdorong keluar dari bilik jantung yang disebut juga tekanan sistolik. Angka kedua, yaitu 80 menunjukan tekanan saat bilik relaksasi dan darah masuk menuju bilik jantung yang disebut tekanan diastolik. Tekanan darah pada arteri inilah yang menimbulkan adanya denyut nadi.

3. Tekanan gas pada proses pernapasan manusia

Prinsip tekanan udara dan volume juga ada pada makhluk hidup yaitu pada sistem pernapasan manusia. Konsep tekanan dan volume bisa kita lihat pada proses menarik napas (inspirasi) dan proses mengeluarkan napas (ekspirasi).

 Saat inspirasi, rongga dada harus membesar supaya volume paru-paru membesar. Saat volume paru-paru membesar, tekanan paru-paru mengecil. Akibatnya, udara dapat mengalir masuk dan kita bisa bernapas. Kebalikan dengan inspirasi, saat ekspirasi volume paru-paru harus mengecil. Setelah volume paru-paru mengecil, tekanan paru-paru membesar. Karena itulah napas yang kita tarik tadi bisa kita keluarkan

4. Alat penghisap pada cumi-cumi

 Tentakel pada cumi-cumi memiliki alat penghisap, yang digunakan untuk menangkap mangsanya, dengan menggunakan prinsip tekanan. Dengan perbedaan tekanan antara air dan di permukaan alat hisap ini, akan menyebabkan gaya yang membuat mangsa cumi-cumi sulit melepaskan diri.

5. Serangga penghisap nektar bunga

 Pada serangga yang memakan nektar atau sari bunga, seperti kupu-kupu, menghisap nektar ini dengan belalai, yang menarik nektr bunga ke dalam tubuh, dengan perbedaan tekanan, mirip seperti saat mausia meminum dengan menggunakan sedotan.

 

Setelah kalian membaca materi diatas silahkan kalian kerjakan tugas ini:

Jelaskan tekanan pada zat padat, cair, dan gas

Dikerjakan di buku latihan dan dikumpul

Terima kasih

Wassalamualaikum wr wb