Pertemuan 12 · Bab 5 · Fisika 2 Satuan Kredit Semester
Tekanan dan Tekanan Hidrostatik
Pertemuan 12 memulai Bab 5 — Fluida Dasar. Fokus pembelajaran adalah memahami
tekanan sebagai gaya per satuan luas, menggunakan massa jenis,
serta menganalisis tekanan hidrostatik dan pengaruh kedalaman pada fluida diam.
Target Rencana Pembelajaran Semester: mahasiswa mampu menganalisis tekanan
dan tekanan hidrostatik dengan persamaan, satuan Pa/MPa, kedalaman, massa jenis,
dan interpretasi tren yang benar.
Tujuan belajar Pertemuan 12
Pertemuan 12 memiliki 6 tujuan utama. Setiap tujuan merupakan satu blok pembelajaran lengkap.
Tekanan menyatakan bagaimana gaya normal tersebar pada suatu luas bidang.
Untuk gaya yang sama, bidang kontak yang lebih kecil menghasilkan tekanan yang lebih besar.
Gaya FGaya normal yang bekerja pada bidang.
Luas ALuas bidang tempat gaya tersebar.
Tekanan PUkuran gaya per satuan luas.
1.1 Tiga gagasan yang harus dibedakan
Istilah
Makna pada Pertemuan 12
Kesalahan umum
Gaya F
Interaksi dorong/tarik, satuan newton (N).
Menyamakan gaya dengan tekanan.
Tekanan P/p
Gaya per satuan luas, satuan pascal (Pa).
Lupa mengubah luas ke m².
Massa jenis ρ
Massa per satuan volume, satuan kg/m³.
Menggunakan massa langsung sebagai pengganti ρ.
1.2 Visual tekanan sebagai gaya per luas
Dengan gaya yang sama, memperkecil luas kontak memperbesar tekanan.
Latihan Tujuan Pembelajaran 1
Dua pelat menerima gaya normal yang sama. Pelat A memiliki luas kontak dua kali pelat B. Pelat mana yang mengalami tekanan lebih besar?
Jawaban: pelat B, karena dengan gaya tetap tekanan meningkat ketika luas bidang kontak diperkecil.
Tekanan dihitung dari gaya normal dibagi luas bidang kontak. Kesalahan paling umum berasal dari
luas yang belum dikonversi ke satuan luas yang konsisten.
2.1 Hubungan gaya, luas, dan tekanan
P = F / A
F dalam N, A dalam m², sehingga satuan tekanan adalah Pa = N/m².
2.2 Contoh Terbimbing — tekanan akibat gaya
Dasar
Gaya 600 N bekerja merata pada bidang seluas 0,03 m². Tentukan tekanannya.
P = F/A = 600 / 0,03
P = 20.000 Pa = 0,02 MPa.
Interpretasi: jika gaya tetap tetapi luas bidang diperkecil, tekanan akan meningkat.
2.3 Kalkulator latihan tekanan
A. Kalkulator tekanan — p = F/A
Latihan Tujuan Pembelajaran 2
Gaya 1.200 N bekerja merata pada luas 0,08 m². Tentukan tekanannya.
Pada fluida diam, tekanan hidrostatik bertambah ketika titik pengamatan berada semakin dalam.
Kedalaman yang digunakan adalah kedalaman vertikal h dari permukaan acuan fluida.
4.1 Visual tekanan hidrostatik
Inti tren: untuk fluida yang sama dan g tetap, tekanan hidrostatik meningkat ketika kedalaman meningkat.
4.2 Persamaan tekanan hidrostatik
p = ρ g h
Tekanan hidrostatik bertambah jika massa jenis fluida atau kedalaman titik bertambah.
4.3 Contoh Terbimbing — air pada kedalaman 2,5 m
Aplikasi fluida
Air dengan ρ = 1.000 kg/m³. Ambil g = 9,8 m/s². Tentukan tekanan hidrostatik pada kedalaman 2,5 m.
p = ρgh = 1.000 × 9,8 × 2,5
p = 24.500 Pa = 0,0245 MPa.
Interpretasi: pada fluida yang sama, titik yang lebih dalam mempunyai tekanan hidrostatik lebih besar.
4.4 Kalkulator tekanan hidrostatik
C. Kalkulator tekanan hidrostatik — p = ρgh
Latihan Tujuan Pembelajaran 4
Air memiliki ρ = 1.000 kg/m³. Gunakan g = 9,8 m/s² dan h = 3 m. Tentukan tekanan hidrostatiknya.
Jawaban: p = 1.000(9,8)(3) = 29.400 Pa = 0,0294 MPa.
Dari p = ρgh, tekanan hidrostatik meningkat secara linear terhadap kedalaman h
jika ρ dan g tetap, serta meningkat terhadap massa jenis ρ jika h dan g tetap.
Selisih tekanan antara dua kedalaman dapat dianalisis dari perbedaan kedalamannya.
5.1 Tren kedalaman, massa jenis, dan luas
h naik
p = ρgh naik secara linear jika ρ dan g tetap.
ρ naik
p naik pada kedalaman yang sama jika g tetap.
A turun
P = F/A naik jika gaya kontak F tetap.
5.2 Kalkulator selisih tekanan antar-kedalaman
D. Selisih tekanan antar-kedalaman
Gunakan fluida yang sama dan massa jenis konstan. Δp = p₂ − p₁ = ρg(h₂ − h₁).
Latihan Tujuan Pembelajaran 5 — kedalaman
Pada fluida yang sama, titik A berada pada kedalaman 1 m dan titik B pada 3 m. Bagaimana perbandingan tekanan hidrostatiknya bila tekanan permukaan diabaikan?
Jawaban: tekanan hidrostatik di B tiga kali tekanan hidrostatik di A karena p berbanding lurus dengan h.
Latihan Tujuan Pembelajaran 5 — massa jenis
Dua fluida berada pada kedalaman yang sama. Massa jenis fluida A dua kali fluida B. Bagaimana perbandingan tekanan hidrostatiknya?
Jawaban: tekanan hidrostatik fluida A dua kali tekanan hidrostatik fluida B jika g sama.
Hasil perhitungan harus diaudit dari data awal sampai interpretasi akhir. Periksa konversi satuan,
rumus yang dipilih, satuan hasil, serta apakah tren hasil sesuai dengan hubungan fisiknya.
6.1 Prosedur menganalisis tekanan dan hidrostatik
Identifikasi jenis masalah. Apakah P = F/A, ρ = m/V, atau p = ρgh?
Tulis data dan satuan. Pastikan gaya, luas, massa, volume, dan kedalaman dikenali dengan benar.
Konversi ke Sistem Internasional. cm² → m², cm → m, L → m³ bila diperlukan.
Pilih persamaan yang sesuai. Hindari mencampur P = F/A dengan p = ρgh tanpa alasan.
Hitung sistematis. Masukkan nilai beserta satuan yang konsisten.
Tulis hasil dalam Pa. Gunakan MPa bila ingin menyederhanakan angka besar.
Validasi tren. Periksa apakah perubahan luas, kedalaman, atau massa jenis memberi arah perubahan tekanan yang masuk akal.
6.2 Kesalahan umum
menggunakan luas dalam cm² langsung pada P = F/A tanpa mengubah ke m²;
menggunakan kedalaman miring, bukan kedalaman vertikal h;
menukar massa m dengan massa jenis ρ;
menghilangkan satuan Pa pada hasil tekanan;
menggunakan p = ρgh untuk persoalan tekanan kontak padat;
tidak memeriksa apakah tekanan meningkat atau menurun sesuai tren fisik.
Audit cepat: N ÷ m² harus menghasilkan Pa; kg/m³ × m/s² × m juga harus menghasilkan Pa.
Kalkulator diproses hanya di browser dan bukan progres atau nilai resmi sistem perkuliahan.
6.3 Latihan terbimbing
Latihan 1 — tekanan pada bidang
F = 1.200 N dan A = 0,08 m². Tentukan P.
Jawaban: P = 1.200/0,08 = 15.000 Pa = 0,015 MPa.
Latihan 2 — luas lebih kecil
Gaya 500 N bekerja pada luas 0,01 m² lalu 0,005 m². Bandingkan tekanannya.
Jawaban: 0,05 MPa dan 0,10 MPa; saat luas menjadi setengah, tekanan menjadi dua kali.
Latihan 3 — massa jenis
m = 4 kg dan V = 0,004 m³.
Jawaban: ρ = 1.000 kg/m³.
Latihan 4 — hidrostatik pada 3 m
ρ = 1.000 kg/m³, g = 9,8 m/s², h = 3 m.
Jawaban: p = 29.400 Pa = 0,0294 MPa.
Latihan 5 — fluida lebih rapat
Dua fluida berada pada h yang sama. Fluida A memiliki ρ dua kali fluida B.
Jawaban: tekanan hidrostatik fluida A menjadi dua kali tekanan fluida B, jika g sama.
6.4 Cek konsep cepat
Pernyataan
Keputusan
Alasan
Untuk gaya tetap, luas kontak yang lebih besar menghasilkan tekanan lebih besar.
Salah
P = F/A, sehingga luas yang lebih besar menurunkan tekanan.
Tekanan hidrostatik bertambah jika kedalaman bertambah.
Benar
p = ρgh.
Pada kedalaman sama, fluida dengan massa jenis lebih besar memberi tekanan hidrostatik lebih besar.
Benar
p sebanding dengan ρ.
Satuan tekanan Sistem Internasional adalah N.
Salah
Satuan tekanan adalah Pa = N/m².
Latihan integrasi Tujuan Pembelajaran 6
Audit satu penyelesaian dengan memeriksa: gaya, luas, massa, volume, massa jenis,
kedalaman vertikal, konversi satuan, pilihan rumus, satuan hasil, dan tren fisiknya.
Kriteria: data, satuan, persamaan, hasil, dan interpretasi harus konsisten satu sama lain.
Gunakan bagian ini sebagai lembar ringkas sebelum mengerjakan contoh dan latihan.
Rumus utama
Konsep
Rumus
Satuan hasil
Tekanan
P = F/A
Pa
Massa jenis
ρ = m/V
kg/m³
Tekanan hidrostatik
p = ρgh
Pa
Keterangan simbol
Simbol
Keterangan
F
gaya, satuan N
A
luas bidang, satuan m²
P / p
tekanan, satuan Pa
ρ
massa jenis fluida, satuan kg/m³
g
nilai gravitasi g, satuan m/s²
h
kedalaman vertikal dari permukaan fluida, satuan m
Urutan paling aman: identifikasi besaran → ubah ke satuan Sistem Internasional → pilih persamaan → hitung → tulis satuan Pa → cek tren: A turun → P naik; h naik → p naik; ρ naik → p naik.
Beban belajar Pertemuan 12
Tatap muka / terbimbing
100 menit
Penugasan Terstruktur
120 menit
Belajar Mandiri
120 menit
Total Pertemuan 12
340 menit
Metode
Demonstrasi, worked example, latihan numerik
Modalitas
Bauran
Penilaian
Formatif 0%
Tugas belajar Pertemuan 12
Penugasan Terstruktur — 120 menit
Kerjakan variasi soal P = F/A, ρ = m/V, dan p = ρgh. Setiap jawaban harus menunjukkan konversi satuan, substitusi, hasil dalam Pa/MPa, dan interpretasi tren.
Belajar Mandiri — 120 menit
Buat ringkasan satu halaman tentang gaya → luas → tekanan dan massa jenis → kedalaman → tekanan hidrostatik, lengkap dengan satu contoh numerik.
Bukti hasil belajar yang harus dihasilkan
gaya dan luas bidang kontak diidentifikasi dengan benar;
luas dikonversi ke satuan luas yang konsisten sebelum perhitungan tekanan;
massa dan volume digunakan secara konsisten untuk memperoleh massa jenis;
kedalaman vertikal h ditentukan terhadap permukaan acuan yang benar;
P = F/A, ρ = m/V, dan p = ρgh digunakan sesuai konteks masalah;
hasil tekanan ditulis dalam Pa/MPa sesuai kebutuhan;
pengaruh gaya, luas, kedalaman, dan massa jenis dijelaskan melalui tren fisik;
jawaban diperiksa kembali dari sisi satuan dan kewajaran nilai.
Daftar periksa penguasaan Pertemuan 12
0 dari 9 indikator tercapai0%
Daftar periksa ini hanya tersimpan pada browser/perangkat dan bukan progres atau nilai resmi sistem perkuliahan.
Jembatan ke Pertemuan 13
Pertemuan 13 melanjutkan Bab 5 dengan prinsip Pascal pada sistem hidrolik sederhana.
F₁/A₁ = F₂/A₂
Konsep tekanan pada Pertemuan 12 menjadi fondasi untuk memahami bagaimana tekanan diteruskan pada fluida tertutup dan menghasilkan keuntungan gaya.
Ringkasan Pertemuan 12: tekanan ditentukan oleh gaya dan luas; tekanan hidrostatik ditentukan oleh massa jenis, gravitasi, dan kedalaman. Selalu jaga satuan Sistem Internasional dan periksa arah tren hasil.