Tekanan

Tekanan (simbol: p atau P) adalah gaya yang diterapkan secara tegak lurus pada permukaan suatu benda per satuan luas tempat gaya tersebut didistribusikan.^[1]

Tekanan
Simbol umum	p, P
Satuan SI	Pascal [Pa]
Dalam satuan pokok SI	1 N/m2, 1 kg/(m·s2), atau 1 J/m3
Dimensi SI	M L-1 T-2
Turunan dari besaran lainnya	p = F / A

Berbagai satuan digunakan untuk menyatakan tekanan. Beberapa di antaranya berasal dari satuan gaya yang dibagi dengan satuan luas; satuan tekanan SI, pascal (Pa), misalnya, adalah satu newton per meter persegi (N/m2); demikian pula, pound-force per inci persegi (psi, simbol lbf/in2) yaitu satuan tekanan dalam sistem imperial. Tekanan juga dapat dinyatakan dalam istilah tekanan atmosfer standar; satuan atmosfer (atm) sama dengan tekanan ini, dan torr didefinisikan sebagai ${\textstyle {\frac {1}{760}}}$ dari tekanan ini. Satuan manometrik seperti sentimeter air, milimeter air raksa, dan inci air raksa digunakan untuk menyatakan tekanan dalam hal ketinggian kolom fluida tertentu dalam manometer.

Definisi

Tekanan adalah jumlah gaya yang diterapkan secara tegak lurus pada permukaan suatu benda per satuan luas. Simbolnya adalah "p" atau "P".^[2] Rekomendasi IUPAC untuk simbol tekanan adalah huruf kecil p,^[3] tapi huruf besar P banyak digunakan. Penggunaan P dan p tergantung pada bidang di mana seseorang bekerja, pada keberadaan simbol-simbol lain yang berdekatan untuk kuantitas seperti daya dan momentum, dan pada gaya penulisan.

Barometer air raksa sebagai pengukur tekanan udara dalam satuan milibar

Rumus

${\displaystyle p={\frac {F}{A}}}$

keterangan:

• ${\displaystyle p}$ = Tekanan dengan satuan pascal, ${\displaystyle Pa}$ (Pressure)

• ${\displaystyle F}$ = Gaya dengan satuan newton, ${\displaystyle N}$ (Force)

• ${\displaystyle A}$ = Luas permukaan dengan satuan ${\displaystyle m^{2}}$ (Area)

Tekanan adalah besaran skalar. Besaran ini menghubungkan elemen area vektor (vektor yang normal ke permukaan) dengan gaya normal yang bekerja padanya. Tekanan adalah konstanta proporsionalitas skalar yang menghubungkan dua vektor normal:

${\textstyle {\displaystyle d\mathbf {F} _{n}=-p\,d\mathbf {A} =-p\,\mathbf {n} \,dA.}}$

Tanda minus berasal dari konvensi bahwa gaya dianggap mengarah ke elemen permukaan, sedangkan vektor normal mengarah ke luar. Persamaan ini memiliki arti bahwa, untuk setiap permukaan S yang bersentuhan dengan fluida, gaya total yang diberikan oleh fluida pada permukaan tersebut adalah integral permukaan di atas S pada sisi kanan persamaan di atas.

Tidaklah tepat (meskipun agak umum) untuk mengatakan "tekanan diarahkan ke arah ini atau itu". Tekanan, sebagai skalar, tidak memiliki arah. Gaya yang diberikan oleh hubungan sebelumnya dengan kuantitas memiliki arah, tetapi tekanan tidak. Jika kita mengubah orientasi elemen permukaan, arah gaya normal akan berubah, tetapi tekanannya tetap sama.

Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah daripada di dataran rendah, karena tekanan yang lebih tinggi. Namun, pernyataan tersebut tidak selamanya benar. Uap air, misalnya, akan berubah dari gas kembali menjadi cair jika tekanan ditingkatkan.

Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau yang diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam. Jika gaya yang sama diaplikasikan pada permukaan yang lebih kecil, maka akan menghasilkan tekanan yang lebih besar.

Tekanan atmosfer diukur dengan barometer dan tekanan sistem gas diukur dengan manometer ujung tertutup.^[4]

Saat ini atau sebelumnya, unit tekanan adalah sebagai berikut:

• atmosfer (atm)
• unit manometrik:
  • sentimeter, inci, dan milimeter merkuri (torr)
  • Tinggi kolom air yang setara, termasuk milimeter (mm H₂O), sentimeter (cm H₂O), meter, inci, dan kaki dari air
• unit tradisional:
  • kip, ton-force (pendek), ton-force (lama), pound-force, ons-force, dan pon inci per persegi
  • ton-force (pendek), dan ton-force (lama) per inci persegi
  • psi (pound per square inch)
• unit Sistem Internasional non-metrik:
  • bar, decibar, milibar
  • kilogram-force, atau kilopond per sentimeter persegi (tekanan atmosfer)
  • gram-force dan ton-force (ton-force metrik) per sentimeter persegi
  • Barye (dyne per sentimeter persegi)
  • kilogram-force dan ton-gaya per meter persegi
  • sthene per meter persegi (pieze)

Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut menghasilkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada gravitasi dan kedalaman cairan di dalam sebuah ruang.

Hubungan ini dirumuskan sebagai berikut:

${\displaystyle P=\rho \times {g}\times {h}}$

Keterangan:

• ${\textstyle P}$ = Tekanan Hidrostatis (Pascal atau N/m²);
• ${\textstyle \rho }$ = massa jenis cairan (kg/m³);
• ${\textstyle g}$ = percepatan gravitasi (≈9.8 m/s²); dan
• ${\textstyle h}$ = kedalaman cairan (meter). Variabel ${\textstyle h}$ dihitung dari permukaan air menuju ke kedalaman benda.

Tekanan Udara

Atmosfer adalah lapisan yang melindungi bumi dari berbagai benda asing luar angkasa. Lapisan ini meluas hingga 1000 km ke atas bumi dan memiliki massa 5.15 x 10¹⁸ kg. Massa atmosfer yang menekan permukaan inilah yang disebut dengan tekanan atmosferik. Tekanan atmosferik di permukaan laut adalah 76 cmHg.

Aplikasi Tekanan

Tekanan diaplikasikan dalam beberapa hal dalam kehidupan, di antaranya:

• Pengukuran tekanan darah
• Pompa hidrolik yang biasanya dipakai di bengkel-bengkel