Pengertian Tekanan dalam Ilmu Fisika
Dalam sains, tekanan adalah ukuran gaya per satuan luas. The SI Unit tekanan adalah pascal (Pa), yang setara dengan N/m2 (newton per meter persegi).
Contoh dasar
Jika Anda memiliki 1 newton (1 N) gaya yang didistribusikan lebih dari 1 meter persegi (1 m2), maka hasilnya adalah 1 N/1 m2 = 1 N/m2 = 1 Pa. Ini mengasumsikan bahwa gaya diarahkan langsung tegak lurus menuju area permukaan.
Jika Anda meningkatkan jumlah gaya tetapi menerapkannya di area yang sama, maka tekanan akan meningkat secara proporsional. Gaya 5 N yang didistribusikan pada area 1 meter persegi yang sama adalah 5 Pa. Namun, jika Anda juga memperluas gaya, maka Anda akan menemukan bahwa tekanan meningkat dalam proporsi terbalik dengan peningkatan area.
Jika Anda memiliki 5 N kekuatan yang didistribusikan lebih dari 2 meter persegi, Anda akan mendapatkan 5 N/2 m2 = 2.5 N/m2 = 2.5 Pa.
Unit Tekanan
Batang adalah satuan tekanan metrik lain, meskipun bukan satuan SI. Ini didefinisikan sebagai 10.000 Pa. Ini dibuat pada tahun 1909 oleh ahli meteorologi Inggris William Napier Shaw.
Tekanan atmosfer , sering dicatat sebagai p a , adalah tekanan atmosfer Bumi. Ketika Anda berdiri di luar di udara, tekanan atmosfer adalah kekuatan rata-rata dari semua udara di atas dan di sekitar Anda yang mendorong tubuh Anda.
Nilai rata-rata untuk tekanan atmosfer di permukaan laut didefinisikan sebagai 1 atmosfer, atau 1 atm. Mengingat bahwa ini adalah rata-rata kuantitas fisik, besarnya dapat berubah seiring waktu berdasarkan metode pengukuran yang lebih tepat atau mungkin karena perubahan aktual di lingkungan yang dapat memiliki dampak global pada tekanan rata-rata atmosfer.
- 1 Pa = 1 N/m2
- 1 bar = 10,000 Pa
- 1 atm ≈ 1.013 × 105 Pa = 1.013 bar = 1013 millibar
Bagaimana Tekanan Bekerja
Konsep umum kekuatan sering diperlakukan seolah-olah bertindak pada suatu objek dengan cara yang ideal. (Ini sebenarnya umum untuk sebagian besar hal dalam sains, dan terutama fisika, ketika kita membuat model ideal untuk menyoroti fenomena kita cara untuk memperhatikan dan mengabaikan sebanyak mungkin fenomena lain yang kita bisa.) Dalam pendekatan ideal ini, jika kita katakanlah suatu gaya bekerja pada suatu benda, kita menggambar panah yang menunjukkan arah gaya tersebut, dan bertindak seolah-olah gaya itu terjadi pada titik itu.
Dalam kenyataannya, segala sesuatunya tidak pernah sesederhana itu. Jika Anda mendorong tuas dengan tangan Anda, gaya sebenarnya didistribusikan di tangan Anda dan mendorong tuas yang didistribusikan di area tuas tersebut. Untuk membuat segalanya menjadi lebih rumit dalam situasi ini, gaya hampir pasti tidak didistribusikan secara merata.
Di sinilah tekanan ikut berperan. Fisikawan menerapkan konsep tekanan untuk mengenali bahwa gaya didistribusikan di atas permukaan.
Meskipun kita dapat berbicara tentang tekanan dalam berbagai konteks, salah satu bentuk paling awal di mana konsep tersebut masuk dalam diskusi dalam sains adalah dalam mempertimbangkan dan menganalisis gas. Jauh sebelum ilmu termodinamika diresmikan pada 1800-an, diakui bahwa gas, ketika dipanaskan, menerapkan gaya atau tekanan pada benda yang mengandungnya. Gas panas digunakan untuk pengangkatan balon udara panas mulai di Eropa pada 1700-an, dan Cina dan peradaban lain telah membuat penemuan serupa jauh sebelum itu. 1800-an juga melihat munculnya mesin uap (seperti yang digambarkan dalam gambar terkait), yang menggunakan tekanan yang dibangun di dalam boiler untuk menghasilkan gerakan mekanis, seperti yang diperlukan untuk memindahkan perahu sungai, kereta api, atau alat tenun pabrik.
Tekanan ini menerima penjelasan fisiknya dengan teori gas kinetik , di mana para ilmuwan menyadari bahwa jika gas mengandung berbagai macam partikel (molekul), maka tekanan yang terdeteksi dapat diwakili secara fisik oleh gerakan rata-rata partikel-partikel itu. Pendekatan ini menjelaskan mengapa tekanan terkait erat dengan konsep panas dan suhu, yang juga didefinisikan sebagai gerakan partikel menggunakan teori kinetik. Satu kasus tertentu yang menarik dalam termodinamika adalah proses isobarik , yang merupakan reaksi termodinamika di mana tekanan tetap konstan.