Rumus Tekanan Zat Padat: Definisi dan Contoh Soalnya

Ketika menginjak lumpur, tentunya kaki akan masuk ke dalam lumpur tersebut ‘kan, Sobat Pijar? Nah beda ceritanya kalau yang menginjak lumpur adalah bebek. Bebek tidak akan kesulitan berjalan di atas lumpur

Nah, di balik contoh sederhana ini ternyata ada rumus tekanan zat padat, lho. Untuk memahaminya, kita perlu paham dulu seperti apa konsep tekanan pada zat padat. Yuk, simak penjelasannya di bawah ini! 

Baca juga: Pengertian, Rumus Tekanan Hidrostatis, dan Contoh Soal

Apa itu Tekanan Zat Padat?

Tekanan zat padat adalah besarnya gaya yang bekerja di setiap luas bidang tekan pada zat padat. Apa itu luas bidang tekan? Luas bidang tekan merupakan area yang mengalami tekanan saja, bukan luas permukaan secara keseluruhan. Satuan yang digunakan untuk tekanan adalah Pascal atau N/m². 

Kita bisa menghitung tekanan zat padat menggunakan rumusnya. Secara garis besar, semakin besar gaya yang menekan suatu luas bidang tekan, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Semakin besar luas bidang tekan, maka semakin kecil tekanan yang dihasilkan. 

Inilah konsep yang berlaku pada contoh kaki manusia dan kaki bebek di atas. Berbeda dengan kaki manusia, kaki bebek dilengkapi dengan selaput tipis di antara jari-jarinya. Selaput inilah yang menyebabkan luas bidang tekan kaki bebek makin besar, sehingga tekanan yang dihasilkan oleh kaki bebek semakin kecil. Dengan begitu, bebek nggak makin masuk ke dalam lumpur. 

Ada 2 faktor yang mempengaruhi tekanan zat padat, yaitu gaya tekan dan luas bidang tekan. Semakin besar gaya tekan ke permukaan, maka makin mantap pegangannya di permukaan tersebut. Sementara semakin luas bidang tekannya, maka mampu memperkecil tekanan berat ke permukaan. Selain tekanan zat padat, ada juga tekanan hidrostatis atau tekanan zat cair. 

Rumus Tekanan Zat Padat

Mau tahu apa rumus tekanan pada zat padat? Dengan rumus di bawah ini, cara menghitung tekanan zat padat jadi lebih mudah. 

$P = \frac{F}{A}$

Keterangan:

F = besar gaya ($N$)

A = luas bidang ($m²$)

P = tekanan ($N/m²$)

Apa Contoh Tekanan Zat Padat?

Tekanan zat padat ternyata ada di dalam keseharian kita tanpa disadari. Berikut ini 10 contoh tekanan zat padat dalam kehidupan sehari-hari:

1. Sepatu Bola

Kenapa sepatu bola alasnya jauh berbeda dengan sepatu pada umumnya? Ternyata ada alasan di balik desain sepatu bola yang dibuat nggak rata, cenderung menonjol-nonjol yang disebut stud atau pul. Yang kita tahu, pul merupakan alat bantu pada sepatu bola. 

Ternyata di balik pul sepatu bola dimaksudkan untuk memperbesar gaya tekan terhadap tanah. Saat memakainya, maka pengguna sepatu bola nggak akan mudah jatuh, terpeleset, dan tergelincir. Pul yang menekan tanah ini memantapkan posisi penggunanya. 

2. Sepatu Salju

Sepatu salju juga didesain sedemikian rupa supaya penggunanya nggak mudah tergelincir waktu berjalan, bahkan berlarian di atas salju. Hanya saja, desainnya berbeda dengan sepatu bola. Sepatu salju didesain dengan alas besar, justru untuk memperkecil berat tubuh penggunanya. Dengan begitu, tekanannya nggak membuat penggunanya terpeleset. 

3. Mata Pisau

Kebanyakan dari kita pasti tahu kalau mata pisau itu tajam supaya bisa memotong dengan mudah. Ternyata, dibalik tajamnya mata pisau juga ada tekanan zat padat. Jika mata pisaunya runcing, maka akan lebih mudah menekan objek yang dipotong. Sebaliknya jika tumpul, maka tekanannya akan lebih sulit. 

4. Jarum

Konsep mata pisau juga bisa kita temukan di jarum yang ujungnya dibuat runcing. Jarum yang tumpul nggak bisa menembus kain. Sementara jarum yang runcing akan memperkecil luas bidang tekan, sehingga tekanannya semakin besar dan mudah menembus kain. 

5. Mata Kapak

Begitu pula dengan mata kapak yang runcing. Kapak yang tumpul luas bidangnya besar, sehingga tekanannya kecil. Sementara mata kapak yang runcing luas bidangnya kecil, sehingga tekanannya lebih besar dan mudah digunakan untuk memotong kayu. 

6. Pilar Bangunan

Bangunan yang dilengkapi dengan pilar berukuran besar menggambarkan bangunan yang kokoh. Pilar berbentuk melebar ke bawah karena untuk memperbesar tekanan supaya bisa menopang lebih baik dan nggak gampang roboh. 

7. Ban Mobil Lebar

Ban mobil memiliki lebar yang berbeda-beda. Selain harus disesuaikan dengan jenis dan ukuran mobil, ternyata ban yang ukurannya lebih besar itu mampu memperkecil tekanan, jadi lebih mudah melaju, walaupun harus melewati medan berlumpur. 

8. Paku

Sama seperti pisau dan jarum, paku juga memiliki ujung yang lebih runcing. Tujuannya supaya luas bidangnya lebih kecil, sehingga paku lebih mudah menembus bidang yang dipaku, entah itu dinding maupun kayu. 

9. Kaki Gajah

Tapak kaki gajah berukuran besar dan lebar supaya bisa menyokong tubuhnya yang besar dan berat juga. Prinsipnya sama dengan pilar bangunan. Kalau tapak kaki gajah kecil, maka nggak bakal kuat menopang bobot gajah. 

10. Sirip Ikan

Ukuran sirip ikan ada yang kecil, sedang dan kecil. Sirip berfungsi mendorong ikan ke depan saat berenang. Sirip ikan yang ukurannya besar mampu memberi tekanan besar di air, jadi ikan akan berenang lebih cepat. 

Contoh Soal Tekanan Zat Padat

Supaya lebih paham tentang tekanan zat padat, yuk simak beberapa contoh soalnya di bawah ini:

1. Jelaskan prinsip tekanan zat padat pada pembuatan mata kapak!

Jawaban: 

Mata kapak dibuat dengan ujung yang runcing agar memperkecil luas bidang tekannya, sehingga akan memberi tekanan lebih besar ke objek yang dipotong, misalnya kayu. Makin kecil luas bidang tekan, maka gaya tekan kapak akan lebih besar. 

2. Anton mendorong sebuah meja dengan gaya sebesar 150 N. Jika luas telapak tangannya adalah $200cm^2$, berapakah tekanan yang diberikan Anton terhadap meja tersebut?

A. $0,75 N/m^2$

B. $75 N/m^2$

C.$750 N/m^2$

D.$7500 N/m^2$

Jawaban:

Diketahui : $F = 150N$, $A = 200cm^2 = 0,02, m^2$

Ditanya: p?

Dijawab: Untuk menjawabnya, gunakan rumus tekanan zat padat, yaitu:

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

Maka,

$p = \frac{150N}{0,02m^2} = 7500N/m^2$

Jadi, jawaban yang tepat adalah D.

Baca juga: Rumus Tekanan Gas, Faktor yang Mempengaruhi & Contohnya

______________________________________

Nah, sudah lebih paham kan tentang tekanan zat padat setelah membahas konsep, contoh aplikasi dan rumus tekanan zat padat, sampai contoh soalnya. Kalau Sobat Pijar mau tahu lebih lanjut tentang tekanan zat padat atau topik IPA lainnya, yuk belajar di Pijar Belajar! Selain materi IPA, ada materi dari bidang studi lainnya juga, lho! 

Tunggu apa lagi? Yuk, mulai belajar dengan mengunduh aplikasi Pijar Belajar sekarang!