Tekanan dalam cecair datang daripada berat cecair di atas yang menekan ke bawah pada segala yang di bawahnya. Pergi lebih dalam dan terdapat turus air yang lebih tinggi di atas kepala, jadi tekanannya lebih besar. Tekanan bergantung pada kedalaman, ketumpatan cecair dan graviti, tetapi bukan pada lebar atau bentuk bekas.
Anda merasainya apabila menyelam ke dasar kolam renang: telinga anda mula sakit kerana air menekan gegendang telinga dengan lebih kuat semakin dalam anda pergi. Empangan dibina jauh lebih tebal di tapaknya berbanding di atas atas sebab yang sama, kerana air menekan paling kuat berhampiran dasar.
Perigi kampung turut menunjukkannya: air memancut lebih laju dan lebih jauh dari lubang berhampiran dasar tangki air yang tinggi berbanding lubang berhampiran atas.
Dalam SPM, anda patut mengaitkan tekanan cecair dengan kedalaman, ketumpatan dan graviti, serta menerangkan mengapa ia tidak bergantung pada bentuk bekas.
Salah faham biasa
- Bekas lebih lebar menyimpan air pada tekanan lebih tinggi -> Tekanan bergantung pada kedalaman, bukan lebar; turus sempit yang dalam boleh mempunyai tekanan lebih tinggi daripada yang lebar dan cetek.
- Tekanan hanya menolak ke bawah -> Tekanan cecair bertindak ke semua arah pada kedalaman tertentu, termasuk ke sisi dan ke atas.
- Udara di atas air tidak menambah tekanan -> Tekanan atmosfera menolak permukaan dan menambah tekanan yang dirasai di bawahnya.
Fizik di sebaliknya
Tekanan disebabkan cecair pada kedalaman h diberi oleh P = ρgh, dengan ρ ialah ketumpatan cecair dalam kilogram per meter padu, g ialah kekuatan medan graviti dalam newton per kilogram, dan h ialah kedalaman menegak dalam meter. Hasilnya ialah tekanan dalam pascal, dengan satu pascal ialah satu newton per meter persegi.
Rumus ini terhasil daripada berat turus cecair yang menekan pada setiap meter persegi, jadi hanya kedalaman menegak yang penting, bukan lebar atau bentuk bekas.
Bagi penyelam 15 m di bawah permukaan air tawar, tekanan daripada air sahaja ialah P = ρgh = 1000 kg m⁻³ × 9.81 N kg⁻¹ × 15 m = 147150 Pa, kira-kira satu setengah kali tekanan atmosfera biasa. Pergi dua kali lebih dalam dan tekanan daripada air berganda, kerana P berkadar terus dengan h.
Tekanan ini bertindak sama rata ke semua arah pada kedalaman itu, menekan ke dalam pada topeng dan badan penyelam dari setiap sisi, bukan sekadar ke bawah.
Di rumah di Malaysia
Rumah di Malaysia menunjukkannya setiap hari melalui tangki air di atas bumbung. Air yang disimpan tinggi dalam tangki menekan ke bawah melalui paip, dan semakin tinggi ketinggian air di atas sesuatu paip, semakin besar tekanan yang memacu aliran.
Paip di tingkat bawah, yang lebih jauh di bawah tangki, biasanya mengalir lebih kuat daripada paip di tingkat atas, yang lebih dekat dengan tangki dan justeru mempunyai ketinggian air yang lebih kecil di atasnya.
Itulah sebabnya pancuran mandi tingkat atas terasa lemah apabila paras tangki menurun, dan sebabnya sesetengah rumah memasang pam untuk menguatkannya. Penaakulan yang sama menjelaskan mengapa tangki diletakkan setinggi mungkin: menaikkan air meningkatkan h dalam P = ρgh dan justeru meningkatkan tekanan di setiap salur keluar di bawahnya.
Hos taman yang disuap daripada tangki lebih tinggi memancut lebih jauh daripada yang disuap daripada baldi rendah. Dalam setiap kes, ketinggian menegak air di atas bukaan itulah, bukan jumlah yang disimpan atau lebar tangki, yang menetapkan tekanan.
Bagaimana ini diuji dalam SPM
Dalam Kertas 2, ini tergolong dalam bab Tekanan dan diuji dengan kata perintah seperti terangkan, kaitkan, huraikan dan hitung. Anda mungkin diminta mengaitkan tekanan cecair dengan kedalaman, ketumpatan dan kekuatan medan graviti, menerangkan mengapa dinding empangan lebih tebal di tapaknya, atau menghitung tekanan pada kedalaman tertentu menggunakan P = ρgh.
Soalan juga mungkin meminta anda menghuraikan sesuatu pemerhatian, seperti pancutan air bergerak jarak berbeza dari lubang pada ketinggian berbeza.
Idea ini berkait dengan jirannya dalam bab yang sama: tekanan dalam pepejal yang diberi oleh P = F/A, yang memperkenalkan pascal, tekanan atmosfera yang menekan permukaan cecair dan menambah kepada jumlah, serta manometer dan barometer yang mengukur tekanan menggunakan turus cecair. Ia juga menjadi asas Prinsip Pascal dan Prinsip Archimedes yang datang kemudian dalam bab ini.
Apabila anda menangani soalan kedalaman, pastikan sama ada anda diminta tekanan daripada cecair sahaja atau jumlah tekanan termasuk atmosfera di atasnya.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)