Kalkulator Tekanan

Faktor konversi utama: 1 atm = 101.325 Pa = 101,325 kPa = 14,696 psi = 1,01325 bar = 760 mmHg = 29,92 inHg = 407,2 inWC = 33,9 ftH₂O.

Perkiraan cepat: 1 bar ≈ 14,5 psi ≈ 100 kPa (eksak: 14,504 psi, 100 kPa). 1 psi ≈ 6,895 kPa ≈ 51,72 mmHg ≈ 27,68 inWC.

Dalam praktiknya:

• ban mobil menggunakan psi (32-44 psi)
• ban sepeda menggunakan psi atau bar (sepeda balap 80-130 psi / 5,5-9 bar)
• tabung selam menggunakan psi atau bar (3.000 psi / 207 bar saat penuh)
• tekanan darah menggunakan mmHg (normal 120/80)
• laporan cuaca menggunakan mbar atau inHg
• sistem HVAC menggunakan inWC (tekanan saluran tipikal 0,5-2,0 inWC)
• hidrolik industri menggunakan psi atau MPa (pres hidrolik beroperasi pada 3.000-10.000 psi / 20-70 MPa)

Tekanan hidrostatis meningkat secara linier seiring kedalaman: P = ρgh + P_atmosfer, dengan ρ adalah massa jenis fluida (1.000 kg/m³ untuk air tawar, 1.025 kg/m³ untuk air laut), g adalah gravitasi (9,81 m/s²), dan h adalah kedalaman.

Setiap 10 meter kedalaman air menambahkan tekanan sekitar 1 atmosfer (14,7 psi). Pada kedalaman 100 meter, tekanannya sekitar 11 atm (161,7 psi).

Palung Mariana pada kedalaman 10.994 meter mengalami tekanan sekitar 1.099 atm (16.149 psi) — cukup untuk menghancurkan sebagian besar struktur.

Untuk aplikasi praktis: menara air perumahan setinggi 50 meter menghasilkan 50 × 1.000 × 9,81 = 490.500 Pa ≈ 71 psi tekanan air di permukaan tanah — lebih dari memadai untuk kisaran 40-60 psi yang umum pada perpipaan rumah tangga.

Hukum gas ideal PV = nRT menghubungkan tekanan (P), volume (V), jumlah gas (n dalam mol), tetapan gas (R = 8,314 J/mol·K), dan suhu absolut (T dalam Kelvin).

Pada suhu konstan, memotong setengah volume akan melipatgandakan tekanan (Hukum Boyle). Pada volume konstan, suhu dan tekanan berbanding lurus (Hukum Gay-Lussac).

Aplikasi praktis:

• tabung selam yang diisi hingga 3.000 psi pada suhu kamar (293K) akan mencapai 3.275 psi jika ditinggal di dalam mobil panas (320K) — peningkatan 9,2% yang dapat mendekati batas ketahanan ledakan tabung.
• Tekanan ban berubah sekitar 1 psi setiap perubahan suhu 10°F, itulah sebabnya sistem pemantau tekanan ban (TPMS) memberi peringatan saat cuaca dingin meskipun tidak ada kebocoran.
• Sistem udara bertekanan industri biasanya beroperasi pada 90-150 psi, dengan kompresor yang ukurannya ditentukan berdasarkan kaki kubik per menit (CFM) pada tekanan yang diperlukan.

Untuk menghitung tekanan, bagi gaya yang diterapkan dengan luas tempat gaya tersebut bekerja: P = F/A. Dalam satuan SI, gaya dinyatakan dalam newton (N) dan luas dalam meter persegi (m²), menghasilkan tekanan dalam pascal (Pa), di mana 1 Pa = 1 N/m².

Sebagai contoh, gaya 5.000 N yang menekan bidang 0,002 m² menghasilkan P = 5.000 ÷ 0,002 = 2.500.000 Pa, yang setara dengan 25 bar atau sekitar 362,6 psi.

Karena gaya dan luas berbanding terbalik dalam rumus ini, memusatkan gaya yang sama pada luas yang lebih kecil akan menaikkan tekanan secara tajam — prinsip di balik mata pisau dan hak sepatu stiletto.

NIST mendefinisikan pascal sebagai satuan SI yang koheren untuk tekanan.

Satuan SI untuk tekanan adalah pascal (Pa), yang didefinisikan oleh NIST dan BIPM sebagai satu newton per meter persegi (1 Pa = 1 N/m²).

Karena nilai pascal tergolong kecil, para insinyur menggunakan kelipatannya:

• 1 kilopascal (kPa) = 1.000 Pa
• 1 megapascal (MPa) = 1.000.000 Pa

Bar (100.000 Pa) adalah satuan metrik non-SI yang banyak digunakan, sementara pon per inci persegi (psi) mendominasi teknik di AS. Tekanan atmosfer standar adalah 101.325 Pa = 101,325 kPa = 1,01325 bar = 14,696 psi = 760 mmHg.

Encyclopaedia Britannica mencatat bahwa nama satuan ini untuk menghormati Blaise Pascal, yang eksperimennya membuktikan bahwa tekanan fluida bekerja secara merata ke segala arah.

Konversi satuan tekanan dengan cara mengalikannya dengan faktor tetap, karena semua satuan tekanan mengukur besaran yang sama — gaya per satuan luas.

• Untuk mengonversi psi ke bar, kalikan dengan 0,0689476 (100 psi = 6,895 bar); untuk mengubah dari bar ke psi, kalikan dengan 14,5038.
• Untuk kPa ke psi, kalikan dengan 0,145038 (100 kPa = 14,50 psi).
• Untuk mengonversi atm ke psi, kalikan dengan 14,696.
• mmHg (torr) ke kPa, kalikan dengan 0,133322.

Titik acuan yang andal adalah atmosfer standar: 1 atm = 101,325 kPa = 14,696 psi = 1,01325 bar = 760 mmHg.

Khan Academy menyarankan untuk memeriksa hasil konversi terhadap referensi ini guna mendeteksi kesalahan orde besaran sebelum mempercayai suatu hasil.

Tekanan air pada kedalaman tertentu mengikuti rumus hidrostatik P = ρgh, dengan ρ adalah massa jenis fluida, g adalah percepatan gravitasi (9,80665 m/s² menurut NIST), dan h adalah kedalaman dalam meter.

Untuk air tawar (ρ ≈ 1.000 kg/m³) pada kedalaman 10 m: P = 1.000 × 9,80665 × 10 = 98.067 Pa, kira-kira 1 atmosfer atau sekitar 14,2 psi tekanan gauge. Total tekanan absolut menambahkan 1 atm udara di atasnya: sekitar 2 atm pada kedalaman 10 m.

Air laut lebih padat (≈1.025 kg/m³), sehingga tekanan naik sedikit lebih cepat.

HyperPhysics (Georgia State University) menekankan bahwa tekanan hidrostatik hanya bergantung pada kedalaman dan massa jenis, bukan pada bentuk wadah atau volume air di atasnya.

Tekanan absolut diukur dari vakum sempurna (0 Pa), sedangkan tekanan gauge diukur relatif terhadap atmosfer di sekitarnya, sehingga P_absolut = P_gauge + P_atmosfer. Pada permukaan laut, P_atmosfer ≈ 101,325 kPa (14,696 psi).

Oleh karena itu, ban yang terbaca 32 psi pada alat ukur sebenarnya menahan sekitar 32 + 14,7 = 46,7 psi absolut. Pembacaan gauge negatif menunjukkan vakum sebagian: gauge −50 kPa sama dengan sekitar 51,3 kPa absolut.

Sebagian besar alat sehari-hari — pengukur ban, manset tekanan darah, dan pengukur hidrolik — melaporkan tekanan gauge, sedangkan perhitungan termodinamika dan hukum gas ideal memerlukan tekanan absolut. Mencampuradukkan keduanya adalah penyebab utama kesalahan dalam pekerjaan HVAC, penyelaman, dan rekayasa proses.

Perhitungan tekanan menjadi dasar dalam teknik, kedokteran, dan kehidupan sehari-hari.

• Insinyur otomotif mengatur tekanan ban (biasanya 32–35 psi) untuk menyeimbangkan cengkeraman, keausan, dan efisiensi bahan bakar.
• Penyelam menggunakan tekanan hidrostatik (P = ρgh) untuk merencanakan dekompresi, karena tekanan meningkat sekitar dua kali lipat pada kedalaman 10 m.
• Tukang ledeng mengandalkan P = ρgh untuk menentukan ukuran menara air — kolom setinggi 50 m menghasilkan sekitar 71 psi di permukaan tanah, yang masih berada dalam kisaran rumah tangga 40–60 psi.
• Teknisi HVAC mengukur tekanan statis saluran udara dalam inci kolom air, sementara mesin pres hidrolik mengubah tekanan pompa yang sederhana menjadi gaya yang besar melalui F = P × A.
• Dalam dunia medis, tekanan darah (normal 120/80 mmHg) adalah pengukuran gauge yang dipantau oleh tenaga medis setiap hari, seperti yang dicatat oleh sumber daya fisiologi Khan Academy.

Mesin pres hidrolik melipatgandakan gaya menggunakan prinsip Pascal: tekanan yang diberikan pada fluida tertutup akan diteruskan ke segala arah tanpa berkurang. Karena P = F/A bernilai sama pada kedua piston, F₁/A₁ = F₂/A₂, sehingga gaya masukan yang kecil pada piston kecil menghasilkan gaya keluaran yang besar pada piston besar.

Sebagai contoh, memberikan gaya 100 N pada piston dengan luas 0,001 m² menciptakan P = 100 ÷ 0,001 = 100.000 Pa; tekanan yang sama yang bekerja pada piston 0,05 m² menghasilkan F = P × A = 100.000 × 0,05 = 5.000 N — peningkatan gaya sebesar 50 kali lipat yang sesuai dengan rasio luas 50:1.

HyperPhysics menjelaskan bahwa pelipatgandaan gaya ini tetap menghemat energi: piston yang lebih besar bergerak dengan jarak yang secara proporsional lebih kecil.

Kesalahan tekanan yang paling sering terjadi berasal dari ketidaksesuaian satuan dan kerangka acuan.

• Mencampur satuan — menggunakan gaya dalam newton tetapi luas dalam cm² alih-alih m² — menghasilkan selisih hasil sebesar faktor 10.000, jadi selalu konversikan ke SI sebelum menerapkan P = F/A.
• Mencampuradukkan tekanan gauge dan absolut akan merusak setiap perhitungan yang memerlukan nilai absolut, seperti hukum gas ideal PV = nRT, yang memerlukan tekanan dalam satuan absolut.
• Lupa menambahkan tekanan atmosfer saat menghitung total tekanan pada kedalaman akan memperkecil beban sebenarnya pada peralatan yang terendam.
• Yang lain membalikkan faktor konversi (membagi alih-alih mengalikan dengan 0,0689476 untuk psi ke bar) atau menghilangkan suku gravitasi 9,80665 m/s² dalam rumus P = ρgh.

Lakukan pemeriksaan silang terhadap acuan 1 atm ≈ 14,7 psi untuk mendeteksi kesalahan ini.