Tekanan Udara: Pengertian, Rumus, Aplikasi & Soal

Meskipun udara memiliki massa yang sangat ringan, namun karena jumlah partikel udara yang banyak di muka bumi membuat udara juga memiliki tekanan yang tidak bisa diabaikan. Tekanan udara sendiri sangat terkait dengan gaya tarik bumi atau gravitasi ke bumi yang menarik udara ke bawah.

Mempelajari konsep tekanan udara sangat penting mengingat tekanan udara adalah salah satu faktor yang mempengaruhi kondisi cuaca dan iklim di suatu tempat. Tekanan udara menyebabkan udara dari satu tempat bergerak ke tempat lainnya dengan membawa awan berisi uap air.

Pengertian Tekanan Udara

Tekanan udara merupakan tekanan yang dirasakan di suatu lokasi di permukaan bumi yang disebabkan oleh massa udara yang ditarik oleh gaya tarik gravitasi ke permukaan bumi. Besarnya tekanan udara sangat dipengaruhi oleh kerapatan massa udara atau densitas udara di atasnya.

Semakin rapat partikel udara yang ada di muka bumi maka semakin besar pula tekanan udaranya. Sementara tingkat kerapatan partikel udara juga berkaitan dengan radiasi matahari, suhu, gaya berat dan juga kelembaban.

Alat Pengukur & Rumus Tekanan Udara

Tekanan udara di suatu tempat dapat diukur dengan menggunakan alat berupa barometer yang menggunakan kolom merkuri. Kolom merkuri akan berubah ketinggian sesuai dengan naik dan turunnya tekanan udara di tempat tersebut.

Untuk mengukur tekanan udara digunakan satuan berupa Bar oleh para meteorologist. Namun, satuan yang lebih sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah mb atau milibar.

Meteorologist umumnya akan menetapkan garis isobar yang menghubungkan antara wilayah di muka bumi yang mempunyai tekanan udara yang sama. Pembuatan garis isobar sangat penting untuk mendapatkan gambar persebaran fenomena cuaca di wilayah di atas muka bumi.

Untuk menghitung tekanan udara di suatu lokasi bisa menggunakan persamaan berikut ini:

P = (Po – h/100) cmHg

Keterangan:

P = Tekanan pada ketinggian h di atas muka bumi
h = Ketinggian dari suatu tempat (m)
Po = Tekanan di permukaan air laut sebesar 76 cmHg atau sebesar 1 atm

Berdasarkan persamaan di atas, bisa disimpulkan bahwa setiap kali ketinggian lokasi bertambah 100 m maka tekanan udaranya akan berkurang sebesar 1 cm Hg. Sementara jika yang dicari adalah ketinggian suatu tempat dan diketahui tekanan udara di tempat tersebut maka digunakan persamaan berikut ini:

h = (Po – P) x 100 m

Aplikasi Tekanan Udara dalam Kehidupan Sehari-Hari

• Alat suntik bekerja dengan memanfaatkan prinsip pada tekanan udara dimana ketika suntik ditarik maka tekanan udara yang ada di dalam alat suntik berkurang sehingga cairan obat dapat ditarik masuk ke dalam tabung suntik.

• Perubahan tekanan udara yang tiba-tiba saat berada di dalam pesawat terbang membuat rasa sakit seperti berdengung di telinga. Hal ini karena saluran tuba eustachius di telinga tertutup padahal saluran ini berfungsi sebagai penyeimbang tekanan udara di bagian luar dan dalam telinga.
  
  Untuk mengatasinya bisa dengan cara menguap atau membuka mulut agar tekanan udara di luar dan dalam lebih seimbang.

• Ketika seseorang menghisap sedotan akan menyebabkan paru-paru mengembang sehingga sebagian udara dipindahkan ke dalam sedotan. Hal ini akan membuat tekanan udara pada sedotan berkurang dan tekanan udara di gelas lebih besar yang menyebabkan air di gelas naik melalui sedotan

Faktor yang Berpengaruh Terhadap Tekanan Udara

Ada 4 faktor utama yang mempengaruhi perbedaan tekanan udara di wilayah muka bumi.

1. Ketinggian Suatu Wilayah

Semakin tinggi posisi ketinggian daerah dari muka bumi maka kerapatan partikel udaranya pun semakin kecil. Kerapatan udara yang semakin kecil akan membuat tekanan udara di tempat tersebut menurun karena gaya tarik gravitasi partikel juga kecil.

Oleh karena itu tekanan udara di puncak gunung jauh lebih kecil dibandingkan tekanan udara di pantai. Tekanan udara berbanding terbalik dengan ketinggian tempat. Kebanyakan partikel udara yang ada di muka bumi ini berada di lapisan paling bawah atmosfer dengan ketinggian kurang lebih 8 km.  

Itulah mengapa tekanan udara di tepi pantai lebih besar karena terdapat tekanan dari udara setebal 8 km di atasnya. Sementara orang yang berdiri di atas gunung dengan ketinggian 5 km akan merasakan tekanan dari udara setebal 3 km di atasnya.

2. Suhu Udara

Tekanan udara berbanding terbalik dengan suhu yang ada di wilayah tertentu. Apabila suhu semakin tinggi, maka tekanan udara pun semakin rendah. Hal ini disebabkan oleh suhu yang panas akan menyebabkan partikel udara lebih renggang karena partikel udara akan mengambang ke atas atmosfer.

Sementara udara yang dingin mempunyai kerapatan yang lebih besar sehingga berat udara pun meningkat. Hal ini dikarenakan udara dingin akan bergerak menuju ke bawah akibat tarikan gaya gravitasi sementara udara hangat yang ringan menuju ke atas.

3. Kelembaban Udara

Tekanan udara mempunyai hubungan yang terbalik dengan kelembaban udara. Apabila kelembaban udara semakin besar, maka tekanan di tempat tersebut pun berkurang. Ketika kelembaban di suatu tempat tinggi, maka udara di tempat tersebut pun menjadi renggang sehingga partikel udaranya semakin sedikit.

Berat udara yang berkurang akan membuat gaya tarik gravitasinya menurun sehingga tekanannya lebih rendah dibandingkan pada kelembaban udara yang rendah (udara kering).

4. Paparan Sinar Matahari

Posisi matahari di suatu wilayah akan mempengaruhi suhu di wilayah tersebut. Suhu akan menjadi lebih panas ketika lebih banyak terpapar matahari. Paparan matahari mempengaruhi jenis iklim yang ada di suatu tempat.

Posisi lintang dan bujur tempat di muka bumi akan mempengaruhi paparan sinar matahari. Seperti yang diketahui bahwa suhu suatu tempat yang panas akan membuat tekanan udaranya lebih rendah karena kerapatan partikel udara menjadi berkurang.

Contoh Soal Tekanan Udara

• Contoh 1

Tekanan udara yang ada di suatu tempat diukur menggunakan barometer raksa dan menunjukkan angka sebesar 72 cm. Tentukan berapa ketinggian di tempat diukurnya tekanan tersebut.

• Contoh 2

Sebuah tempat berada di ketinggian sebesar 250 meter di atas permukaan air laut. Tentukan berapakah tekanan udara yang ada di tempat tersebut.

Keberadaan tekanan udara memainkan peranan penting di muka bumi. Tanpa adanya tekanan udara akan membuat awan dan angin tidak terbentuk sehingga hampir tidak mungkin terbentuk hujan secara alami. Tekanan udara dipengaruhi oleh gaya tarik bumi dan juga densitas udara.