Belajar IPA #dirumahaja: Bab 7. Tekanan Zat (Materi 4: Tekanan Udara, Pengangkutan Air dan Nutrisi pada Tumbuhan dan Tekanan Darah)

Kompetensi Dasar :

Pengetahuan

3.8 Menjelaskan tekanan zat dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, termasuk tekanan darah, osmosis, dan kapilaritas jaringan angkut pada tumbuhan.

Keterampilan

4.8 Menyajikan data hasil percobaan untuk menyelidiki tekanan zat cair pada kedalaman tertentu, gaya apung, dan kapilaritas, misalnya dalam batang tumbuhan.

Tujuan Pembelajaran :

Setelah mengikuti proses pembelajaran daring, peserta didik dapat :

1. Menjelaskan hasil percobaan Torricelli dengan benar.

2. Menghitung ketinggian suatu tempat berdasarkan hasil hasil percobaan Torricelli dengan benar.

3. Menganalisis pengaruh tekanan udara di suatu tempat dengan benar.

4. Menjelaskan mekanisme pengangkutan air dan mineral pada tumbuhan dengan benar.

5. Menjelaskan mekanisme pengangkutan nutrisi (hasil fotosintesis) pada tumbuhan dengan benar.

6. Menjelaskan tekanan darah pada sistem peredaran darah manusia dengan benar.

Assalamualaikum Wr. Wb

Anak-anak, sebelum kita belajar IPA hari ini, jangan lupa untuk berdoa terlebih dahulu. Dengan doa dan upaya kalian yang sungguh-sungguh, Pak Arief yakin kalian akan mampu menguasai materi hari ini. Berikut Peta Konsep materi yang akan kita pelajari.

PETA KONSEP

APERSEPSI

Sebelum melanjutkan membaca ringkasan materi, silakan disimak dulu video berikut ini untuk memberikan gambaran mengenai materi yang akan kita pelajari.

RINGKASAN MATERI

A. Tekanan Udara

Tekanan tidak hanya dimiliki oleh zat padat dan zat cair. Udara yang mempunyai berat pun memberikan tekanan. Tekanan ini biasa disebut tekanan atmosfer/tekanan udara.

Besar tekanan udara dapat diukur dengan percobaan yang dilakukan oleh Evangelista Torricelli.

Percobaan Torricelli

Percobaan Torricelli berhasil menciptakan barometer, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara dan menetapkan kesimpulan bahwa:

Tekanan udara di atas permukaan laut = 1 atm = 76 cmHg.
Setiap kenaikan 100 m dari permukaan laut, tekanan udara berkurang 1cmHg (semakin tinggi suatu tempat, maka tekanan udaranya semakin rendah).

Ketinggian suatu tempat dapat dihitung dengan persamaan:

Satuan tekanan udara yang sering digunakan:

1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg
1 atm = 1,013 . 10⁵ Pa
1 bar = 1 atm

Adanya perbedaan tekanan udara di suatu tempat dapat menimbulkan angin. Angin bertiup dari daerah yang tekanan udaranya tinggi ke daerah yang tekanannya lebih rendah.
Pengaruh tekanan udara dapat dirasakan pada beberapa peristiwa, di antaranya:

Ketika memasak air, di pegunungan akan lebih cepat mendidih dibandingkan memasak air di pantai. Hal ini disebabkan tekanan udara di pegunungan lebih rendah daripada di pantai sehingga gas oksigennya pun lebih rendah.
Ketika kita pergi ke daerah yang lebih tinggi (misalnya dari pantai ke pegunungan), pada ketinggian tertentu kita akan merasakan dengungan di telinga kita. Hal ini disebabkan oleh selaput gendang telinga yang lebih menekuk keluar pada tekanan udara yang lebih rendah.
Pada tekanan udara tinggi, suhu terasa dingin, tetapi langit cerah. Sebaliknya, saat tekanan udara rendah, dapat dimungkinkan terjadinya hujan, bahkan badai.

Ketiga peristiwa di atas memberikan gambaran bahwa tekanan udara memiliki hubungan yang cukup erat dengan ketinggian suatu tempat. Tekanan tersebut berubah sesuai dengan ketinggian dari atas tanah. Semakin tinggi suatu tempat, maka tekanan udaranya semakin rendah. Suatu daerah yang memiliki struktur geografis yang lebih tinggi misalnya di pegunungan Himalaya terdapat partikel-partikel udara yang lebih sedikit. Partikel-partikel yang lebih sedikit mendorong satu sama lain menghasilkan tekanan lebih rendah.
Pada tempat yang sangat tinggi, seperti di puncak Himalaya, tekanan udara menjadi sangat kecil dan dapat menimbulkan masalah serius bagi para pendaki. Pendaki rentan terkena sindrom kekurangan oksigen karena ketinggian, yang dikenal dengan istilah hipoksia.

Contoh Soal :

1. Tekanan udara suatu kota yang ditunjukkan oleh sebuah alat ukur adalah 56 cmHg. Tentukan ketinggian kota tersebut di atas permukaan laut !

Penyelesaian:

Diketahui: Pbar = 56 cmHg

Ditanyakan: h=...?

Jawab:

h = (76 cmHg – Pbar) × 100 m

h = (76 cmHg – 56 cmHg) × 100 m

h = 20 × 100 m

h = 2.000 m = 2 km

Jadi, ketinggian kota tersebut 2 km di atas permukaan laut.

2. Kota A diketahui memiliki ketinggian 800 m di atas permukaan laut. Tentukan tekanan udara di kota tersebut !

Penyelesaian:

Diketahui: h = 800 m

Ditanyakan: Pbar =...?

Jawab:

h = (76 cmHg – Pbar) × 100 m

800 = (76 cmHg – Pbar) × 100 m

800 = 7.600 – 100Pbar

100Pbar = 7.600 – 800

100Pbar = 6.800

Pbar = 6.800/100 = 68 cmHg

Jadi, tekanan udara di kota A adalah 68 cmHg

B. Pengangkutan Air dan Nutrisi pada Tumbuhan

Setelah kita mengetahui jaringan tumbuhan yang berperan dalam proses pengangkutan. Sekarang kita akan mempelajari proses pengangkutan air dan mineral dari tanah serta proses pengangkutan nutrisi hasil fotosintesis yang terjadi pada tumbuhan.

1. Pengangkutan Air dan Mineral

Air merupakan zat yang sangat dibutuhkan tumbuhan. Salah satu karakteristik zat cair adalah meresap melalui celah kecil (kapilaritas), sifat inilah yang nantinya menyebabkan air dapat diangkut naik dari akar ke bagian tumbuhan lain yang lebih tinggi dan diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan walaupun tumbuhan tidak mempunyai mekanisme pemompaan cairan seperti pada jantung manusia.
Peristiwa masuk dan keluarnya air dari tumbuhan dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Pada saat kondisi lingkungan lembab atau jumlah uap air di lingkungan tinggi, maka air akan masuk ke dalam tumbuhan. Akan tetapi, apabila lingkungan di sekitar tumbuhan kering atau jumlah uap air di lingkungan rendah, uap air akan keluar dari tumbuhan melalui stomata yang terdapat di daun. Proses ini disebut transpirasi.
Air yang ada di dalam tanah masuk ke dalam sel tumbuhan karena adanya perbedaan konsentrasi air. Konsentrasi adalah ukuran yang menunjukkan jumlah suatu zat dalam volume tertentu.

Apabila terjadi perpindahan molekul zat terlarut dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah, maka proses perpindahan ini disebut difusi.
Apabila terjadi perpindahan molekul zat pelarut dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui membran semipermeabel, maka proses perpindahan ini disebut osmosis.
Catatan:

Membran semipermeabel adalah membran yang hanya dapat dilalui oleh zat tertentu, tetapi tidak dapat dilalui oleh zat lainnya. Contoh zat yang dapat melalui membran semipermeabel adalah air. Membran ini berfungsi sebagai pengatur lalu lintas (keluar dan masuknya) zat-zat dari dalam dan luar sel. Contoh membran semipermeabel adalah membran sel.
Zat pelarut adalah zat yang melarutkan zat lain. Pada materi ini, yang berperan sebagai zat pelarut adalah air. Adapun zat terlarut adalah zat yang larut dalam zat lain. Pada proses ini, yang berperan sebagai zat terlarut adalah mineral tanah dan zat gula hasil fotosintesis.

Jaringan pada akar mulai dari jaringan terluar hingga terdalam merupakan jaringan yang akan dilalui oleh air ketika masuk ke dalam tumbuhan, yaitu Epidermis → Korteks → Endodermis → Stele → Xilem.
Perhatikan gambar berikut!

Pertama-tama, air diserap oleh rambut-rambut akar. Kemudian, air masuk ke sel epidermis melalui proses secara osmosis. Selanjutnya, air akan melalui korteks. Dari korteks, air kemudian melalui endodermis dan stele. Selanjutnya, air masuk ke jaringan xilem yang berada di akar. Setelah tiba di xilem akar, air akan bergerak ke xilem batang dan ke xilem daun.
Faktor yang mempengaruhi pengangkutan air dari akar ke daun :

Daya kapilaritas batang

Kemampuan xilem yang memiliki diameter sangat kecil (kapiler) untuk menaikkan permukaan air lebih tinggi dibanding dengan di luar pembuluh.

Sifat ini seperti yang terdapat pada pipa kapiler. Pipa kapiler memiliki bentuk yang hampir menyerupai sedotan akan tetapi diameternya sangat kecil. Apabila salah satu ujung pipa kapiler, dimasukkan ke dalam air, maka air yang berada pada pipa tersebut akan lebih tinggi daripada air yang berada di sekitar pipa kapiler. Begitu pula pada batang tanaman, air yang berada pada batang tanaman akan lebih tinggi apabila dibandingkan dengan air yang berada pada tanah.

Daya kapilaritas batang dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi.

Kohesi merupakan kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang sejenis.
Adhesi adalah kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang tidak sejenis.
Melalui gaya adhesi, molekul air membentuk ikatan yang lemah dengan dinding pembuluh. Melalui gaya kohesi akan terjadi ikatan antara satu molekul air dengan molekul air lainnya.
Hal ini akan menyebabkan terjadinya tarik menarik antara molekul air yang satu dengan molekul air lainnya di sepanjang pembuluh xilem.

Daya isap daun

Kemampuan daun untuk menyerap air dari jaringan yang ada di bawahnya yaitu dari batang. Kemampuan ini disebabkan karena tekanan osmotik pada sel daun lebih tinggi daripada sel batang. Hal ini terjadi karena pada daun mengalami proses transpirasi (peristiwa pelepasan uap air dari daun), sehingga tekanan osmotik di daun lebih tinggi.

Daya tekan akar

Kemampuan sel-sel akar untuk mendorong air dalam xilem akar menuju ke jaringan di atasnya. Kemampuan sel-sel akar ini disebabkan oleh akar menyerap air secara terus-menerus sehingga tekanan tugornya (tekanan yang mendorong membran sel terhadap dinding sel) naik.

2. Pengangkutan Hasil Fotosintesis (Nutrisi)

Semua bagian tumbuhan yaitu, akar, batang, daun serta bagian lainnya memerlukan nutrisi. Agar kebutuhan nutrisi di setiap bagian tumbuhan terpenuhi, maka dibutuhkan suatu proses pengangkutan nutrisi hasil fotosintesis berupa gula dan asam amino ke seluruh tubuh tumbuhan.
Pengangkutan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan terjadi melalui pembuluh floem.
Perjalanan zat-zat hasil fotosintesis dimulai dari sumbernya yaitu daun (daerah yang memiliki, konsentrasi gula tinggi) ke bagian tanaman lain yang dituju (daerah yang memiliki konsentrasi gula rendah).
Perhatikan gambar berikut!

C. Tekanan Darah

Tekanan darah pada pembuluh darah memiliki prinsip kerja seperti hukum Pascal.
Peredaran darah berada di dalam pembuluh darah yang merupakan ruang tertutup, sehingga tekanan pada pembuluh darah berlaku prinsip hukum pascal.
Organ utama peredaran darah pada manusia adalah jantung. Jantung terdiri dari empat ruang yaitu serambi kanan, serambi kiri, bilik kanan dan bilik kiri. Jantung memompa darah sehingga darah dapat mengalir ke seluruh tubuh.
Darah merupakan sarana pengangkut oksigen dan nutrisi yang dibutuhkan oleh seluruh sel-sel di dalam tubuh. Darah mengalir di dalam pembuluh darah.
Jantung memompa darah karena adanya otot jantung.

Saat otot pada bilik berkontraksi maka darah akan mendapatkan dorongan untuk mengalir keluar dari jantung melalui pembuluh aorta yang disebut tekanan darah sistol.
Saat otot pada bilik berelaksasi maka darah akan mendapatkan dorongan untuk masuk ke dalam serambi melalui pembuluh vena yang disebut tekanan darah diastol.

Agar tekanan darah tetap terjaga, maka pembuluh darah harus terisi penuh oleh darah. Apabila terjadi kecelakaan yang menyebabkan kehilangan darah maka tekanan darah akan berkurang, sehingga darah tidak dapat mengalir ke seluruh tubuh. Hal ini menyebabkan matinya sel-sel dalam tubuh karena kekurangan oksigen dan nutrisi.
Tekanan darah dapat diukur dengan menggunakan alat yang bernama syphygmomanometer atau tensimeter.
Tekanan darah diukur di dalam pembuluh arteri besar yang biasanya dilakukan di lengan atas. Tekanan yang diukur adalah tekanan sistol dan tekanan diastol.
Tekanan darah normal berkisar 120/80 mmHg.

Angka 120 menunjukkan tekanan darah sistol, yaitu saat bilik berkontaraksi dan darah dipompa keluar dari jantung. Tekanan sistol terjadi kurang lebih 72 kali/menit pada saat keadaan tenang dan jantung sehat.
Angka 80 menunjukkan tekanan darah diastol, yaitu saat bilik berelaksasi dan darah masuk ke dalam jantung.

Perhatikan gambar berikut!

Pada orang yang sehat, darah mengalir di dalam pembuluh darah tanpa hambatan. Akan tetapi, pada penderita penyakit tekanan darah tinggi (hipertensi) tekanan darahnya dapat mencapai 140/90.
Pembuluh darahnya menyempit karena timbulnya plak yang mengganggu aliran darah sehingga jantung bekerja lebih keras untuk memompa darah. Kuatnya tekanan hasil dari pompa jantung akan membuat dinding pembuluh darah membesar dan menjadi kurang elastis, sehingga lama kelamaan akan pecah. Pecahnya pembuluh darah akan mengakibatkan stroke.

Kebalikan dari hipertensi, penderita hipotensi (tekanan darah rendah) akan memiliki tekanan darah dibawah 90/60. Apabila tekanan darah terlalu rendah akan menyebabnya sulitnya darah untuk mencapai otak. Sehingga penderita hipotensi akan sering merasa pusing, mudah letih dan hilang keseimbangan karena kurangnya asupan oksigen ke otak.
Faktor yang mempengaruhi tekanan darah adalah: umur, jenis kelamin, kelompok etnis, kebugaran tubuh, kebiasaan merokok dan sosial ekonomi.