Gambar 1. Tekanan sebagai gaya dibagi luas (kiri) dan tekanan sebagai konstanta kesebandingan antara elemen gaya dan elemen luas.
Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas [1] atau lebih tepatnya gaya yang tegak lurus dengan permukaan per satuan luas permukaan tersebut [2]. Tekanan merupakan suatu besaran skalar, yang menghubungkan antara vektor elemen luas dengan gaya normal yang bekerja padanya, sehingga dapat dikatakan sebagai konstanta kesebandingan yang menghubungkan kedua vektor normal tersebut [3]. Selain dapat menjelaskan bahwa benda yang lebih kecil luas permukaannya, seperti paku dapat lebih mudah masuk ke dalam dinding dibandingkan dengan benda yang lebih luas permukaannya saat digunakan gaya yang sama [4], tekanan merupakan konsep kunci untuk mekanika fluida, digunakan dalam hukum gas ideal untuk menjelaskan energi gas, dan dimanfaatkan dalam banyak hal-hal lain [5].
Tekanan $p$ didefiniskan sebagai
\begin{equation}\label{eqn-pressure-force-area} p = \frac{F}{A}, \end{equation}
dengan $F$ gaya dan $A$ luas. Secara vektor dapat dituliskan
\begin{equation}\label{eqn-force-pressure-area} d\vec{F} = -p\ d\vec{A}, \end{equation}
di mana tanda minus disebabkan oleh arah elemen gaya d$\vec{F}$ yang menuju vektor elemen luas $d\vec{A}$, sementara arah vektor elemen luas adalah keluar dari permukaan atau vektor normalnya $\hat{n}$.
Gambar 1. Tekanan sebagai gaya dibagi luas (kiri) dan tekanan sebagai konstanta kesebandingan antara elemen gaya dan elemen luas.
Tekanan pada Gambar 1 (kiri) mudah dihitung bila luas berupa bidang datar, bila merupakan bidang melengkung maka digunakan ilustrasi seperti pada Gambar 1 (kanan). Akan tetapi umumnya bukan untuk mencari tekanan, melainkan untuk menghitung gaya.
Tumpukan benda-benda padat seperti kotak, silinder, prisma, atau lainnya akan menimbulkan tekanan pada benda di bawahnya akibat gaya berat benda di atasnya. Pada suatu benda dapat dituliskan tekanan yang dialaminya berupa
\begin{equation}\label{eqn-pressure-normal-force} p = \frac{N’}{A}, \end{equation}
dengan $N’$ adalah gaya normal dari benda di atasnya dan $A$ luas permukaan atas benda. Berikut ini adalah ilustrasi sebuah kotak dengan panjang $l$, lebar $w$, dan tinggi $h$ yang memberikan tekakan pada kotak di bawahnya.
Gambar 2. Benda berbentuk kotak bermassa $m$ memberi tekanan pada kotak di bawahnya yang bergantung pada luas alasnya, dengan luas alas: $l \times w$ (kiri) dan $h \times w$ (kanan).
Kotak bermassa $m$ akan memberikan gaya normal $N$ kepada kotak dibawahnya yang sama dengan beratnya $w = mg$ sebagai reaksi dari kotak di bawahnya yang menahan kotak agar tetap diam pada arah vertikal. Bila massa benda $m$ dan percepatan gravitasi $g$ maka dengan menggunakan Persamaan \eqref{eqn-pressure-normal-force} dapat diperoleh
\[p_L = \frac{mg}{lw}\]yang merupakan tekanan pada kotak sebelah kiri dan
\[p_R = \frac{mg}{hw}\]adalah tekanan yang dialami oleh kotak sebelah kanan. Dari Gambar 2 dapat dilihat bahwa tekanan pada kotak sebelah kanan $p_R$ akan lebih besar dibandingkan tekanan pada kotak di sebelah kiri $p_L$. Hal ini karena luas permukaan pada kotak di sebelah kanan $hw$ lebih kecil dibandingkan dengan luas permukaan kotak $lw$ di sebelah kiri, sedangkan gaya $N’$ yang diberikan sama.
Di dalam fluida pada kedalaman tertentu akan dirasakan tekanan hidrostatis, yang dirumuskan dalam bentuk
\begin{equation}\label{eqn-pressure-fluid} p = p_0 + \rho g h, \end{equation}
dengan $p_0$ tekanan di atas permukaan fluida, $\rho$ massa jenis fluida, $g$ percepatan gravitasi, dan $h$ jarak vertikal terhadap permukaan fluida.
Gambar 3. Suatu titik $A$ yang berada dalam fluida akan mengalami gaya hidrostatik.
Tekanan hidrostatik pada titik $\rm A$ dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan \eqref{eqn-pressure-fluid}, di mana
\[h = y_w - y$,\]dengan $y_w$ adalah posisi permukaan fluida, sehingga
\[p_A = p_0 + \rho g (y_w - y)\]Di atas fluida terdapat udara dengan densitas $\rho_a$ yang jauh lebih kecil dengan densitas fluida $\rho$. Titik $\rm B$ pada Gambar 3 akan mengalami tekanan hidrostatik yang sama dengan titik $\rm A$ karena berada pada kedalaman yang sama.
Dalam suatu wadah tertutup yang berisi gas, akan terdapat tekanan yang dirasakan oleh dinding-dinding wadah. Tekanan tersebut dirumuskan sebagai
\begin{equation}\label{eqn-pressure-gas} p = \frac{nRT}{V}, \end{equation}
untuk suatu gas ideal dengan $V$ volume wadah, $n$ jumlah mol gas, $R$ konstanta gas ideal, dan $T$ temperatur.
Gambar 4. Atas: Gas dalam wadah dengan variabel-variabelnya tekanan $p$, volume $V$, temperatur $T$, dan jumlah mol gas $n$. Bawah: Tekanan dapat ditingkatkan dengan membuat temperatur meningkat, menambah jumlah gas, atau mengecilkan volume wadah.
Dari Persamaan \eqref{eqn-pressure-gas} dapat dituliskan
\[R = \frac{pV}{nT}\]yang bernilai $8.3145 \ \rm J/mol\cdot K$, dan tetap untuk gas ideal, sehingga disebut sebagai tetapan gas ideal.