Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan eksternal yang diberikan pada fluida di dalam sistem tertutup akan diteruskan ke segala arah dan sama besar. Hukum ini ditemukan oleh fisikawan Prancis, Blaise Pascal (1623-1662).
Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang salah satu hukum dasar yang berkaitan dengan tekanan pada fluida, yaitu Hukum Pascal.
Penting dipahami, fluida adalah istilah yang diberikan kepada zat-zat yang dapat mengalir, dalam hal ini cairan dan gas.
Sama halnya dengan zat padat, pada fluida juga bekerja besaran tekanan. Cara fluida melakukan tekanan mematuhi hukum-hukum dasar tertentu dalam fisika, salah satunya adalah Hukum Pascal.
Lantas, bagaimana bunyi Hukum Pascal? Seperti apa bentuk rumusnya? Nah, semuanya akan diuraikan dalam materi ini lengkap dengan contoh soal dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
Baiklah, kita mulai saja pembahasannya...
Pengertian Hukum Pascal
Pascal menemukan hukum ini ketika ia melakukan percobaan Torricelli, yaitu percobaan untuk mengamati kelajuan air yang mengucur pada tangki yang bocor.
Namun, pada saat itu Pascal tidak menggunakan tangki, melainkan kantung plastik yang ia isi dengan air. Kemudian, di sekeliling kantung itu ia beri lubang.
Pada pengamatan yang dilakukannya, Pascal menemukan bahwa kucuran air yang keluar dari lubang memiliki pancaran yang sama kuat.
Ketika permukaan kantung diberi tekanan eksternal, pancaran air akan bertambah kuat, namun besarnya di tiap lubang tetap sama.
Hasil pengamatan inilah yang disimpulkan oleh Pascal dan menghasilkan rumusan hukum dasar fisika tentang tekanan fluida.
Untuk memahami lebih lanjut tentang tekanan, sebaiknya baca materi ini: Tekanan.
Bunyi Hukum Pascal
Tekanan yang diberikan pada fluida di dalam sistem tertutup akan diteruskan ke segala arah dan sama besar
Fluida (cair atau gas) yang terperangkap dalam sistem tertutup bertindak sebagai media yang mengalirkan tekanan yang berasal dari luar.
Tekanan itu akan diteruskan ke segala arah dan setiap titik di dalam fluida
akan mengalami besar tekanan yang sama.
Satu hal yang harus diingat adalah Hukum Pascal hanya berlaku apabila fluida dalam keadaan statis (diam).
Rumus Hukum Pascal
- F1 = Gaya pada penampang 1 (N)
- F2 = Gaya pada penampang 2 (N)
- A1 = Luas penampang 1 (m2)
- A2 = Luas penampang 2 (m2)
- d1 = diameter penampang 1 (m)
- d2 = diameter penampang 2 (m)
Rumus di atas bisa terlihat lebih jelas saat diterapkan pada dua bejana yang saling berhubungan kemudian diisi dengan fluida zat cair. Berikut ini bentuknya:
Ketika penampang A1 kita berikan gaya F1, maka piston di sebelah kiri akan terdorong ke bawah. Di saat bersamaan, penampang A2 akan mengalami gaya F2 yang akan mendorong piston kanan ke atas.
Jauhnya dorongan piston (h) bisa dicari dengan rumus:
A1 . h1 = A2 . h2
Rumus-rumus yang berlaku di dalam Hukum Pascal bisa dibolak-balik sesuai keperluan, misalnya untuk mencari besaran-besaran tertentu di dalam rumus. Berikut ini contohnya:
Rumus mencari F1
F1 = F2 . A1/A2
Rumus Mencari F2
F2 = F1 . A2/A1
Rumus Mencari A1
A1 = A2 . F1/F2
Rumus Mencari A2
A2 = A1 . F2/F1
Contoh Penerapan Hukum Pascal
Penerapan prinsip Hukum Pascal sangat berguna di mana gaya yang kecil di satu sisi dapat menghasilkan gaya yang lebih besar di sisi yang lain.
Prinsip tersebut telah banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari untuk membuat berbagai jenis peralatan.
Berikut ini adalah contoh alat yang prinsip kerjanya berdasarkan Hukum Pascal:
1. Pengangkat Mobil Hidrolik
Pada saat digunakan, udara bertekanan tinggi dialirkan ke reservoir. Tekanan tersebut diteruskan oleh zat cair ke piston besar sehingga diperoleh gaya angkat yang sangat besar.
2. Pompa Hidrolik
Pompa ini berfungsi untuk meneruskan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Cara kerjanya adalah menghisap oli dari tangkai hidrolik dan mendorongnya ke dalam sistem hidrolik dalam bentuk aliran.
Tekanan dihasilkan dengan cara menghambat aliran oli dalam sistem hidrolik.
3. Dongkrak Hidrolik
4. Rem Hidrolik
Gaya gesekan antara penjepit dengan cakram inilah yang menghentikan kendaraan.
Kaki pengemudi menekan piston yang berukuran kecil. Zat cair dalam pipa-pia mendapat tambahan tekanan.
Penambahan tekanan diteruskan ke seluruh bagian zat cair. Piston besar yang berhadapan dengan cakram rem mendapat tambahan tekanan yang sama.
Karena ukuran piston ini yang jauh lebih besar daripada piston pada kaki pengemudi, gaya yang dilakukan pada cakram rem menjadi besar sekali.
Oleh karena itu, gaya kecil dari kaki menghasilkan gaya yang sangat besar pada rem hingga dapat menghentikan kendaraan.
Contoh Soal Hukum Pascal
1. Sebuah pompa hidrolik akan mengangkat beban dengan massa benda 1.500 kg, jika perbandingan luas pipa 1:100. Berapakah gaya yang harus diberikan untuk dapat mengangkat beban?
Jawab:
- m = 1.500 kg
- A1 = 1 m2
- A2 = 100 m2
- F1....?
2. Sebuah benda (hidrolik) digunakan untuk mengangkat beban sebesar 15.000 N. Jika luas penampang besarnya 500 cm2 dan gaya tekan penampang kecilnya sebesar 300 N, tentukan luas penampang kecil pada dongkrak tersebut.
Jawab:
- F2 = 15.000 N
- F1 = 300 N
- A2 = 500 cm2 = 0,05 m2 = 5 x 10-2m2
- A1......?
3. Seorang siswa merancang dongkrak hidrolik yang mampu mengangkat beban sampai 25.000 N. Jika luas penampang piston pengisap kecil 4 cm2 dan Gaya tekan yang tersedia 5.000 N. Hitunglah luas penampang piston pengisap besar agar alat dapat berfungsi dengan baik.
Jawab:
- F2 = 25.000 N
- F1 = 5.000 N
- A1 = 4 cm2 = 0,0004 m2 = 4 x 10-4 m2
- A2 ......?
4. Dongkrak hidrolik memiliki diameter penampang piston pada kaki pertama 1/10 dari diameter penampang piston pada kaki kadua. Jika gaya tekan maksimal pada piston kaki pertama 80 N, besar beban maksimal yang dapat diangkat oleh dongkrak hidrolik tersebut adalah?
Jawab:
- d1 = 1/10 d2
- F1 = 80 N
- F2 ......?
0 komentar:
Posting Komentar