Hukum Pascal: Pengertian, Prinsip, dan Aplikasi

Hukum Pascal: Pengertian, Prinsip, dan Aplikasi - Sebelum kalian mempelajari mengenai hukum pascal, kalian harus mengetahui terlebih dahulu mengenai sistem fluida terbuka dan sistm fluida tertutup.

Apa itu sistem fluda terbuka dan tertutup?

Sistem Fluida

Sistem Fluida Terbuka

Sistem fluida terbuka adalah sistem fluida yang fluidanya punya cara/ keluar dari sistem. Contohnya ketika kamu lompat dari papan loncat ke kolam, biasanya airnya akan terdorong ke luar kolam (pada kasus ini berarti si fluidanya keluar dari sistem).

Sistem Fluida Tertutup

Sistem fluida tertutup adalah sistem fluida yang fluidanya tidak bisa keluar dari sistem/ wadahnya. Banyak alat-alat teknik yang dibuat dengan menggunakan fluida dalam kondisi ruang tertutup.

Hukum Pascal

Pernyataan Hukum Pascal untuk fluida statis:

Tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam sistem tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar

Hukum pascal diaplikasikan antara lain pada dongkrak hidrolik, Carlift, Crane, ataupun penggerak hidrolik lainnya.

Dengan menggunakan prinsip hukum pascal pada penggerak hidrolik kita dapat menghemat energi, karna hanya dengan gaya yang kecil kita mampu menggerakan benda yang massanya sangat besar.

Dongkrak hidrolik adalah contoh penerapan hukum pascal

Kenapa dengan mengaplikasikan hukum pascal ini kita bisa mengangkat benda dengan massa besar menggunakan gaya yang kecil?

OK untuk menjawab pertanyaan itu kita harus tau terlebih dahulu bagaimana prinsip kerja dari benda yang mengaplikasikan hukum pascal ini

Prinsip Kerja Hukum Pascal

Untuk mengetahui prinsip kerjanya perhatikan gambar berikut!

Jika tekanan di satu bagian dalam zat cair yang berada dalam wadah tertutup ditambah, maka seluruh bagian zat cair akan mendapat tambahan tekanan yang sama besar.

Jika kita berikan gaya F₁ pada piston kecil, dan luas penampang piston kecil adalah A₁. Maka tambahan tekanan di bawah piston kecil itu adalah ΔP = F₁/A₁

Berdasarkan hukum pascal berarti seluruh zat cair akan mendapatkan tekanan yang sama yaitu sebesar ΔP. Zat cair di bawah piston besar juga akan mendapat tekanan sebesar ΔP. Tambahan tekanan di bawah piston besar ini akan menghasilkan gaya F2. Dimana F2 = ΔPA2

Sehingga :

F₁  = Gaya yang diberikan pada piston kecil (N)

F2. = Gaya yang diberikan pada piston besar (N)

A₁ = Luas penampang piston kecil (m²)

A2 = Luas penampang piston besar (m²)

Atau bisa juga dituliskan sebagai berikut:

Kita tau tekanan dalam fluida dapat dirumuskan dengan  P = F/A

Sehingga kita bisa menulis ulang persamaan diatas sebagai berikut:

Jadi dengan membuat ukuran piston besar jauh lebih besar daripada piston kecil  maka kita akan menghasilkan gaya yang sangat besar pada piston besar dengan hanya memberikan gaya yang kecil ke piston kecil.

Contoh : Jika A2/A₁ = 1200, dan F₁  = 10 N maka akan dihasilkan F2 = 12.000 N

Gaya 10 N = berat benda bermassa 1 Kg, dan Gaya 12.000 N kira kira seberat mobil Avanza. 

Jadi dengan gaya setara berat benda 1 Kg yang diberikan di piston kecil kita dapat mengangkat mobil dengan mudah. Itulah sebabnya ketika kita mengangkat mobil terasa sangat berat walaupun diangkat oleh banyak orang, tetapi ketika menggunakan dongkrak kita hanya memberikan gaya yang kecil namun mobil dapat terangkat.

Contoh Soal:

1. Sebuah dongkrak hidrolik, memiliki perbandingan luas penampang 1 : 12. Dongkrak digunakan untuk mengangkat sebuah mobil yang massanya 8 ton. Hitung gaya yang diberikan pada penampang kecil agar mobil bisa terangkat!

Diketahui:

F2. = m.g

      = 8000.10

      = 80.000 N 

A₁ : A2  = 1 :12

A2  = 12A₁

Jawab:

Besar gaya F1 pada permukaan 1:

F₁/A₁ = F2/A2 

F₁/A₁ = 80.000/12A₁

F₁ = 80.000/12

F₁ = 666,7 N 

Jadi gaya yang diberikan pada penampang kecil, agar mobil bisa terangkat adalah 666,7 N.

2. Diketahui piston kecil (C) dikenai gaya sebesar 40 N, Hitung gaya yang bekerja pada Piston besar (D), jika luas permukaan C dan D masing-masing 2 cm2 dan 30 cm2

Diketahui 

F_C  = 40 N

A_C = 0.02 m2

A_D = 0.30 m2

Jawab:

Karena tekanan di semua permukaan sama besar, maka berlaku:

P_C = P_D

Dimana besar tekanan:

P = F/A

P_C = P_D

F_C/A_C = F_D/A_D

40/0.02 = F_D/0.30

F_D = 0.30. 40/0.02

F_D = 600 N

Jadi gaya yang bekerja pada piston besar adalah 600 N

3. Jari-jari penampang kecil dongkrak hidrolik adalah 2 cm dan jari jari penampang besarnya adalah 15 cm, berapa gaya yang diberikan pada penampang kecil untuk mengangkat sebuah mobil bermassa 1500 Kg?

Diketahui :

r₁  = 2cm = 0.02 m

r2  = 15 cm = 0.15 m

A₁ =  (3,14).(0.02)2 =  0.001256 m2

A2 =  (3,14).(0.15)2 =  0.07065 m2

F2. = m.g

F2  = 1500.10 = 15.000 N

Ditanyakan F₁?

Jawab:

F₁/A₁ = F2/A2 

F₁/0.001256 = 15.000/0.070065

F₁/0.001256 _{= 212314,22}

F₁ = 266,6 N

Referensi:

Abdullah, Mikrajudin.(2016). Fisika Dasar I, Bandung, Institut Teknologi Bandung.

Giancoli,D.C. (2006). Fisika, Jilid I,edisi kelima.Jakarta: Erlangga.

Location:

Share :