FISIKA KU

HUKUM PASCAL

A.    Tujuan

1.      Memformulasikan Hukum Pascal

2.      Mengetahui aplikasi hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari

B.     Gambar

Gambar 1.1 Dongkrak Hidrolik

C.    Penjelasan

Gambar diatas merupakan Dongkrak Hidrolik. Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah dengan memanfaatkan hukum Pascal.  Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung yang berhubungan yang memiliki diameter yang berbeda ukurannya. Masing-masing ditutup dan diisi air. Dengan menaik turunkan piston, maka tekanan pada tabung pertama akan dipindahkan ke tabung kedua sehingga dapat mengangkat beban yang berat. Definisi dongkrak hidrolik adalah jenis pesawat dengan prinsip hukum pascal yang berguna untuk memperingan kerja. Dongkrak ini merupakan system bejana berhubungan (2 tabung) yang berbeda luas penampangnya. Dengan menaik turunkan piston, maka tekanan pada tabung pertama akan dipindahkan ke tabung kedua sehingga dapat mengangkat beban yang berat.

D.    Dasar Teori

Blaise Pascal, seorang ilmuwan Perancis menyatakan bahwa ketika perubahan tekanan diberikan pada suatu fluida pada ruang tertutup, perubahan tersebut akan diteruskan sama besar ke segala ara, seperti yang terjadi pada percobaan dengan menggunakan penyemprot Pascal (Gambar 1.2). Pernyataan ini akhirnya dikenal sebagai hukum Pascal. Celupkan tabung yang sudah dilubangi di beberapa titik itu ke dalam air. Tarik piston ke atas agar tabung tersebut penuh dengan air. Setelah itu, angkatlah tabung dari air, dan tekan kuat pistonnya untuk memberikan tekanan yang kuat pada air. Akan kita amati bahwa air dari dalam tabung akan memancar keluar dari tabung melalui lubang-lubangnya dengan gaya pancaran yang sama besar. Tekanan pada penyemprot Pascal diadakan dari luar. Semburan zat cair yang keluar dari bola penyemprot menunjukkan bahwa tekanan itu diteruskan ke segala arah dengan sama besar.

Gambar 1.2 Tabung penyemprot Pascal

Jika misalnya zat cair diberi tekanan sebesar P, maka setiap bagian zat cair dan dinding bejana mengalami tekanan sebesar P. Jadi, hukum Pascal dapat dinyatakan sebagai berikut : tekanan yang diadakan dari luar kepada zat cair yang ada di dalam ruangan tertutup akan diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama rata.

Untuk mendapatkan hukum Pascal ini dengan lebih baik, marilah kita tinjau hukum Pascal ini secara kuantitatif, yaitu  dengan menggunakan angka-angka atau besaran-besaran. Untuk itu tinjau sebuah alat yang bentuknya seperti pada Gambar 1.2. Alat itu berupa bejana tertutup yang dilengkapi dengan dua buah torak (pengisap) yang luas penampangnya berbeda, yaitu A₁ dan A₂ (A₁A₂ ). Untuk menyederhanakan kita mengganggap bahwa antara torak dan dinding tidak ada gesekan. Didalam bejana terdapat zat cair. Umpamakan pada torak yang luasnya A₁ dikerjakan gaya sebesar F₁ yang arahnya ke bawah. Karena itu, zat cair di dalam bejana mengalami tekanan.

Tekanan P ini diteruskan sama rata ke segala arah di dalam bejana seperti yang digambarkan pada Gambar 1.2, termasuk di torak yang luasnya A₂ (torak di sebelah kanan). Kita dapat menghitung gaya yang dialami oleh torak di sebelah kanan dengn mengalikan P dengan luas penampang torak A₂. Jika gaya itu kita sebut F₂, maka :

Dari persamaan ini diperoleh

                               

Keterangan :

P     =  Tekanan (Pa)

F₁     = Gaya (N)

A₁     =   Luas Penampang (m²)

Gambar 1.3 Bejana untuk menyelidiki hukum Pascal

Hukum Pascal banyak dimanfaatkan untuk membantu pekerjaan manusia. Contoh alat yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Pascal adalah dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, mesin hidrolik pengangkat mobil, alat pengepres hidrolik, dan rem hidrolik pada motor atau mobil.

E.     Contoh Soal

Dongkrak hidrolik memiliki penampang masing-masing berdiameter 2 mm dan 100 mm. berapa gaya minimum yang harus dikerjakan pada penampang kecil untuk mengaangkat mobil yang beratnya 6000 N?

Penyelesaian :

Besaran yang diketahui   :   

            d₁     =     2 mm

            d₂     =     100 mm

            F₂    =     6000 N

Gaya minimum yang harus diberikan pada penampang kecil F₁ dapat dihitung dengan rumus :

Karena, maka

F.     Evaluasi

1.     Luas penampang dongkrak hidrolik masing-masing 0,04 m² dan 0,10 m². Jika gaya masukan adalah 5 Newton, berapa gaya keluaran maksimum ?

2.   Jari-jari penampang kecil dongkrak hidrolik adalah 2 cm dan jari-jari penampang besar adalah 25 cm. Berapa gaya yang diberikan pada penampang kecil untuk mengangkat sebuah mobil bermassa 2000 kg ?

G. Referensi
    Supiyanto. 2006. Fisika SMA Untuk Kelas 2. Jakarta : Phibeta

KALOR (Q)

PERPINDAHAN KALOR SECARA KONVEKSI

A.    Tujuan

Siswa dapat dapat menjelaskan perpindahan kalor secara konveksi

B.     Gambar

Perpindahan kalor secara konveksi pada umumnya terjadi pada zat cair dan gas.

Fenomena apa sih yang menunjukan konveksi ? Mari kita lihat Gambar 1. dan Gambar 2.

         

Gambar 1. Air sebelum dipanaskan

   

Gambar 2. Air setelah dipanaskan

C.    Penjelasan

Ketika air di Gambar 1. dipanaskan dengan api, kalor berpindah dari api (suhu tinggi) ke wadah (suhu rendah) secara konduksi dan radiasi. Selanjutnya kalor berpindah dari wadah (suhu lebih tinggi) ke air yang berada di dasar wadah (suhu lebih rendah) secara konduksi. Adanya tambahan kalor menyebabkan suhu air yang berada di dasar wadah meningkat. Meningkatnya suhu air mengakibatkan air memuai atau volume air bertambah. Karena volume air bertambah maka massa jenis air berkurang. Air yang berada di dasar wadah mempunyai suhu lebih tinggi dibandingkan dengan air yang berada di permukaan wadah. Dengan kata lain, air yang berada di dasar wadah mempunyai volume lebih besar dan massa jenisnya lebih kecil, sedangkan air yang berada di permukaannya mempunyai volume lebih kecil dan massa jenisnya lebih besar. Adanya perbedaan massa jenis menyebabkan air yang berada di permukaan wadah, yang mempunyai massa jenis lebih besar, bergerak ke bawah dan air yang berada di dasar wadah, yang mempunyai massa jenis lebih kecil, bergerak ke atas. Proses ini terjadi secara terus menerus hingga semua air yang berada di dalam mempunyai suhu yang sama (air di dalam wadah mengalami penguapan alias mendidih pada suhu 100 ^oC) seperti Gambar 2.

Kita bisa definisikan bahwa perpindahan kalor yang diikuti oleh perpindahan partikel-partikel zatnya disebut konveksi (aliran).

D.    Dasar Teori

“KONVEKSI”

Proses perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai dengan perpindahan bagian-bagian yang dilaluinya disebut konveksi atau aliran. Konveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas.

·           Konveksi pada Zat Cair, Syarat terjadinya konveksi pada zat cair adalah adanya pemanasan. Hal ini disebabkan partikel-partikel zat cair ikut berpindah tempat.

·           Konveksi pada Gas, Konveksi terjadi pula pada gas, misalnya udara. Seperti halnya pada air, rambatan (aliran) kalor dalam gas (udara) terjadi dengan cara konveksi.

Beberapa peristiwa yang terjadi akibat adanya konveksi udara adalah sebagai berikut.

·     Adanya angin laut. Pada siang hari, daratan lebih cepat menjadi panas daripada lautan sehingga udara di daratan naik dan digantikan oleh udara dari lautan.

·          Adanya angin darat, Pada malam hari, daratan lebih cepat menjadi dingin daripada lautan. Dengan demikian, udara di atas lautan naik dan digantikan oleh udara dari daratan.