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