2HUKUM PASCAL
Hukum ini ditemukan oleh fisikawan Prancis, Blaise Pascal (1623-1662). Hukum Pascal adalah hukum dasar yang mengatur tentang tekanan pada fluida (cair dan gas).
Bunyi Hukum Pascal
Tekanan yang diberikan pada fluida di dalam sistem tertutup akan diteruskan ke segala arah dan sama besar.
Satu hal yang harus diingat adalah Hukum Pascal hanya berlaku apabila fluida dalam keadaan statis (diam).
Rumus Hukum Pascal
Perhatikan penampang steam mobil berikut.
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.
Rumus hukum Pascal sesuai gambar di atas adalah:
Keterangan :
P1 adalah tekanan pada pipa 1 (N/m atau Pa)
P2 adalah tekanan pada pipa 2 (N/m atau Pa)
F1 adalah gaya yang bekerja pada A1
F2 adalah gaya yang bekerja pada A2
A1 adalah luas penampang 1
A2 adalah luas penampang 2
Dalam kehidupan kita, banyak terdapat alat yang menggunakan prinsip hukum Pascal. Beberapa penerapannya adalah sebagai berikut.
- Dongkrak Hidrolik
- Rem Hidrolik
- Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil
- Mesin Pengepres Kapas
- Pompa Hidrolik
- Tensimeter
- Pompa Sepeda
- Peredam Hidrolik
- Silinder Hidrolik
- Aktuator Hidrolik
Gambar : dongkrak mobil
Contoh Soal Hukum Pascal
Sebuah dongkrak hidrolik memiliki penampang kecil dan besar masing-masing 10 cm2 dan 100 cm2. Jika beban seberat 200 N diletakkan pada penampang besar, tentukan gaya yang diperlukan untuk menekan penampang kecil!
Penyelesaian:
Diketahui:
A1 = 100 cm2
A2 = 10 cm2
F1 = 200 N
Ditanyakan:
F2 =…?
Jawab:
F2 = 20 N
Jadi, besar gaya angkat yang digunakan untuk menekan penampang kecil adalah 20 N.
Contoh Soal Hukum Pascal
Sebuah Pompa hidrolik dengan luas penampang penghisap kecil 50cm2. Luas penampang besar 150cm2. pompa akan digunakan untuk mengangkan beban sebesar 16000N. Besar gaya minimal yang dikerjakan pada penghisap kecil adalah…N
Penyelesaian
Diketahui : A1 = 50cm2 , A2 = 150cm2, F2 = M. g = 1200Kg . 10 = 12000N
Ditanya : F1 ?
Jawab :
Jadi, Gaya minimal yang diberikan F1 agar beban dapat terangkat adalah 4000N.
Contoh Soal Hukum Pascal
Penampang pada pompa hidrolik memiliki luas penampang masing-masing 25cm2 dan 1000cm2. Bila pada penampang kecil ditekan dengan gaya 20N. Maka gaya angkat yang terjadi di penampang besar adalah sebesar…N
a. 8 N
b. 18 N
c. 80 N
d. 800 N
e. 8000 N
Penyelesaian
Diketahui : A1 = 25 cm2 , A2 = 1000 cm2, F1 = 20 N
Ditanya : F2 ?
Jawab :
Jadi, besar F2 yang dapat diangkat adalah 800 N.
Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada fluida dalam wadah tertutup ditransmisikan secara merata ke semua titik dalam fluida dan bertindak ke semua arah wadah. Hukum Pascal berlaku untuk benda padat dan cair.
Hukum tersebut diajukan oleh Blaise Pascal, seorang Fisikawan dan Matematikawan Perancis. Dia mengamati bahwa ketika fluida diam, jumlah tekanan yang sama diterapkan di semua titik yang berada pada ketinggian yang sama. Sekarang, kita mengetahui bahwa tekanan bukanlah besaran vektor; dan, oleh karena itu, tidak dapat ditetapkan ke arah mana pun.
Jika kita mulai menganggap bahwa fluida adalah batang horizontal dengan penampang yang seragam dan berada dalam keadaan kesetimbangan, maka akan ada gaya yang sama dan seimbang yang akan diberikan pada kedua ujungnya.
Namun, jika kita menganggap bahwa gaya yang tidak sama bekerja pada batang horizontal, dalam hal ini, cairan akan memiliki gaya total yang bekerja padanya dan akan mengalir. Oleh karena itu, dapat dikatakan dengan tepat bahwa karena cairan tidak mengalir, ia pasti memiliki tekanan yang sama yang bekerja padanya di semua titik.
Persamaan matematis dari hukum tersebut adalah sebagai berikut:
F = P . A
Di mana
F = gaya yang diterapkan,
P = tekanan yang ditransmisikan, dan
A = luas penampang.
Berikut adalah beberapa contoh dari Hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari :
1. Lift Hidrolik
Lift hidrolik serbaguna dalam kegunaannya. Ia memiliki alat hidrolik yang digunakan untuk mengangkat benda berat. Dalam kasus pengangkatan hidraulik, gaya yang diterapkan menciptakan “gaya angkat” dan “kerja”.
Ini didasarkan pada prinsip transmisi tekanan yang sama ke seluruh fluida. Silinder sempit (A) dihubungkan ke silinder yang lebih lebar (B) dilengkapi dengan piston kedap udara yang diisi dengan fluida mampat. Persamaan matematis Hukum Pascal membantu dalam penentuan tekanan yang dapat diberikan pada fluida di piston sehingga tercipta gaya yang cukup untuk mengangkat dan menggerakkan suatu benda.
Saat tekanan dari piston A disalurkan ke piston B, piston B mengangkat benda berat seperti mesin besar, kendaraan. Teknologi pengangkat hidrolik memiliki aplikasi luas di industri, konstruksi, sektor transportasi, dll.
2. Dongkrak Hidrolik
Dongkrak hidrolik, yang termasuk dalam kategori wadah tertutup, mengikuti prinsip Hukum Pascal. Alat ini digunakan untuk mengangkat benda berat.
Dongkrak hidrolik terdiri dari dua silinder, yang lebih besar dan yang lebih kecil dan kedua silinder ini terhubung. Ketika pegangannya ditekan, katup menutup dan piston kecil memaksa fluida melalui katup lain ke silinder yang lebih besar yang kemudian menghasilkan gaya yang besar untuk disalurkan ke beban. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa ketika gaya diterapkan, tekanan diberikan ke seluruh volume dan permukaan silinder.
Pegangan digerakkan ke atas dan ke bawah berulang kali sampai beban cukup diangkat oleh tangki penyangga aliran fluida hidrolik ke silinder kecil. Dongkrak hidrolik sangat menguntungkan dalam industri otomotif dan sering digunakan untuk mengangkat mobil di atas permukaan tanah untuk perbaikan dan pemeliharaan.
3. Rem Hidrolik
Salah satu contoh Hukum Pascal yang paling umum adalah sistem pengereman hidrolik yang ada di mobil. Setiap kali kita melihat sebuah mobil berhenti, prinsip Hukum Pascal mulai berlaku.
Sejumlah komponen membentuk sistem pengereman pada mobil. Saat gaya diberikan pada pedal rem, terjadi pergerakan piston dan batang di master silinder. Cairan yang dikenal sebagai minyak rem atau hidrolik, dibungkus dalam wadah, digunakan untuk mengirimkan tekanan dari pedal rem ke roda kendaraan terhadap cakram rem atau drum rem. Gaya gesek antara komponen gaya ini menyebabkan kendaraan berhenti. Rem hidrolik digunakan di mobil, sepeda motor dan truk.
4. Pompa Hidrolik
Pompa hidrolik, yang mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik, memfasilitasi pergerakan fluida, dan di sini, lagi, Hukum Pascal mulai berlaku.
Pompa hidrolik membantu pembuangan fluida. Dilengkapi dengan silinder kecil yang dihubungkan ke silinder besar dan kedua silinder tersebut diisi dengan oli. Udara terkompresi yang dimasukkan ke silinder kecil memberikan tekanan pada permukaan oli. Tekanan ini disalurkan oleh oli ke silinder besar dimana tekanan tersebut bekerja pada piston besar untuk menghasilkan gaya yang cukup besar untuk mengangkat sebuah mobil.
Pompa hidrolik digunakan secara luas dalam industri otomotif.
5. Sistem Hidrolik Pesawat
Sistem tenaga hidraulik tidak hanya membantu memperlambat pesawat di landasan pacu tetapi juga membantu dalam pengelolaan flap, roda pendaratan, dan permukaan kontrol penerbangan.
Sistem hidrolik pesawat udara terdiri dari tiga komponen mekanis penting dan fluida hidrolik. Bahkan sejumlah kecil cairan hidrolik membantu mentransmisikan sejumlah besar gaya. Cairan hidrolik yang bersentuhan dengan silinder / piston berada pada tekanan yang berbeda. Oli yang memiliki tekanan relatif lebih tinggi dapat dipompa ke kedua sisi kepala piston. Katup pemilih membantu mengendalikan arah fluida.