Sebutkan contoh penerapan hukum pascal dalam kehidupan sehari-hari

ASTALOG.COM – Hukum Pascal adalah sebuah teori berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan oleh Blaise Pascal pada saat ia sedang menjalani masa-masa pengobatan penyakit kanker yang dideritanya. Eksperimen yang dilakukannya saat itu adalah dalam bentuk bermain-main dengan air.

Bentuk eksperimen permainan air yang dilakukannya yaitu  berupa kantong dari bahan plastik yang berisi air, dan plastik tersebut sangat banyak memiliki lubang, maka yang terjadi adalah air akan memancar sama kuat dari setiap lubang yang ada. Ia mampu menemukan bahwa ada sebuah gerakan ilmiah yang terjadi pada kondisi zat cair tersebut saat mengalami tekanan.

Berdasarkan eksperimen itu, ia pun menyimpulkannya dalam sebuah teori yang kemudian kita kenal sebagai hukum Pascal yang berbunyi :

Tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar.

Perbedaan tekanan karena perbedaan kenaikan zat cair dapat diformulasikan sebagai berikut :

ΔP = ρg ( ΔH)

Dimana berdasarkan sistem SI, maka :

• ΔP : tekanan hidrosatik dalam satuan Pascal (Pa)
• ρ : massa jenis zat cair (kg/m3)
• g : percepatan karena gravitasi (m/s2)
• Δh : ketinggian zat cair di atas titik pengukuran (m), atau perbedaan ketinggian antara 2 titik pada kolom yang berisi zat cair.

Lalu bagaimana dengan penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari? Berikut ini 5 contoh penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari :

1. Dongkrak hidrolik

Dongkrak hidrolik adalah jenis alat yang bekerja sesuai dengan prinsip hukum Pascal yang berguna untuk memperingan kerja. Dongkrak ini merupakan sistem 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.

PELAJARI:  Hidrolisis Adalah

Dongkrak hidrolik terdiri dari 2 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.

2. Pompa hidrolik

Pompa hidrolik menggunakan energi kinetik dari cairan yang dipompa pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk lain (energi tekan). Pompa ini berfungsi untuk mentransfer energi mekanik menjadi energi hidrolik.

Pompa hidrolik bekerja dengan cara menghisap oli dari tangki hidrolik dan mendorongnya kedalam sistem hidrolik dalam bentuk aliran. Aliran ini yang dimanfaatkan dengan cara merubahnya menjadi tekanan. Tekanan dihasilkan dengan cara menghambat aliran oli dalam sistem hidrolik.  Ada 2 macam peralatan yang biasanya digunakan dalam mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik yaitu motor hidrolik dan aktuator.

3. Press hidrolik

Berdasarkan hukum Pascal, alat press hidrolik menggunakan tekanan yang seluruh sistem tertutup adalah konstan. Salah satu bagian dari sistem itu adalah piston yang bertindak sebagai pompa, dengan kekuatan mekanik sederhana yang bekerja pada luas penampang kecil.

PELAJARI:  Manfaat Ilmu Biologi

Bagian lain adalah piston dengan luas yang lebih besar yang menghasilkan kekuatan mekanis yang lebih besar pula. Hanya memerlukan pipa berdiameter kecil yang lebih mudah dalam menolak tekanan jika pompa dipisahkan dari silinder tekan.

Ketika tekanan pada silinder tekan dilepaskan, cairan akan kembali ke reservoir, gaya dibuat dengan tekanan yang dikurangi menjadi lebih rendah. Piston utama tidak menarik kembali ke posisi aslinya kecuali sebuah mekanisme tambahan digunakan.

4. Rem hidrolik

Pada rem hidrolik terdapat pipa-pipa hidrolik yang berisi cairan berupa minyak rem. Pada ujung-ujung pipa ini terdapat piston penggerak yaitu piston pedal dan piston cakram. Pipa dan piston inilah yang memegang peranan penting dimana konsep dan strukturnya telah didesain sedemikian rupa sehingga sesuai dengan hukum Pascal, dengan tujuan menghasilkan daya cakram yang besar daripada penginjakan pedal rem.

Penyesuaian terhadap hukum Pascal yang dimaksud adalah dengan mendesain agar pipa pada pedal rem lebih kecil daripada pipa yang terhubung dengan piston cakram. Tekanan yang didapat dari pedal akan diteruskan ke segala arah di permukaan pipa termasuk ujung-ujung pipa yang terhubung dengan piston cakram. Saat pedal rem diinjak, pedal yang terhubung dengan booster rem akan mendorong piston pedal dalam sehingga minyak rem yang berada pada pipa akan mendapatkan tekanan.

PELAJARI:  Hubungan Ilmu Sosiologi dengan Ilmu Sosial Lainnya

Karena luas permukaan piston cakram lebih besar daripada piston pedal, maka gaya yang tadinya digunakan untuk menginjak pedal rem akan diteruskan ke piston cakram yang terhubung dengan kanvas rem dengan jauh lebih besar sehingga gaya untuk mencengkram cakram akan lebih besar pula.

Cakram yang bersinggungan dengan kanvas rem akan menghasilkan gaya gesek, maka dari itu cakram yang ikut berputar bersama roda. Semakin lama perputarannya maka akan semakin pelan, dan inilah yang disebut dengan proses pengereman.

Selain itu karena diameter dari cakram yang lebih lebar juga ikut membantu proses pengereman. Hal itulah yang menyebabkan sistem kerja rem cakram hidrolik lebih efektif daripada rem konvensional.

5. Tensimeter atau Sfigmomanometer

Cairan yang tekanannya akan diukur harus memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding cairan manometrik. Oleh karena itu pada alat pengukur tekanan darah dipilih air raksa sebagai cairan manometrik karena air raksa memiliki berat jenis yang lebih besar dibandingkan dengan berat jenis darah.

Dalam kasus alat pengukur tekanan darah yang menggunakan air raksa, berarti tekanan darah dapat diukur dengan menghitung berat jenis air raksa dikalikan dengan gravitasi dan ketinggian air raksa kemudian dikurangi dengan berat jenis darah dikalikan dengan gravitasi dan ketinggian darah.

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.