HUKUM PASCAL

Gambar 8. Sistem hidrolik

Perkembangan teknologi yang semakin maju saat ini, manusia banyak menciptakan alat-alat baru yang lebih efisien salah satunya adalah peralatan yang menggunakan prinsip hidrolik seperti yang terlihat pada gambar 8 di atas. Prinsip hidrolik memberikan keuntungan yang lebih besar karena dengan gaya gesek pada alat ini sangat kecil (hampir tidak ada) sehingga hampir tidak ada energi yang terbuang percuma.
Prinsip kerja sistem hidrolik pada dasarnya dikembangkan dari konsep hukum Pascal. Hukum Pascal pertama kali dikemukakan oleh Blaise Pascal (1623 – 1662) seorang fisikawan Perancis pada tahun 1653 yang berbunyi

“tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dan sama besar”

Secara matematis dapat ditulis
P₁ = P₂

Keterangan :
F₁ : gaya pada bidang 1
F₂ : gaya pada bidang 2
A₁ : luas permukaan bidang 1
A₂ : luas permukaan bidang 2
Berdasarkan persamaan di atas, dapat kita ketahui bahwa semakin besar luas penampang, maka gaya yang dihasilkan akan semakin besar. Sifat ini banyak dimanfaatkan untuk prinsip kerja alat hidrolik karena akan sangat menguntungkan apabila memberikan gaya yang kecil dapat menghasilkan gaya yang besar dengan mengubah luas penampangnya. Contoh yang penggunaan hukum Pascal ini adalah alat yang digunakan untuk mengangkat mobil seperti gambar berikut:

Gambar 9. Aplikasi hukum Pascal untuk alat pengangkat mobil
(sumber : Fundamentals of Physics)

Pada gambar 9 di atas, besarnya F₁ akan lebih kecil daripada berat mobil F₂ yang dikarenakan luas penampang 1 lebih kecil daripada luas penampang 2. Penerapan lain dari hukum pascal adalah dongkrak hidrolik, rem hidrolik, pintu bus hidrolik, dll.

Contoh soal
1. sebuah dongkrak hidrolik dengan luas penghisap kecil A₁ = 10 cm² dan luas penghisap besar 60 cm² digunakan untuk mengangkat beban 6.000 N. berapa gaya tekan yang harus diberikan pada penghisap kecil supaya beban tersebut terangkat?

PEMBAHASAN

erdasarkan soal dapat diketahui
A₁ = 10 cm²
A₂ = 60 cm²
F₂ = 6000 N
F₁ ... ?
Jawab:

Jadi untuk mengangkat benda yang beratnya 6000 N dengan menggunakan prinsip hukum pascal ukup mengeluarkan gaya sebesar 1000 N.
Jurus Jitu: Untuk menyelesaikan soal tipe perbandingan seperti hukum pascal seperti ini, satuan yang digunakan tidak harus dijadikan satuan SI cukup disamakan satuannya (dalam hal ini satuan yang digunakan sama-sama cm² tidak diubah menjadi m²)

2. perhatikan gambar berikut!

Penampang A memiliki diameter 2 cm sedangkan penampang B memiliki diameter 12 cm. Jika pada piston A di berikan gaya sebesar 10 N. tentukan berat beban maksimal yang mampu diangkat pada piston B !

PEMBAHASAN

Berdasarkan soal dapat diketahui
F_A = 10 N
d_A = 2 cm
d_B = 6 cm
F_B ... ?
Jawab
Perhatikan bentuk permukaan piston adalah lingkaran sehingga luas piston dapat ditentukan dengan persamaan
A = ¼ π d²
Maka persamaan hukum pascal dapat ditulis sebagai berikut!
 
Jadi berat beban maksimum yang mampu diangkat adalah 90 N

Bejana berhubungan

Gambar 6. Tukang bangunan menggunakan waterpass

Gambar di atas, menunjukkan seorang tukang sedang menggunakan waterpass untuk mengukur ketinggian dua bagian agar memiliki ketinggian yang sama. Waterpass pada dasarnya menggunakan salah satu sifat dari zat cair adalah memiliki bentuk yang berubah-ubah sesuai dengan wadahnya dan permukaannya selalu datar jika zat cair tersebut diam, selain itu bentuk waterpass yang berbentuk U juga menggunakan konsep bejana berhubungan.

Gambar 7. Bejana berhubungan

Gambar 7 di atas memperlihatkan ketika bejana berhubungan diisi oleh air, tampak permukaan air membentuk satu garis lurus dengan ketinggian yang sama, hal ini sesuai dengan hukum bejana berhubungan yakni sebagai berikut:

“jika bejana berhubungan diisi oleh zat cair yang sama, dalam keadaan seimbang permukaan zat cair dalam bejana-bejana itu terletak pada satu bidang datar”

Hukum bejana berhubungan tidak berlaku jika.

1. Tekanan di atas bejana tidak sama (salah satu bejana di tutup)
2. Diisi dua jenis atau lebih zat cair
3. Digoyang-goyangkan
4. Salah satu bejana merupakan pipa kapiler