Hukum Pascal: Pengertian, Bunyi, Rumus, Contoh Soal, Penerapan dan Manfaat

Hukum Pascal – Merupakan salah satu hukum yang ada dalam bidang ilmu fisika. Hukum ini ditemukan dan diberi nama oleh orang yang melakukan ekperimen dan penelitian yakni Blaise Pascal. Dia melakukan eksperimen tentang air dalam wadah dan menyatakan bahwa air akan keluar lebih deras dan mengalir lebih jauh lewat lubang pada wadah yang permukaan atasnya terbuka, dibandingkan dengan wadah yang permukaan atasnya ditutup. Hal ini terjadi karena tekanan air yang lebih besar terjadi pada wadah yang terbuka. Peristiwa ini juga dikenal dengan prinsip pascal.

Daftar isi

• A. Bunyi Hukum Pascal
• B. Rumus Hukum Pascal
• C. Contoh Soal Hukum Pascal
• D. Hukum Pascal Hidrolik
• E. Penerapan Hukum Pascal
  • 1. Dongkrak Hidrolik
  • 2. Rem Hidrolik
  • 3. Mesin Pengangkat Mobil Hidrolik
  • 4. Pompa Ban Hidrolik
  • 5. Mesin Press Hidrolik
  • 6. Alat Suntik
• F. Manfaat Hukum Pascal

Apa penyebab tekanan air pada wadah yang permukaan atasnya terbuka bisa lebih besar dibandingkan dengan wadah yang permukaan atasnya tertutup?


Penyebabnya adalah pada wadah tertutup hanya terdapat tekanan air yang bergantung dengan massa jenis air, kedalaman air dari permukaan, dan percepatan gravitasi.

Sedangkan pada wadah yang atasnya terbuka, selain dipengaruhi tekanan air, massa jenis air, kedalaman air dari permukaan, dan percepatan gravitasi, ada tekanan udara pada permukaan air yang menyebabkan air keluar lebih deras.

A. Bunyi Hukum Pascal

Hukum atau prinsip pascal berbunyi bahwa:

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

Hukum Pascal adalah bentuk penerapan dari sebuah konsep tekanan dalam suatu zat cair. Dalam kehidupan keseharian kita mungkin pernah menemui konsep pascal.

Salah satu contohnya saat anda mengganti ban mobil, tentu anda membutuhkan alat untuk mengangkat mobil dan alat tersebut adalah dongkrak hidrolik. Prinsip kerja dongkrak hidrolik ini adalah salah satu terapan dari Hukum Pascal.

Selain dongkrak, masih banyak alat khususnya di bidang otomotif yang menggunakan prinsip dan metode pascal yaitu; rem tangan hidrolik, dongkrak hidrolik, alat press hidrolik, tensimeter, dan rem piringan hidrolik.

B. Rumus Hukum Pascal

Formula prinsip pascal:

Persamaan rumus hukum pascal:

Jika saat itu yang dikatahui adalah Jari-jari bejana, maka rumus hukum pascal yang digunakan adalah:

Jika saat itu yang dikatahui adalah Diameter bejana, maka rumus hukum pascal yang digunakan adalah:

Keterangan:

• P = tekanan (N/m2 atau dn/cm2)
• F1 = gaya pada penampang 1 (N-newton)
• F2 = gaya pada penampang 2 (N-newton)
• A1 = luas penampang 1 (m2)
• A2 = luas penampang 2 (m2)
• D1 = diameter pada penampang 1 (m)
• D2 = diameter pada penampang 2 (m)
• R1 = jari-jari pada penampang 1 (m)
• R2 = jari-jari pada penampang 2 (m)

Satuan:

• 1 Pa = 1 N/m2 = 10-5 BAR = 0,99 X 10-5 atm = 0,752 x 10-2 mmHg atau torr = 0,145 x 10-3 lb/in2 (psi)
• 1 torr = 1  mmHg
• 1 atm = 1,013 x 105 N/m2

Rumus diatas didapatkan dari hasil ekperimen blaise pascal menggunakan bejana tertutup yang pada sisinya diberi pengisap dengan luas penampang berbeda,  didalam bejana diberi benda cair sebagai pengatur tekanan.

Dari rumus diatas dapat disimpulkan bahwa gaya F2 dipengaruhi oleh luas masing-masing permukaan bejana.

Semakin besar permukaan bejana, maka gaya yang diciptakan juga lebih besar. Berikut Majelisguru.com berikan contoh soal hukum pascal dan jawabannya untuk kamu.

C. Contoh Soal Hukum Pascal

Contoh Soal ke1:
Sebuah pompa hidrolik alat pengangkat mobil memakai luas penampang penghisap kecil 10 cm2 dan penghisap besar 50 cm2. Berapakah gaya yang harus diberikan sehingga bisa mengangkat sebuah mobil 20.000 N?

Diketahui:
A1 = 10 cm2
A2 = 50 cm2
F2 = 20.000 N

Ditanya:
F1 = ?

Jawab:





Jadi, gaya (F1) yang harus diberikan untuk dapat mengangkat mobil yang memiliki gaya 20.000N adalah 4.000N.

Contoh soal ke2:
Sebuah alat dongkrak hidrolik memiliki diameter penampang kecil sebesar 2 cm dan diameter penampang besar 4 cm. Jika dongkrak tersebut mau digukana untuk mengangkat motor yang beratnya mobil yang beratnya 10.000 newton. Berapakah gaya yang digunakan untuk mendongkrak mobil tersebut?

Diketahui:
D1 = 2 cm
A2 = 4 cm
F2 = 10.000 N

Ditanya:
F1 =…?

Jawab:




Masing-masing ruas bisa disederhanakan terlebih dahulu, sama-sama dibagi 4



jadi, gaya yang dibutuhkan untuk mendongkrak mobil sebesar 2.500 N.

D. Hukum Pascal Hidrolik

Blasie Pascal juga seorang fisikawan yang mendalami ilmu di bidang Hidrostatistika dan Hidrodinamika. Dia memutuskan cairan hidrolik sebagai prinsip kerja dan untuk pengganda gayanya pascal menggunakan cairan fluida.

Untuk membuktikan percobaan, diambillah tong berisi air dan ditaruh pada sebuah tempat yang memiliki ketinggian tertentu. Pada eksperimen ini dibuktikan bahwa:

Tekanan hidrostatis sama sekali tidak akan bergantung dan berpengaruh pada berat fluida, tetapi akan memiliki hubungan yang erat dengan batas ketinggian fluida.

Komponen yang tersedia dalam sistem hidrolik yaitu:

• Pompa berfungsi sebagai pengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik.
• Wadah berfungsi sebagai penampung volume fluida.
• Katup memiliki fungsi sebagai pengatur dan mengarahkan semua aliran fluida.
• Akuator adalah hasil akhir dari prinsip pascal, yakni mengubah energi fluida menjadi energi mekanik kembali.

Dalam hal ini pascal mampu membuktikan bahwa pemakaian fluida memiliki sifat incompressible yang bisa digunakan untuk mengirim gaya dari satu titik ke titik lainnya selama jalur yang dilewati fluida sama. Metode ini menghasilkan gaya output yang sangat besar, meskipun gaya yang digunakan sangatlah kecil.

E. Penerapan Hukum Pascal

Berikut ini adalah alat-alat dari penerapan prinsip pascal yang dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari.

1. Dongkrak Hidrolik

Dongkrak adalah alat yang sering digunakan untuk mengangkat mobil ketika hendak mengganti ban atau untuk mengangkat beban berat lainnya.

Alat ini memanfaatkan 2 buah silinder kecil dan besar, jika dongkrak hidrolik ini ditekan maka minyak yang ada dalam silinder kecil akan tertekan dan mengarah menuju silinder besar. Tekanan yang ada pada silinder besar ini dapat memicu terjadinya gaya yang dapat mengangkat benda berat.

Pada gambar dibawah ini ditunjukkan skema kerja dongkrak hidrolik yang terdiri dari:

• 2 bejana atau silinder kecil dan besar yang saling berhubungan dan terbuat dari bahan yang kuat seperti besi.
• Pompa atau penghisap kecil dan besar
• Minyak pengisi bejana

2. Rem Hidrolik

Rem cakram hidrolik juga menerapkan hukum pascal untuk dapat menghentikan laju mobil dengan mudah. Cukup dengan memberikan gaya kecil untuk mengurangi laju kendaraan, gaya tersebut akan diteruskan oleh minyak (fluida) lewat pipa penghubung (piston) sehingga memberikan tekanan pada minyak didalamnya.

Tekanan pada minyak ini kemudian akan direspon kedua piston yang bekerja sebagai pengatur, dan menggeser piringan logam sehingga dapat menghentikan putaran roda kerena adanya gesekan pada piringan cakram.

3. Mesin Pengangkat Mobil Hidrolik

Mesin ini bisa kamu temukan di tempat pencucian mobil untuk mengangkat mobil dan memudahkan pencucian mobil. Penerapan hukum pascal pada mesin pengangkat mobil hidrolik ini memiliki cara kerja yang sama dengan dongkrak hidrolik.

4. Pompa Ban Hidrolik

Tahukah kamu kalau ada dua jenis pompa ban sepeda yakni pompa ban biasa dan pompa ban hidrolik. Akan terasa lebih ringan memompa ban dengan menggunakan pompa hidrolik dibanding pompa tanpa hidrolik, karena dengan hidrolik hanya dibutuhkan sedikit tenaga saat memompa.

Kenapa begitu? Pompa hidrolik menggunakan energi kinetik yang berasal dari cairan, cairan tersebut akan dipompa ke sebuah kolom sehingga tekanan ini menghasilkan energi tekan. Pompa hidrolik memilikikemampuan untuk memindahkan energi mekanik dan mengubahnya menjad energi hidrolik.

5. Mesin Press Hidrolik

Alat selanjutnya yang menerapkan hukum pascal adalah mesin press hidrolik. Mesin ini memiliki beberapa sistem tertutup berupa piston yang befungsi sebagai pompa.

Cara kerjanya yaitu pompa menekan penghisap kecil sehingga menghasilkan gaya tekan, kemudian penghisap besar bergerak ke atas dan mendorong  (press) benda sehingga benda akan ter-press.

6. Alat Suntik

Walaupun terkesan sederhana, ternyata alat suntik juga menerapkan prinsip hukum pascal. Agar cairan dalam suntikan dapat keluar dan masuk kedalam tubuh, dibutuhkan gaya tekan untuk memompa cairan agar mudah masuk kedalam tubuh. Jadi kalau lihat alat suntik jangan takut, ingat aja prinsip pascal dan rumusnya.

F. Manfaat Hukum Pascal

Telah di bahas diatas bahwa alat-alat yang menerapkan prinsip hukum pascal dapat memudahkan pekerjaan manusia dalam kehidupan sehari-hari. selain itu, apa saja manfaat hukum pascal? Berikut adalah 4 manfaat tersebut:

1. Memudahkan kegiatan manusia terutama yang berhubungan dengan benda-benda yang memiliki beban berat.
2. Mempermudah kegiatan produksi industri yang ada di dunia.
3. Bisa dikombinasikan dengan banyak teknologi dan kebutuhan.
4. Alat-alat yang memakai prinsip hukum pascal memiliki potensi untuk terus dikembangkan.

Itu dia bunyi hukum pascal, rumus dan contoh soal serta penerapan hukum pascal dalam kehidupan sehari-hari. Semoga artikel ini dapat menambah wawasan dan pengetahuan kita tentang hukum pascal, dan membantu kita dalam menyelesaikan soal-soal fisika terkait hukum pascal.

Share :