Hukum Pascal

Posted on

Pengertian dan Bunyi hukum Pascal ☑️ dilengkapi dengan Prinsip, Rumus (persamaan), Contoh Soal dan Penerapan hukum Pascal ☑️

Melanjutkan artikel sebelumnya mengenai hukum Ohm dan juga hukum Kirchhoff, kali ini kami akan ulas secara detail hukum dalam ilmu elektro lainnya yaitu hukum Pascal.

Hukum paskal merupakan salah satu hukum dalam bidang keilmuan Fisika yang sering dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari, termasuk dalam fluida statis, Untuk penjelasan lebih lengkap mengenai pengertian, bunyi dan rumusnya, perhatikan penjelasan berikut.

Pengertian Hukum Pascal

hukum pascal
Via : www.tec-science.com

Pengertian Hukum Pascal adalah hukum yang berisi ketetapan prinsip prinsip fluida statis (tidak bergerak). Ketika ada tekanan eksternal yang diberikan pada sistem fluida tertutup, tekanan tersebut akan diteruskan ke berbagai arah sama besar dan terus meningkat sebanding dengan besarnya tekanan dari luar yang diberikan.

Pada tahun 1653, filsuf dan ilmuwan Prancis Blaise Pascal merilis hasil risetnya mengenai ‘Kesetimbangan Cairan’ yang berisi prinsip prinsip fluida statis.

Fluida statis adalah fluida yang tidak bergerak. Ketika fluida tidak mengalir, maka fluida tersebut sedang dalam kesetimbangan statis. Dalam kondisi ini, gaya total pada setiap bagian fluida harus bernilai nol.

Dalam penelitian tersebut, Pascal memberikan kesimpulan bahwa perubahan tekanan yang diterapkan pada fluida tertutup diteruskan tanpa berkurang ke seluruh fluida dan ke dinding wadah cairan.

Selain itu, kesimpulan yang lainnya juga diperoleh bahwa tekanan total dalam fluida adalah jumlah dari tekanan dari sumber yang berbeda. Teori inilah yang membuktikan eksperiman Pascal mengenai dasar Hidrolika.

Contoh alat yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum pascal dalam kehidupan sehari hari adalah Hidrometer, Jembatan Ponton, dan alat alat yang memanfaatkan sistem hidrolik seperti pompa hidrolik, rem cakram hidrolik, maupun dongkrak hidrolik.

Bunyi Hukum Pascal

“Bunyi hukum Pascal menyatakan Sebuah tekanan statis eksternal yang diberikan pada sistem fluida yang tertutup akan diteruskan (ditransmisikan) secara merata (sama besar) ke segala arah.”

Dalam kondisi fluida tertutup, sifat atom pada fluida dapat bergerak bebas, atom atom tersebut mengirimkan tekanan ke semua bagian fluida dan dinding wadah, sehingga setiap perubahan tekanan yang ada didalamnya ditransmisikan tanpa berkurang sedikitpun.

Prinsip pada bunyi hukum tersebut berlaku untuk perubahan tekanan, sebagai contoh kita tempatkan air kedalam wadah berbentuk silinder dengan tinggi (H) dan luas penampang (A) yang memiliki piston bergerak bermassa. (perhatikan gambar dibawah ini ).

gambar ilustrasi hukum pascal
Via : opentextbc.ca

Ketika kita menambahkan berat (Mg) pada bagian atas piston, maka tekanan dibagian atas akan meningkat sebesar Mg/A. Hal ini karena beban berat tambahan juga berlaku di atas area tutup A. Ilustrasinya bisa anda lihat pada contoh gambar diatas.

Dari gambar ilustrasi penerapan hukum pascal diatas dapat dilihat bahwa tekanan dalam fluida berubah ketika fluida dikompresi. (a) Tekanan pada lapisan atas fluida berbeda dengan tekanan pada lapisan bawah. (b) Peningkatan tekanan dengan menambahkan berat pada piston bernilai sama sebar.

Rumus Hukum Pascal

rumus hukum pascal
Rumus hukum Pascal Via : slideshare.net

Rumus hukum pascal adalah “[F = P.A] , [P = F/A] , dan [A = F/ P]” dimana F adalah gaya yang diterapkan, P adalah tekanan yang ditransmisikan, dan A adalah luas penampang.

Mempelajari tentang Hukum Pascal kurang lengkap jika tidak membahas rumus dan persamaannya. Dalam hukum Pascal dinyatakan bahwa tekanan Piston 1 (piston yang ada di sebelah kiri) sama dengan piston 2 (piston yang ada di sebelah kanan). Secara matematis dapat dinyatakan dengan: P1 = P2 atau Pkeluar = Pmasuk

Sesuai dengan bunyi hukumnya dimana hukum ini berkaitan dengan tekanan pada sistem fluida tertutup. Sementara, tekanan ini didapatkan dari gaya yang dibagi dengan besar luas penampang (P = F/A). Dari persamaan tersebut, maka diperoleh persamaan hukum pascal:

P1 = P2  = rumus hukum pascal

Dimana:

P= tekanan (pascal)

F = gaya (N)

A = luas permukaan penampang (m2)

Rumus Jauhnya Gerak Hukum Pascal :

Dari penerapan hukum Pascal pada mekanisme hidrolik, cairan tidak bisa keluar ataupun ditambahkan dari sistem yang tertutup. Karena itu, volume cairan di bagian sebelah kiri yang terdorong kemudian mendorong piston yang ada di sebelah kanan ke atas.

Piston dari sebelah kiri kemudian bergerak sejauh h1 ke bawah sementara piston yang ada di sebelah kanan bergerak sejauh h2 ke atas. Maka jika menurut pada bunyi Hukum Pascal, didapatkan rumus:

A1h1 = A2h2

Turunan Rumus Hukum Pascal :

turunan rumus pascal
Via : Byjus.com

Hukum pascal berbunyi tekanan dalam fluida yang diam/ statis adalah sama di semua titik asalkan berada pada ketinggian yang sama. Fakta ini dapat ditunjukkan secara langsung.

Gambar di atas menunjukkan sebuah elemen di bagian dalam fluida yang diam. Elemen AEC-BDF ini berbentuk prisma siku-siku. Dalam prinsip ini, elemen prismatik sangat kecil.

Karena itu, setiap bagiannya dapat dianggap pada kedalaman yang sama dari permukaan cairan dan karenanya, pada semua titik ini, efek gravitasinya sama. Dari situ kita dapatkan persamaan turunan rumus berikut ini :

Perhatikan Gambar elemen bagian dalam fluida diatas!

# Misalkan ad, bd, dan cd masing-masing adalah luas penampang ABFE, ABDC, dan CDFE.

# Maka P1, P2, dan P3 menjadi tekanan pada permukaan ABFE, ABDC, dan CDFE.

# Kita buat permisalan P1 memberikan gaya F1 pada permukaan ABFE, P2 memberikan gaya F2 pada permukaan ABDC, dan P3 memberikan gaya F3 pada permukaan CDFE.

# Maka Gaya pada F1, F2, dan F3 adalah :

  • F1 = P1 × area of ABFE = P1 ad
  • F2 = P2 × area of ABDC = P2 bd
  • F3 = P3 × area of CDFE = P3 cd

paskal

# Gaya total pada prisma akan menjadi nol karena prisma berada dalam kesetimbangan, sehingga didapatkan persamaan :

F1 sin θ = F2
F1 cos θ = F3

# Dari kedua persamaan diatas didapatkan hasil rumus :

P1 = P2 and P1 = P3

∴ P1= P2= P3

Contoh Soal Hukum Pascal

Setelah mengetahui teori, bunyi dan rumus-rumus persamaan pada Hukum Pascal, selanjutnya rumus tersebut sudah bisa diaplikasikan untuk mengerjakan soal berkaitan dengan Hukum Pascal. Berikut adalah beberapa contoh soal hukum pascal yang bisa menjadi referensi.

a. Sebuah alat pompa hidrolik dengan bentuk silinder memiliki jari-jari masing-masing 4cm dan 20cm. apabila pengisap kecil diberikan tekanan gaya sebesar 200N, berapa besar gaya pada penghisap besar?

Pembahasan :

A1 = 4 x 10-4m2

A2 = 0,1 m2

F2 = 104 N

Jadi, gaya yang harus diberikan untuk penghisap kecil tersebut adalah sebesar 80N

b. Sebuah dongkrak hidrolik memiliki pengisap dengan masing masing luas A1 = 15 cm² dan A2 = 600 cm². Jika pada pengisap kecil diberikan gaya (F1) sebesar 500 Newton, berapakah berat beban yang sanggup diangkat oleh dongrak tersebut ?

Pembahasan :

F1/F2 = A1/A2

500 N/ F2 = 15 cm²/600 cm²

F2 = ( 500 x 600) / 15

F2 = 20.000 N

c. Dua buah piston lift pada dongkrak hidrolik mempunyai diameter 60 cm dan 5 cm. Berapakah gaya yang diberikan oleh piston yang lebih besar ketika 50 N ditempatkan pada piston yang lebih kecil?

Pembahasan :

# Jari jari piston :

r = D/2

# Area piston kecil :

#Area piston besar :

Jadi dengan dengan gaya 50 N, Dongkrat dapat mengangkat beban gaya sebesar 7200 N.

d. Sebuah tekanan sebesar 2000 Pa ditransmisikan ke seluruh kolom cairan yang diterapkan pada piston. Jika piston memiliki luas 0,1 m2, berapakah gaya yang diberikan?

Pembahasan :

F = PA

P = 2000 Pa = N/m2

A = 0,1 m2

Subtitusikan nilai, sehingga diperoleh F = 200 N

e. Soal PR : Sebuah mobil akan diangkat dengan alat dongkrak hidrolik. Apabila pipa besar memiliki jari-jari sebesar 21cm dan pipa kecil memiliki jari-jari sebesar 2cm, maka berapakah gaya yang harus diberikan pada pipa yang berukuran kecil apabila mobil tersebut memiliki berat sebesar 15.000N?

Setelah mempelajari beberapa contoh soal perhitungan hukum pascal diatas, Silahkan teman teman kerjakan soal PR ini dan jawab pada kolom komentar jika sudah mengetahui hasilnya :)).

Penerapan Hukum Pascal

Penemuan hukum Pascal ini bukan tanpa sebab, karena saat ditemukan pun Blaise Pascal mengamati dari fenomena yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Maka dari itu, hukum Pascal ini juga bekerja dan diterapkan dalam kehidupan sehari-hari.

Contoh penerapan hukum pascal dalam kehidupan sehari hari bisa kita lihat pada Dongkrak hidroli, Pompa Hidrolik, Mesin press kapas, dan juga Rem hidrolik.

Hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari diterapkan untuk memudahkan pekerjaan yang dilakukan oleh manusia. Berikut adalah beberapa penerapan kehidupan sehari-hari yang memanfaatkan prinsip kerja Hukum Paskal :

  • Dongkrak Hidrolik

dongkrak hidrolik

Contoh penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari yang pertama adalah pada dongkrak hidrolik. Dongkrak hidrolik ini adalah alat yang digunakan untuk mengangkat mobil saat akan mengganti bannya. Prinsip kerja alat ini adalah dengan menggunakan dua buah silinder berbeda ukuran, yaitu besar dan kecil.

Cara kerjanya, saat dongkrak ini ditekan, minyak pada silinder kecil tertekan dan mengalir ke silinder besar. Gerakan tersebut kemudian menimbulkan gaya yang mampu mengangkat beban.

  • Pompa Hidrolik

pompa hidrolik

Contoh selanjutnya penerapan dari Hukum Pascal ini ada pada pompa hidrolik. Sebenarnya selain pompa hidrolik, pompa sepeda biasa juga menerapkan hukum Pascal. Bedanya, jika menggunakan pompa hidrolik, tenaga yang dibutuhkan jauh lebih kecil.

  • Rem Hidrolik

rem hidrolik

Dalam industri otomotif khususnya kendaraan roda 4, rem hidrolik pada roda tersebut bekerja menggunakan prinsip hukum paskal.

Ketika kita memberikan sedikit gaya pada pedal rem dengan kaki kita, piston master akan bergerak di dalam master silinder, dan tekanan yang dihasilkan akan ditransmisikan melalui minyak rem untuk bekerja pada piston dengan area permukaan yang lebih besar.

Keuntungan dari sistem pengeriman hidrolik ini adalah bahwa tekanan yang diatur melalui pedal ditransmisikan secara merata ke semua silinder yang terpasang pada keempat roda mobil.

  • Mesin Press Kapas

mesin press kapas

Mesin pengepress kapas juga bekerja berdasarkan prinsip kerja hukum Pascal. Cara kerjanya, saat ada gaya tekan yang dihasilkan oleh mesin, gaya tekan tersebut kemudian menekan penghisap kecil yang menyebabkan penghisap besar bergerak ke arah atas untuk mendorong kapas hingga kapas menjadi padat.

  • Sistem Hidrolik Pesawat

hidrolik pesawat

Sistem hidrolik pada pesawat terbang terdiri dari tiga komponen mekanis dan cairan hidrolik. Bahkan sejumlah kecil cairan hidrolik membantu dalam mentransmisikan sejumlah besar kekuatan tekanan.

Cairan hidrolik yang bersentuhan dengan silinder/piston berada pada tekanan yang berbeda. Sehingga minyak yang berada pada tekanan yang relatif lebih tinggi dapat dipompa ke kedua sisi kepala piston. Katup pemilih membantu dalam mengendalikan arah cairan. Lebih jelasnya silahkan lihat pada gambar ilustrasi diatas.

Itu tadi adalah penjelasan singkat tentang hukum Pascal, mulai dari bunyi hukum Pascal, prinsip kerja, rumus, contoh soal dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Dengan penjelasan dari wiki elektronika di atas kini Anda jadi lebih memahami tentang hukum Paskal ini bukan?

5/5 - (1 vote)
Keyword :

bunyi hukum pascal

Related posts:
Gravatar Image
Mahasiswa telat lulus yang lagi hobi mempelajari Ilmu Elektronika!

2 comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *