Hello Cerdikawan! Kembali lagi dengan Materi Fisika dan kali ini kita akan membahas tentang Hukum Pascal. Cerdikawan ada yang punya PR tentang Hukum Pascal? Atau tadi belum begitu jelas dengan pemaparan dari guru di sekolah? Pilihan yang tepat jika Cerdikawan mengunjungi situs ini, karena kita akan coba membahasnya secara lebih jelas disini.

Pengertian Hukum Pascal

Hukum Pascal yaitu hukum yang menyatakan bahwa tekanan pada zat cair di dalam sebuah ruang tertutup akan diteruskan ke semua arah dengan sama besar dan sama rata. Bunyi Hukum Pascal itu sendiri adalah “tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar”.

Penemu Hukum Pascal ini adalah seorang ilmuwan Fisika yang berasal dari Prancis bernama Blaise Pascal. Sebagai tanda penghormatan karena telah menemukan hukum tersebut, sehingga hukum tersebut memakai nama dirinya.

Rumus Hukum Pascal

Medium dari Hukum Pascal adalah zat cair, sehingga dapat dijelaskan dengan meneliti zat cair di dalam suatu bejana berhubungan. Jika pada pengisap I diberi gaya tekan F1 maka tekanan yang didapat akan diteruskan ke pengisap II dengan sama besar, sehingga berlaku rumus sebagai berikut :

P1 = P1
F1 / A1 = F2 / A2

Keterangan :

  • F1 = gaya di penampang I (N)
  • F2 = gaya di penampang II (N)
  • A1 = luas penampang I (m2)
  • A2 = luas penampang II (m2)

Dengan rumus di atas gaya F2 dipengaruhi oleh masing – masing permukaan bejana. Sehingga diperoleh kesimpulan bahwa jika permukaan bejana lebih besar, maka gaya yang didapatkan juga akan lebih besar.

Penerapan Hukum Pascal

Hukum Pascal digunakan pada berbagai alat untuk mempermudah pekerjaan manusia. Berikut alat – alat yang bekerja menggunakan prinsip hukum pascal, yaitu :

1. Pengungkit Hidrolik

Pada pengungkit hidrolik sedikit gaya masuk yang diberikan dan dipakai untuk menghasilkan gaya yang keluar lebih besar dengan cara membuat luasan piston bagian luar lebih besar daripada luasan piston bagian dalam.

Dengan cara kerja hukum pascal, keuntungan mekanis yang dihasilkan akan berlipat ganda tergantung rasio perbedaan luasan piston. Misalnya jika luasan piston luar 20 kali lebih besar daripada piston bagian dalam, maka gaya yang keluar dikalikan dengan faktor 20, sehingga jika gaya yang diberikan setara dengan 100 kg, maka bisa mengangkat mobil hingga seberat 2000 kg atau 2 ton.

Berikut gambar dari pengungkit hidrolik :

hukum pascal

2. Pompa Sepeda

Pompa sepeda ada 2 jenis, yaitu pompa biasa dan pompa sepeda hidrolik. Untuk memompa ban sepeda akan lebih mudah menggunakan pompa sepeda hidrolik karena hanya membutuhkan sedikit tenaga akibat penerapan hukum pascal.

Pompa hidrolik memakai kinetik energi dan cairan yang dipompakan pada suatu kolom dan energi itu diberikan tekanan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk lain (energi tekan).

Pompa ini bekerja dengan cara menghisap oli yang asalnya dari tangki hidrolik dan mendorongnya ke dalam sistem hidrolik berupa aliran. Nah, aliran ini yang nantinya akan diubah menjadi tekanan.

hukum pascal

3. Mesin Pengepres Kapas

Mesin pengepres kapas (kempa) menggunakan hukum pascal untuk mendapatkan ukuran yang cocok disimpan dan disebarluaskan. Cara kerja mesin tersebut adalah gaya tekan yang didapatkan oleh pompa yang menekan pengisap kecil, hingga penghisap besar bergerak ke atas dan mendorong kapas, hingga kapas akan mampat.

Berikut contoh gambarnya :

hukum pascal

4. Rem Cakram Hidrolik

Rem cakram menggunakan fluida minyak. Cara kerjanya adalah pada saat kaki menginjak pedal rem, piston (pipa penghubung) akan memberi tekanan pada minyak yang ada di dalamnya. Tekanan tersebut akan diteruskan pada kedua piston keluaran yang fungsinya sebagai pengatur rem.

Rem ini yang akan menjepit piringan logam yang mengakibatkan dapat timbul gesekan pada piringan yang melawan arah gerak piringan sehingga putaran roda berhenti. Pada saat piston pertama (A1) ditekan, maka permukaan piston kedua (A2) akan naik.

Untuk lebih jelasnya, berikut gambar dari cara kerja rem cakram hidrolik :

hukum pascal

Berdasarkan hukum pascal, dapat dihasilkan keterkaitan volume minyak yang didesak sama dengan volume minyak yang naik. Jika volume minyak yang didesak (V1) sama dengan A1h1 dan volume minyak naik (V2) sama dengan A2h2, maka diperoleh penurunan rumus hukum pascal berikut :

V1 = V2
A1h1 = A2h2h2

A1 / A2 = h1 / h2

Keterangan :

  • h1 = tinggi fluida di piston pertama
  • h2 = tinggi fluida di piston kedua
  • A1 = luas penampang piston pertama
  • A2 = luas penampang piston kedua

Contoh Soal Hukum Pascal

  1. Suatu alat pengangkat hidrolik mobil memiliki perbandingan luas penampang kecil dan penampang besar yaitu 1 : 5. Jika alat itu dipakai untuk mengangkat mobil pertama yang beratnya 5000 Newton, berapa gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat mobil?

    Penyelesaian :
    Diketahui :
    A1 = 1
    A2 = 5
    F2 = 5000 N
    Ditanya : F1?

    Jawab :
    F1/A1 = F2/A2
    F1 / 1 = 5000 / 5
    F1 = 1000 N
    Jadi gaya yang dibutuhkan untuk dapat mengangkat mobil dengan berat 5000 N adalah 1000 N.
  2. Sebuah pengungkit hidrolik dipakai untuk mengangkat mobil. Udara bertekanan tinggi dipakai untuk menekan piston kecil yang mempunyai jari – jari 5 cm. Tekanan yang diterima kemudian diteruskan oleh cairan di dalam sistem tertutup ke piston besar yang memiliki jari – jari 15 cm. Berapa besar gaya yang harus diberikan udara bertekanan tinggi untuk mengangkat mobil yang mempunyai berat sebesar 13.300 N? Berapa tekanan yang dihasilkan oleh udara bertekanan tinggi?

    Penyelesaian :
    Rumus F2/A2 = F1A1
    Nilai gaya yang diperlukan F1 = (A1/A2)F2
    Sehingga diperoleh hasil :

    Banyaknya tekanan udara yang dibutuhkan sebesar :

    Tekanan yang diperlukan besarnya hampir dua kali besar tekanan atmosfer.
  3. Sebuah pengungkit hidrolik memiliki piston masuk dengan diameter 1 cm dan silinder luar berdiameter 6 cm. Tentukan gaya yang dikeluarkan silinder luar saat diberikan gaya sebesar 10 N pada silinder masuk. Jika piston masuk bergerak sejauh 4 cm, seberapa jauh piston luar bergerak ?

    Penyelesaian :
    Rumus F2/A2 = F1A1
    Gaya yang dihasilkan F2 = (A1/A2)F1
    Besar gaya yang dihasilkan sebesar :

    Jarak gerakan piston luar sebesar :

    Kesimpulannya adalah piston luar bergerak sejauh 1/36 dibandingkan piston masuk.

Demikian penjelasan mengenai pengertian hukum pascal, rumus, penerapan pada alat – alat yang dekat dengan kita sehari – hari, dan beberapa contoh soal. Semoga materi ini dapat bermanfaat bagi Cerdikawan semua, dapat lebih mudah memahami, dan menerapkannya.

Yang terpenting dari belajar hukum pascal adalah pahami dahulu cara kerjanya, sehingga Cerdikawan akan lebih mudah untuk menghitungnya dengan rumus turunan hukum pascal sekalipun. Selamat belajar dan terus semangat ya!

Baca juga :
1. Penjelasan Gerak Parabola dan Contoh
2. Rumus dan Sifat Gelombang Elektromagnetik