TEORI
HUKUM PASCAL
Ketika
belajar fluida berupa air, kita mengenal bahwa salah satu sifat dari
partikel-partikel zat cair adalah senantiasa bergerak bebas. Perhatikan gambar
di samping. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa ketika pengisap pada pompa
paskal diberi tekanan, air akan memancar keluar dari setiap lubang di
sekeliling bola pascal ke segala arah dengan kekuatan yang sama. Percobaan
seperti gambar tersebut pertama kali dilakukan oleh seorang ilmuwa kelahiran Clemont-Ferrant
bernama Blaise Pascal. Berdasarkan percobaan tersebut ia kemudian pada
tahun 1652 mengeluarkan sebuah hukum yang disebut hukum pascal. Hukum ini
berbunyi
“Gaya yang bekerja pada zat cair dalam ruang tertutup,
tekanannya aka diteruskan oleh zat cair itu ke segalah arah dan sama besar.”
PERSAMAAN
HUKUM PASCAL
Jika suatu fluida yang dilengkapi dengan sebuah
penghisap yang dapat bergerak maka tekanan di suatu titik tertentu tidak hanya
ditentukan oleh berat fluida di atas permukaan air tetapi juga oleh gaya yang
dikerahkan oleh penghisap. Berikut ini adalah gambar fluida yang dilengkapi
oleh dua penghisap dengan luas penampang berbeda. Penghisap pertama memiliki
luas penampang yang kecil (diameter kecil) dan penghisap yang kedua memiliki
luas penampang yang besar (diameter besar)
Gambar 1: Fluida yang Dilengkapi Penghisap dengan Luas
Permukaan Berbeda
Sesuai dengan hukum Pascal bahwa
tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan sama
besar ke segala arah, maka tekanan yang masuk pada penghisap pertama sama
dengan tekanan pada penghisap kedua.
Tekanan dalam fluida dapat dirumuskan dengan persamaan
di bawah ini.
P = F : A
sehingga persamaan hukum Pascal bisa ditulis sebagai
berikut.
P1 = P2
F1 : A1 = F2
: A2
dengan P = tekanan (pascal), F = gaya (newton), dan A
= luas permukaan penampang (m2).
Ada berbagai macam satuan tekanan. Satuan SI untuk
tekanan adalah newton per meter persegi (N/m2) yang dinamakan pascal (Pa). Satu
pascal sama dengan satu newton per meter persegi. Dalam sistem satuan Amerika
sehari-hari, tekanan biasanya diberikan dalam satuan pound per inci persegi
(lb/in2). Satuan tekanan lain yang biasa digunakan adalah atmosfer (atm) yang
mendekati tekanan udara pada ketinggian laut. Satu atmosfer didefisinikan
sebagai 101,325 kilopascal yang hampir sama dengan 14,70 lb/in2. Selain itu,
masih ada beberapa satuan lain diantaranya cmHg, mmHg, dan milibar (mb).
1 mb = 0.01
bar
1 bar = 105
Pa
1 atm = 76
cm Hg = 1,01 x 105 Pa= 0,01 bar
1 atm =
101,325 kPa = 14,70 lb/in2
Untuk menghormati Torricelli,
fisikawan Italia penemu barometer (alat pengukur tekanan), ditetapkan satuan
dalam torr, dimana 1 torr = 1 mmHg (Tipler, 1998).
Dari hukum Pascal diketahui bahwa dengan memberikan
gaya yang kecil pada penghisap dengan luas penampang kecil dapat menghasilkan
gaya yang besar pada penghisap dengan luas penampang yang besar, Prinsip inilah
yang dimanfaatkan pada peralatan teknik yang banyak dimanfaatkan manusia dalam
kehidupan misalnya dongkrak hidraulik, rem hidraulik, dan pompa hidraulik.
Menurut Hukum
Pascal, tekanan zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan
ke segala
 |
arah dengan sama rata. Untuk mengetahui mengapa
gaya yang kecil dapat mengangkat beban yang besar dapat dijelaskan sebagai
berikut.
Ketika pengisap kecil kita dorong
maka pengisap tersebut diberikan gaya sebesar F1
terhadap luas bidang A1, akibatnya timbul tekanan
sebesar p1. Menurut Pascal, tekanan ini akan diteruskan
ke segala arah dengan sama rata sehingga tekanan akan diteruskan ke
pengisap besar dengan sama besar. Dengan demikian, pada pengisap yang
besar pun terjadi tekanan yang besarnya sama dengan p1.
Tekanan ini menimbulkan gaya pada luas bidang tekan pengisap kedua (A2)
sebesar F2 sehingga kamu dapat menuliskan
persamaan sebagai berikut.
Jadi, gaya yang ditimbulkan pada pengisap
besar adalah:
Dari Persamaan (11–7), dapat
disimpulkan bahwa untuk mendapatkan efek gaya yang besar dari gaya yang
kecil, makaluas penampangnya harus diperbesar. Inilah prinsip
kerja sederhana dari alat teknik pengangkat mobil yang disebut pompa
hidrolik.
CONTOH
PENERAPAN HUKUM PASKAL
Dalam kehidupan sehari-hari, banyak
aplikasi dari hukum pascal salah satunya adalah pada pembuatan dongkrak
hidrolik maupun pompa hidrolik. Untuk lebih memahami aplikasi hukum pascal pada
alat ini sobat bisa menyimak gambar di bawah ini
 |
 |
Pada gambar tersebut terdapat 2 buah bejana berisi zat cair yang saling berhubungan dengan luas penampang yang berbeda-beda. Jika pada bejana I mendapat gaya sebesar F1, tekanan permukaan pada tabung tersebut adalah P = F1/A1. Berdasarkan prinsip hukum pascal, maka tekanan pada zat cair tersebut akan diteruskan ke segala arah. Akibatnya, pada penghisap 2 akan bekerja gaya ke atas yang besarnya sama yaitu P. Tekanan tersebut nilainya sama dengan gaya oleh pada pengisap 2 (F2) dibagi dengan penampang alas tabung 2 (A2). Berlaku
Keterangan
F1 = gaya pada tabung pertama
F1 = gaya pada tabung pertama
F2 = gaya pada tabung kedua
A1 = luas penampang tabung pertama
A2 = luas penampang tabung kedua
Terdiri atas
tiga (3) prinsip dalam penerapan hukum pascal yaitu:
1.
Prinsip
Kerja Dongkrak Hidraulik
Prinsip kerja dongkrak hidraulik adalah dengan memanfaatkan hukum Pascal.
Dongkrak hidraulik terdiri dari dua tabung yang berhubungan yang memiliki
diameter yang berbeda ukurannya. Masing- masig ditutup dan diisi air. Mobil
diletakkan di atas tutup tabung yang berdiameter besar. Jika kita memberikan
gaya yang kecil pada tabung yang berdiameter kecil, tekanan akan disebarkan
secara merata ke segala arah termasuk ke tabung besar tempat diletakkan mobil
(Anonim,2009a). Jika gaya F1 diberikan pada penghisap yang kecil, tekanan dalam
cairan akan bertambah dengan F1/A1. Gaya ke atas yang diberikan oleh cairan
pada penghisap yang lebih besar adalah penambahan tekanan ini kali luas A2.
Jika gaya ini disebut F2, didapatkan
F2 = (F :
A1) x A2
Jika A2 jauh lebih besar dari A1, sebuah gaya yang lebih kecil (F1) dapat
digunakan untuk menghasilkan gaya yang jauh lebih besar (F2) untuk mengangkat
sebuah beban yang ditempatkan di penghisap yang lebih besar.
Berikut ini
contoh perhitungan tekanan pada sebuah dongkrak hidraulik. Misalnya, sebuah
dongkrak hidraulik mempunyai dua buah penghisap dengan luas penampang melintang
A1 = 5,0 cm2 dan luas penampang melintang A2 = 200 cm2. Bila diberikan suatu
gaya F1 sebesar 200 newton, pada penghisap dengan luas penampang A2 akan
dihasilkan gaya F2 = (F1 : A1) x A2 = (200 : 5) x 200 = 8000 newton.
2.
Prinsip
Kerja Rem Hidraulik
Dasar kerja pengereman adalah pemanfaatan gaya gesek dan hukum Pascal.
Tenaga gerak kendaraan akan dilawan oleh tenaga gesek ini sehingga kendaraan
dapat berhenti. Rem hidraulik paling banyak digunakan pada mobil-mobil
penumpang dan truk ringan. Rem hidraulik memakai prinsip hukum Pascal dengan
tekanan pada piston kecil akan diteruskan pada piston besar yang menahan gerak
cakram. Cairan dalam piston bisa diganti apa saja. Pada rem hidraulik biasa dipakai
minyak rem karena dengan minyak bisa sekaligus berfungsi melumasi piston
sehingga tidak macet (segera kembali ke posisi semula jika rem dilepaskan).
Bila dipakai air, dikhawatirkan akan terjadi perkaratan.
 |
3.
Prinsip
Kerja Pompa Hidraulik
Dalam menjalankan suatu sistem tertentu atau untuk membantu operasional
dari sebuah sistem, tidak jarang kita menggunakan rangkaian hidraulik. Sebagai
contoh, untuk mengangkat satu rangkaian kontainer yang memiliki beban
beribu–ribu ton, untuk memermudah itu digunakanlah sistem hidraulik.
Sistem
hidraulik adalah teknologi yang memanfaatkan zat cair, biasanya oli, untuk
melakukan suatu gerakan segaris atau putaran. Sistem ini bekerja berdasarkan
prinsip Pascal, yaitu jika suatu zat cair dikenakan tekanan, tekanan itu akan
merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya.
Prinsip dalam rangkaian hidraulik adalah menggunakan fluida kerja berupa zat
cair yang dipindahkan dengan pompa hidraulik untuk menjalankan suatu sistem
tertentu.
Pompa hidraulik menggunakan kinetik energi dari cairan yang dipompakan 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 hidraulik. Pompa hidraulik bekerja dengan cara
menghisap oli dari tangki hidraulik dan mendorongnya kedalam sistem hidraulik
dalam bentuk aliran (flow). Aliran ini yang dimanfaatkan dengan cara merubahnya
menjadi tekanan. Tekanan dihasilkan dengan cara menghambat aliran oli dalam
sistem hidraulik. Hambatan ini dapat disebabkan oleh orifice, silinder, motor
hidraulik, dan aktuator. Pompa hidraulik yang biasa digunakan ada dua macam
yaitu positive dan nonpositive displacement pump. Ada dua macam peralatan yang
biasanya digunakan dalam merubah energi hidraulik menjadi energi mekanik yaitu
motor hidraulik dan aktuator. Motor hidraulik mentransfer energi hidraulik
menjadi energi mekanik dengan cara memanfaatkan aliran oli dalam sistem
merubahnya menjadi energi putaran yang dimanfaatkan untuk menggerakan roda,
transmisi, pompa dan lain-lain.
DAFTAR PUSTAKA
Sudarto.2015.fluida.Makassar.prodi pendidikan ipa
FMIPA UNM.
Fuad
Hasan.1985.hukum pascal. Jakarta.
Pustaka Jaya.
Komentar ini telah dihapus oleh pengarang.
BalasHapusmakasih kak udah ambil referensi dari http://banyakmakalah.blogspot.co.id
Hapus