Hukum Pascal: Pengertian, Rumus, Soal dan Pembahasan, dan Manfaatnya

Hukum Pascal – Ketika Grameds tengah asyik berkendara baik itu menggunakan sepeda atau motor, pernahkah mengalami ban bocor secara tiba-tiba? Jika hal itu terjadi, pasti Grameds segera mendorong kendaraannya menuju ke tukang tambal ban dong? Namun, bagaimana jika yang bocor adalah ban mobil? Apakah Grameds juga akan mendorong mobil tersebut menuju tukang tambal ban terdekat? Tentu saja tidak dong, karena berat sekali, apalagi jika sendirian. Nah, untuk mengantisipasi hal tersebut, biasanya di dalam mobil akan disediakan sebuah ban pengganti beserta dongkrak hidrolik. Yap, dongkrak hidrolik itu alat khusus yang dapat digunakan untuk mengangkat bagian mobil tertentu, salah satunya adalah ban.

Apakah Grameds tahu bahwa proses mengangkat ban mobil menggunakan dongkrak hidrolik itu ternyata tidak asal dilakukan, melainkan harus berprinsip pada hukum Fisika, yakni Hukum Pascal? Yap, proses dongkrak-mendongkrak ban mobil itu ternyata memerlukan hitungan, seperti halnya Fisika pada umumnya. Lalu, apa sih Hukum Pascal itu? Bagaimana bunyi dari Hukum Pascal? Bagaimana pula penerapan Hukum Pascal bagi kehidupan manusia sehari-hari? Nah, supaya Grameds dapat memahami hal-hal tersebut, yuk simak ulasan berikut ini!

Daftar Isi

Bagaimana Bunyi Dari Hukum Pascal?

Pada dasarnya, Hukum Pascal memang bagian dari berbagai hukum Fisika yang ternyata memberikan manfaat bagi kehidupan manusia sehari-hari. Hukum Pascal berbunyi “Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup, diteruskan ke segala arah dengan sama besar”. Hukum Pascal ini diciptakan oleh ilmuwan fisika asal Perancis bernama Blaise Pascal.

Contoh sederhananya adalah kamu memiliki kantong plastik berlubang yang berisi air kemudian diperas, apa yang kira-kira terjadi ya? Nah, ketika kamu memeras kantong plastik berisikan air tersebut, nantinya akan ada tekanan pada air yang ada di dalam kantong, sehingga menyebabkan dua hal:

Air akan memancar keluar dari lubang-lubang kantong. Itu berarti, tekanan yang kamu berikan tadi, diteruskan melalui air dalam kantong.
Air memancar dari setiap lubang dengan sama kuat. Itu berarti tekanan dalam air, bekerja ke segala arah.

Berdasarkan contoh sederhana tersebut, dapat dikatakan bahwa Hukum Pascal ini adalah sebuah hukum fisika fluida yang menjelaskan bahwa dari adanya tekanan yang diberikan pada fluida statis di dalam ruang tertutup, nantinya akan diteruskan ke segala arah, yang tentu saja dengan tekanan yang sama kuatnya.

Sedikit trivia saja nih Grameds, Hukum Pascal ini dicetuskan oleh seorang fisikawan Perancis bernama Blaise Pascal, yang lahir di Clermont pada 19 Juli 1623. Sebenarnya, Blaise Pascal itu tidak hanya seorang fisikawan saja, tetapi juga seorang ahli filsafat dan teologi. Namun, dirinya sangat menyukai hal-hal di bidang ilmu matematika dan fisika, terutama pada hal geometri proyektif, yang kemudian mengantarkannya menjadi ahli di bidang fisika mekanika fluida terutama yang berhubungan dengan tekanan dan gaya.

Terlebih lagi ketika berumur 18 tahun, Pascal mampu menciptakan kalkulator digital pertama di dunia! Pascal menghabiskan waktunya dengan bermain dan melakukan eksperimen, bahkan selama pengobatan kanker yang tengah dideritanya. Hukum Pascal ini ditemukan ketika dirinya tengah bereksperimen bermain-main dengan air. Kala itu, Pascal tengah melakukan percobaan tentang air dan menyatakan bahwa air akan keluar lebih deras dan lebih jauh melalui lubah pada wadah yang permukaan atasnya terbuka, apabila dibandingkan dengan wadah yang permukaan atasnya tertutup. Nah, hal itulah yang menyebabkan tekanan air menjadi lebih besar daripada wadah yang terbuka.

Rumus Hukum Pascal

Pada dasarnya, Hukum Pascal adalah sebuah prinsip kerja yang memiliki keterkaitan antara tekanan yang disebabkan oleh zat cair dalam ruang tertutup. Hukum Pascal ini menggambarkan bahwa setiap kenaikan tekanan pada permukaan fluida, harus diteruskan ke segala arah fluida tersebut. Hukum Pascal memang hanya diterapkan pada fluida, terutama fluida cair saja. Perlu diketahui bahwa fluida adalah zat yang mudah mengalir, seperti zat cair dan gas.

Sedikit informasi saja ya, fluida adalah semua zat yang bisa mengalir. Zat yang dapat mengalir ini tentu saja memiliki kemampuan membentuk sesuai dengan wadah yang menampungnya. Misalkan, zat cair tersebut ditampung di sebuah wadah ember, maka akan membentuk layaknya ember tersebut. Perlu diketahui juga bahwa atom-atom dan molekul fluida itu bergerak secara bebas.

Dalam hal ini, fluida memiliki beberapa jenis yakni fluida statis dan fluida dinamik.

Nah, berikut ini adalah penjabaran Hukum Pascal jika diterapkan dalam sebuah bejana tertutup berbentuk U.

Keterangan:

P1 = Tekanan pada penghisapan pertama (N/m²)

P2 = Tekanan pada penghisapan kedua (N/m²)

F1 = Gaya pada penghisap pertama (N)

F2 = Gaya pada penghisap kedua (N)

A1 = Luas pada penghisap pertama (m²)

A2 = Luas pada penghisap kedua (m²)

Jika Grameds perhatikan kembali gambar bejana tertutup berbentuk U itu, maka akan terlihat bahwa terdapat dua penampang penghisap. Misalkan, luas penampang penghisap 1 adalah A1, sementara luas penampang penghisap 2 adalah A2. Maka keduanya akan menjadi A1 < A2. Apalagi jika penghisap 1 diberi gaya (F) ke bawah, maka zat cair yang berada di dalam bejana tersebut akan mengalami tekanan (P), menjadi

Berdasarkan Hukum Pascal, tekanan (P) nantinya akan diteruskan ke segala arah dengan sama besarnya ke penghisap 2. Jadi, penghisap 2 dengan luas penampang A2 akan menerima tekanan (P1). Seandainya, ada sebuah gaya yang dihasilkan oleh tekanan (P1) pada penampang A2, maka itu menjadi gaya (F), sehingga akan diperoleh persamaan sebagai berikut:

F1 = gaya pada A1 (N)

F2 = gaya pada A2 (N)

A1 = luas penampang 1 (m² )

A2 = luas penampang 2 (m² )

Hal tersebut karena A2 > A1, maka F2 > F1, sehingga menyebabkan gaya yang bekerja pada penampang A2 menjadi lebih besar.

Soal dan Pembahasan Hukum Pascal

Supaya Grameds lebih memahami akan Hukum Pascal ini, coba simaklah soal dan pembahasannya berikut ini!

1. Terdapat sebuah pengangkat hidrolik yang memiliki dua penghisap dengan luas penampang masing-masing A1 = 100 cm2 , dan A2 = 2.000 cm2 . Berapakah besar gaya minimal F, yang harus diberikan pada penampang A1 agar mobil dengan berat 15.000 N dapat terangkat?

PEMBAHASAN

Diketahui bahwa:

A1 = 100 cm2

A2 = 2.000 cm2

w = F2, = 15.000 N

Jika diterapkan menggunakan prinsip kerja Hukum Pascal, maka akan menjadi:

Jadi, gaya minimal (F) yang diperlukan untuk mengangkat mobil tersebut adalah 750 N.

2. Terdapat dongkrak hidrolik dengan jari-jari penampangnya besarnya berukuran 2 cm, sementara pada jari-jari penampang kecil berukuran 25 cm. Berapakah gaya (F) yang diberikan oleh penampang kecil untuk mengangkat sebuah truk dengan berat 2 ton?

PEMBAHASAN

Diketahui bahwa:

r1 = 2 cm = 0,02 m
r2 = 25 cm = 0,25 m
A1 = (3,14)(0,02)2 = 0,001256 m2
A2 = (3,14)(0,25)2 = 0,19625 m2
F2 = w = m g = (2000). 10 = 20.000 N

Ditanya : F1 ?

Jawab :
F1/A1 = F2/A2
F1/0,001256 = 20.000/0,19625
0,19625 x F1 = (20.000) x 0,001256

F1 = 25,12/0,19625 = 28 N

Jadi, gaya yang diperlukan untuk mengangkat sebuah truk seberat 2 ton adalah 28 N.

Manfaat Hukum Pascal Dalam Kehidupan Manusia

Keberadaan Hukum Pascal tidak semata-mata hanya sekadar hitungan biasa saja lho, ternyata prinsip kerjanya juga dapat diterapkan dan terbukti bermanfaat bagi kehidupan manusia sehari-hari. Mengingat bahwa Blaise Pascal memperoleh pemahaman akan Hukum Pascal ini setelah dirinya melakukan percobaan menggunakan alat penyemprotan, yang kemudian menyatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup nantinya dapat diteruskan ke segala arah dengan kekuatan yang sama besar. Lalu, apa saja ya manfaat Hukum Pascal dalam teknologi kehidupan sehari-hari manusia? Yuk simak ulasan berikut!

1. Dongkrak Hidrolik

Umumnya, dongkrak hidrolik ini digunakan untuk mengangkat beban berat dengan gaya kecil. Dongkrak hidrolik akan terdapat dua tabung yang berukuran berbeda, satu berdiameter besar dan satunya lagi berdiameter kecil, kemudian kedua tabung itu diisi dengan air. Lalu, masing-masingnya juga dilengkapi pula dengan penghisap. Tekanan yang diberikan pada penghisap kecil, nantinya akan diteruskan ke penghisap besar. Sementara pada penghisap besar akan menghasilkan gaya angkat ke atas yang jauh lebih besar. Itulah sebabnya keberadaan dongkrak hidrolik ini dapat digunakan untuk mengangkat beban berat, terutama untuk menahan mobil ketika hendak mengganti ban.

2. Alat Pengangkat Mobil

Pasti Grameds tidak asing dengan alat pengangkat mobil ini, karena biasanya dapat dengan mudah ditemui di bengkel mobil, showroom, hingga tempat mencuci mobil. Prinsip kerja pada alat pengangkat mobil ini menggunakan udara yang memiliki tekanan tinggi, kemudian dimasukkan melalui salah satu dari dua keran yang ada di alat tersebut. Udara tersebut kemudian dimampatkan dalam suatu ruangan hingga menghasilkan suatu tekanan yang besar. Tekanan besar itu selanjutnya akan diteruskan oleh minyak ke penghisap yang lebih besar. Melalui tekanan itulah, nantinya akan menghasilkan gaya angkat yang sangat besar hingga mampu mengangkat mobil sekalipun.

Setelah itu, untuk menurunkan mobil dapat dilakukan dengan cara membuang udara mampat tadi melalui keran satunya, yakni keran pengeluaran udara.

3. Rem Hidrolik

Rem hidrolik ini biasanya berada di kendaraan, salah satunya adalah sepeda. Bagian-bagian utama pada rem hidrolik biasanya akan terdapat pedal rem, silinder master, sepatu jepit, dan minyak rem. Ketika pedal rem ditekan dengan kaki kita, nantinya tekanan tersebut diteruskan oleh minyak rem ke arah sepatu jepit melalui silinder rem. Dalam hal ini, silinder rem akan memiliki 4 buah silinder rem, dengan dua bagian di depan dan dua bagian lainnya di belakang.

Sementara pada sepatu jepit, nantinya akan menghasilkan gaya gesek (hambat) yang sangat besar, sehingga mampu menghentikan putaran dari roda kendaraan. Hal ini disebabkan pula dengan luas penghisap silinder rem yang jauh lebih besar dibandingkan dengan luas penghisap silinder master.

Memahami Apa Itu Sistem Hidrolik

Sistem hidrolik tidak akan lepas dengan Hukum Pascal, karena memang merupakan aplikasi dari penggunaan hukum fisika tersebut. Pada dasarnya, sistem hidrolik menjadi sebuah sistem yang menggunakan tenaga fluida liquid untuk mengerjakan suatu pekerjaan yang sederhana. Yap, sistem hidrolik adalah suatu sistem pemindah tenaga yang menggunakan zat cair atau fluida sebagai perantaranya. Bahkan, sistem hidrolik ini ternyata memiliki banyak keunggulan jika dibandingkan dengan sistem mekanikal. Beberapa keunggulannya adalah berupa:

Dapat menyalurkan gaya yang besar.
Tidak sulit untuk pencegahan overload.
Kontrol gaya pengoperasian menjadi lebih mudah cepat.
Pergantian kecepatan menjadi lebih mudah.
Getaran yang ditimbulkan relatif kecil.
Daya tahan lebih lama.

Sayangnya, meskipun sistem hidrolik ini memiliki banyak keunggulan, tetapi tetap saja ada kekurangan, yakni berupa:

Peka terhadap kebocoran.
Peka terhadap perubahan temperatur.
Kadang kecepatan kerja menjadi berubah.
Kerja sistem saluran menjadi tidak sederhana.

Nah, itulah ulasan mengenai apa itu hukum pascal dan penerapannya dalam alat yang memudahkan manusia dalam menjalani kehidupan sehari-hari. Apakah Grameds sudah pernah menggunakan dongkrak hidrolik untuk mengganti ban mobil?

Rekomendasi Buku & Artikel Terkait

Buku Terkait

Materi Terkait Fisika

Sumber:

Hani, U. S. (2017). Pengembangan media pembelajaran sebagai alat peraga penerapan konsep hukum pascal untuk peserta didik kelas viii smp (Doctoral dissertation, UIN Raden Intan Lampung).

Baca Juga!