Skollamate, pernahkah kamu bertanya-tanya bagaimana kaki kita bisa menghentikan mobil saat menginjak tuas rem? Jawabannya nggak sesimpel “ya karena kita injak”. Justru, ada konsep Fisika menarik dibaliknya yang ditemukan manusia pada abad ke-17, yaitu Hukum Pascal.
Singkatnya, Hukum Pascal menjelaskan prinsip yang membuat sebuah alat dapat mengubah input gaya yang kecil menjadi gaya output yang besar atau sebaliknya. Hukum Pascal memiliki dampak besar dalam kehidupan kita sehari-hari yang memungkinkan terciptanya berbagai alat dan teknologi canggih.
Maksudnya gimana, tuh? 🤔
Nah, sebelum kamu bingung, pada artikel kali ini akan menjelajahi pengertian hukum Pascal, rumus dasarnya, hingga contoh-contoh soal yang akan membuka matamu terhadap keajaiban ilmiah di balik teknologi yang kita anggap biasa. Yuk, langsung simak sampai akhir!
Pengertian Hukum Pascal
Menurut pernyataan Blaise Pascal, seorang ilmuwan asal Prancis, ketika tekanan diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup, tekanan tersebut akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama. Isi dari Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diterapkan pada fluida dalam ruang tertutup akan merambat secara merata ke seluruh bagian fluida.
Fluida itu sendiri adalah zat yang memiliki kemampuan untuk mengalir, seperti zat cair dan gas. Dalam konteks Hukum Pascal, fluida yang dimaksud umumnya adalah zat cair karena sifat aliran dan tekanan yang lebih mudah diamati dalam cairan dibandingkan gas.
Tentunya kamu sudah mengetahui jenis-jenis fluida, bukan?
Rumus Hukum Pascal
Hukum Pascal menghasilkan rumus yang sederhana jika diturunkan dari pernyataannya. Jika Hukum Pascal memiliki pernyataan “fluida dalam ruang tertutup akan merambat secara merata”, berarti rumus Hukum Pascal akan menempatkan dua tekanan fluida dalam posisi yang sama.
Jika dinyatakan dengan persamaan, bentuknya:
P₁ = P₂
Keterangan:
P₁ = Tekanan pada penampang kecil (N/m²)
P₂ = Tekanan pada penampang besar (N/m²)
Artinya, tekanan pada penampang kecil akan sama besarnya dengan tekanan pada penampang besar.
Kemudian, untuk menemukan Rumus Hukum Pascal, kita harus memasukkan rumus P atau tekanan. Nah, jika tekanan adalah gaya per satuan luas, rumus Hukum Pascal akan kita temukan setelah memasukkan rumus tekanan.
Rumus Tekanan
P= F/A
Keterangan:
P = Tekanan fluida (Pa)
F = Besar gaya yang diberikan pada fluida (N)
A = Luas permukaan fluida yang diberikan tekanan (m²)
Rumus Akhir Hukum Pascal
P₁ = P₂
F₁/A₁ = F₂/A₂
Keterangan:
P₁ = Tekanan pada penampang kecil (N/m²)
P₂ = Tekanan pada penampang besar (N/m²)
F₁ = Gaya tekan pada penampang kecil (N)
F₂ = Gaya tekan pada penampang besar (N)
A₁ = Luas penampang kecil (m²)
A₂ = Luas penampang besar (m²)
Setelah kamu mengetahui rumus Hukum Pascal, kamu pasti bisa menjawab pertanyaan di atas.
Bagaimana kaki kita bisa menghentikan mobil saat menginjak tuas rem? Ya, karena kita mendapati bahwa gaya yang kecil dapat menghasilkan gaya yang besar karena adanya perbedaan luas penampang antara tuas rem dan bantalan rem pada ban mobil. Hukum Pascal di dunia nyata dikenal dengan sebutan sistem hidrolik.
Sistem hidrolik merupakan sebuah rangkaian sistem yang menggunakan media fluida untuk memperoleh gaya yang lebih besar dari gaya awal yang dikeluarkan atau memanfaatkan Hukum Pascal.
Manfaat Hukum Pascal dalam Kehidupan Sehari-hari
Jika diaplikasikan, manfaat Hukum Pascal dapat kita lihat dalam berbagai teknologi sehari-hari. Berikut adalah beberapa contoh aplikasi praktis Hukum Pascal.
1. Dongkrak, Pompa, dan Lift Hidrolik
Dongkrak hidrolik adalah benda yang digunakan untuk mengangkat mobil atau benda berat lainnya. Ketika gaya kecil diberikan pada tuas, tekanan yang dihasilkan dalam fluida di dalam dongkrak diteruskan ke piston yang lebih besar, menghasilkan gaya yang cukup besar untuk mengangkat kendaraan.
Selain dongkrak hidrolik, ada juga pompa hidrolik yang memiliki fungsi yang sama. Dengan menerapkan gaya kecil pada area kecil dari fluida, pompa hidrolik dapat menghasilkan tekanan tinggi yang kemudian diteruskan untuk menggerakkan piston atau silinder, mengangkat atau menggerakkan beban berat.
Lift hidrolik pada gedung bertingkat juga menerapkan Hukum Pascal. Ketika tekanan diterapkan pada fluida dalam sistem lift, tekanan tersebut diteruskan ke piston besar yang mengangkat platform atau kabin lift.
2. Mesin Pemadat Sampah
Mesin pemadat sampah memanfaatkan Hukum Pascal untuk memadatkan sampah dengan gaya yang besar. Tekanan yang diterapkan pada fluida di dalam mesin diteruskan ke piston besar yang menekan sampah untuk mengurangi volumenya.
3. Alat Suntik
Meski dalam skala yang lebih kecil, alat suntik juga memanfaatkan Hukum Pascal, lho. Ketika plunger ditekan, tekanan yang diterapkan pada cairan dalam tabung diteruskan ke ujung jarum, memungkinkan cairan keluar dengan tekanan yang sama.
4. Kursi Barbershop
Di banyak barbershop atau salon, kursi dilengkapi dengan sistem hidrolik. Ketika tuas di tekan untuk menyesuaikan tinggi kursi, tekanan yang diberikan pada fluida di dalam sistem hidrolik akan diteruskan ke piston yang lebih besar, sehingga memungkinkan kursi untuk naik atau turun dengan mudah.
5. Alat Pemadam Api
Alat pemadam api jenis tertentu menggunakan prinsip Hukum Pascal. Saat tekanan diberikan pada alat pemadam, seperti pada pemadam berjenis CO² atau aerosol, tekanan tersebut menghasilkan gaya yang mendorong zat pemadam keluar dari tabung dengan kecepatan tinggi dan tekanan yang cukup untuk memadamkan api.
Nah setelah mengetahui pengertian, rumus, dan manfaat Hukum Pascal, rasa-rasanya akan kurang jika kita tidak berlatih soal. Siapkan kertas dan coba jawab beberapa contoh soal Hukum Pascal berikut ini ya, Skollamate.
Contoh Soal Hukum Pascal & Pembahasannya
1. Sebuah mobil seberat 16.000 N ditempatkan pada piston. Agar mobil tersebut dapat terangkat, berapa gaya yang diperlukan jika diketahui F₂ = 16.000 N, A₁ = 50 cm², dan A₂ = 4000 cm² ?
Diketahui bahwa:
F₂ = 16000 N
A₁ = 50 cm²
A₂ = 4000 cm²
Ditanya: Berapa F₁?
Pembahasan:
F₁/A₁ = F₂/A₂
F₁/50 cm² = 16000 N/4000 cm²
F₁/50 = 4
F₁ = 4 . 50 N
F₁ = 200 N
Jadi, gaya yang diperlukan agar mobil tersebut terangkat yaitu sebesar 200 N atau F₁ = 200 N.
2. Sebuah alat angkat bekerja dengan menggunakan prinsip hidrolik untuk mengangkat beban seberat 10.000 N. Apabila luas penampang piston kecil adalah 25 cm² sedangkan piston besar adalah 625 cm, berapa gaya minimal yang harus diterapkan pada piston kecil?
Diketahui:
F₂ = 10.000 N
A₁ = 25 cm² = 0,0025 m²
A₂ = 625 cm² = 0,0625 m²
Ditanya: Berapa F₁?
Jawaban :
F₁/A₁ = F₂/A₂
F₁/0,0025 = 10.000/0,0625
F₁ = 10.000 × 0,0025 /0,0625
F₁ = 400 N
Dengan demikian, gaya minimal yang diterapkan pada piston kecil adalah sebesar 400 N.
3. 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?
Diketahui bahwa:
r₁ (jari-jari penampang besar) = 2 cm = 0,02 m
r₂ (jari-jari penampang kecil) = 25 cm = 0,25 m
Rumus luas lingkaran akan dinyatakan sebagai A₁ dan A₂.
Sehingga, jika A = πr² maka
A₁ = (3,14)(0,02)² = 0,001256 m²
A₂ = (3,14)(0,25)² = 0,19625 m²
Selanjutnya, gunakan rumus w = m .g untuk menghitung berat dari massa benda. Dalam rumus ini, w = berat benda (dalam satuan N), m = massa (dalam satuan kg), dan g = percepatan gravitasi (dalam satuan 10 m/s²). Oleh karena berat adalah gaya, maka w = F.
F₂ = w = m . g
F₂ = w = 2000 kg . 10 m/s²
F₂ = w = 20.000 N
Ditanya: Berapa F₁ ?
Jawaban :
F₁/A₁ = F₂/A₂
F₁/π.(r₁)² = w/π.(r₂)²
F₁ = w . (r₁)² /(r₂)²
F₁ = w . (r₁)/(r₂)²
F₁ = 20.000 . (2/25)²
F₁ = 20.000 . (4/625)
F₁ = 128 N
Maka, gaya yang diperlukan untuk mengangkat sebuah truk seberat 2 ton adalah 28 N.
Nah, itu dia Skollamate, pengertian, rumus, manfaat, dan contoh soal dari Hukum Pascal yang ternyata sangat bermanfaat di kehidupan kita sehari-hari. Cukup mudah, kan? Semoga kamu memahami betul konsep Hukum Pascal dan teori Fisika lainnya yang nggak kalah seru dan menantang, ya.
Kalau kamu belum puas dengan materi dan contoh soal yang kakmin paparkan di atas, yuk belajar di aplikasi Skolla! Jelajahi berbagai materi Fluida dan ribuan contoh soal lainnya di sana. Temukan beragam konten yang komprehensif, mulai dari pelajaran Fisika, Matematika, hingga Bahasa Inggris yang dapat diakses dengan mudah, kapan dan di mana saja. Cek aplikasi Skolla sekarang di sini!
