Dalam ilmu fisika, khususnya ketika berbicara tentang fluida statis, ada sebuah hukum yang bernama Hukum Pascal. Apa itu Hukum Pascal? Berikut ini adalah penjelasannya beserta bunyi, rumus, dan contoh hukum pascal dalam kehidupan sehari-hari.
Selain itu juga ada contoh soal Hukum Pascal yang pastinya akan membantu teman-teman dalam mempelajari hukum pascal ini. Di Sampoerna Academy, materi ini juga dipelajari di jenjang Sekolah Menengah Atas (SMA) di grade 11. Yuk simak dan serap ilmunya dengan baik ya teman-teman.
Apa Itu Hukum Pascal?
Hukum Pascal adalah sebuah hukum dalam ilmu fisika yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan oleh cairan dalam ruang tertutup, akan selalu diteruskan ke segala arah dengan sama besar.
Hukum ini diberi nama dari nama matematikawan asal Prancis yang menemukan hukum ini, Blaise Pascal. Pascal awalnya menemukan dasar hukum ini pada 1653 dan mempublikasikan penemuannya pada 1663.
Pascal menerbitkan risalah tentang keseimbangan cairan pada 1653, tentang prinsip-prinsip fluida statis atau fluida yang tak bergerak. Hal ini pula yang kemudian terus menjadi pengamatan Pascal hingga ia menemukan Hukum Pascal.
Dalam hukum ini, Pascal menemukan bahwa jika ada fluida tak mengalir alias statis dalam ruang tertutup, jika diberikan tekanan di satu sisi, maka tekanan itu akan diteruskan ke segala sisi dengan sama besar.
Bunyi Hukum Pascal
Berikut ini adalah bunyi Hukum Pascal:
“Tekanan yang diberikan pada suatu fluida di dalam ruang tertutup akan diteruskan oleh fluida tersebut ke segala arah dengan sama besar.”
Pascal menemukan hukum ini sebenarnya dengan eksperimen sederhana yang disebut dengan percobaan Torricelli, ia melakukannya dengan hanya menggunakan kantong plastik. Kantong itu ia isi air, dan kemudian ia membuat beberapa lubang. Pascal mengamati dan menemukan bahwa kucuran air yang keluar dari kantong plastik memiliki pancaran yang sama kuat.
Ketika kantung diberi tekanan, semburan air yang keluar dari kantung plastik akan bertambah besar, namun besarnya selalu sama di setiap lubang. Lalu, bagaimana penulisan rumus hukum pascal dalam ilmu fisika?
Rumus Hukum Pascal
Hukum Pascal bisa dituliskan sebagai berikut ini:
P = F / A
dengan
P = tekanan
A = luas permukaan
F = Gaya
Satuan baku atau SI dari gaya adalah Newton (N), sedangkan luas permukaan adalah meter persegi (m2).
Dari hal ini didapatkan bahwa tekanan dinyatakan dengan N/m2 atau dikenal dengan Pascal (Pa).
1 Pa = 1 N/m2
Salah satu penggunaan paling sering untuk Hukum Pascal adalah untuk pompa hidrolik yang memiliki dua piston.
Sebut saja piston sebelah kiri adalah P1 dan sebelah kanan adalah P2, dengan rumus di atas kita dapat mengetahui bahwa tekanan keduanya akan selalu sama mengikuti apa yang dikatakan Hukum Pascal, artinya:
P1 = P2
dari sini kita dapatkan bahwa:
F1 / A1 = F2 / A2
Persamaan ini pula yang jadi dasar dari penggunaan banyak hal termasuk sistem pompa hidrolik saat ini.
Lalu, dalam kehidupan sehari-hari, apa saja alat-alat yang menggunakan prinsip Hukum Pascal? Apa saja contoh Hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari?
Baca juga: Hukum Gay-Lussac: Bunyi, Rumus, Penerapan, hingga Contoh Soal!
Penerapan Hukum Pascal dalam Kehidupan Sehari-hari
Dalam kehidupan sehari-hari, banyak alat-alat yang menggunakan Hukum Pascal sebagai sistem utama mereka, terutama alat yang menggunakan fluida atau mesin-mesin hidrolik. Hukum Pascal membuat sebuah alat bisa memberikan tekanan yang besar meski hanya diberikan sebuah tekanan yang kecil saja sebagai masukannya.
Beberapa alat yang prinsip kerjanya berdasarkan Hukum Pascal adalah:
Dongkrak Hidrolik
Dongkrak adalah salah satu alat wajib yang dimiliki oleh para pengemudi mobil, dan bisa jadi penyelamat ketika terjadi kerusakan mobil maupun ban bocor. Di dalam dongkrak, ada dua tabung dengan ukuran berbeda, berdiameter kecil dan besar, dan hal ini jadi rahasia bagaimana dongkrak bekerja.
Di dalam tabung-tabung tersebut ada penghisap yang ketika diberi tekanan pada penghisap kecil, akan diteruskan ke penghisap besar. Hal ini membuat gaya tekan kecil saat memompa dongkrak akan menjadi gaya besar yang bisa digunakan untuk mengangkat mobil yang super berat.
Mesin Hidrolik
Mesin hidrolik banyak digunakan di tempat pencucian mobil maupun bengkel-bengkel mobil. Dengan Hukum Pascal, mesin hidrolik bisa mengangkat mobil yang super berat hingga ke atas meski mendapatkan tekanan awal yang kecil saja.
Rem Hidrolik
Rem hirdrolik memanfaatkan minyak rem yang berfungsi sebagai fluida statis dan memanfaatkan Hukum Pascal. Ketika rem diinjak atau ditekan, minyak rem akan bergerak dan memberi tekanan kepada cakram atau sepatu penjepit.
Hal ini yang kemudian menghasilkan gaya gesek dan memperlambat putaran roda atau ban, hingga kendaraan kemudian berhenti.
Contoh Soal Hukum Pascal
Soal mengenai Hukum Pascal kerap keluar dalam ujian di SMA maupun ujian masuk perguruan tinggi.
Berikut ini adalah beberapa contoh soal Hukum Pascal:
- Sebuah dongkrak hidrolik punya perbandingan luas penampang 20:1. Berapa gaya minimal yang diperlukan untuk mengangkat beban dengan berat w?
Jawaban:
Dalam soal ini, luas penampang kedua piston sudah diketahui, dengan berat yang ingin diangkat sudah diketahui sebagai w.
Jadi,
A1 = 20
A2 = 1
F1 = w
Masukkan rumus Hukum Pascal:
F1 / A1 = F2 / A2
w / 20 = F2 / 1
(1/20) w = F2
Dari penyelesaian tersebut didapatkan bahwa gaya minimal yang diperlukan untuk mengangkat beban w adalah (1/20) w.
- Ada mobil dengan berat 8.000 N akan coba diangkat dengan mesin hidrolik. Luas penampang piston kecil adalah 10cm2, sedangkan luas penampang piston besar 0,04 m2, berapa besar gaya yang harus diberikan pada piston kecil mesin untuk bisa mengangkat mobil tersebut?
Jawaban:
Dalam soal ini, luas penampang kedua piston sudah diketahui, dengan berat yang ingin diangkat sudah diketahui yaitu 8.000 N.
Jadi,
F1 = 8.000 N
A1 = 0,04 m2
A2 = 10 cm2 = 0,001 m2 = 1 × 10-3 m2
Masukkan rumus Hukum Pascal:
F1 / A1 = F2 / A2
8.000 / 0,04 = F2 / 1 x 10-5
F2 = 200
Jadi, gaya yang harus diberikan pada piston kecil untuk bisa mengangkat mobil tersebut adalah 200 N.
Demikian pembahasan mengenai hukum pascal yang akan dibahas lebih dalam di mata pelajaran fisika. Dengan metode belajar sambil praktik yang diterapkan oleh Sampoerna Academy, siswa akan dimotivasi untuk eksplorasi, kolaborasi, kreativitas, serta penerapan pengetahuan dan keterampilan.
Selain itu, sumber daya digital yang digunakan di Sampoerna Academy merupakan yang terbaik. Siswa dipandu untuk menggunakan dan menerapkan teknologi lebih dari sekedar sarana sosial untuk hiburan, namun sebagai alat untuk mengakses informasi, sumber daya, dan kerja tim.
Referensi
Wikipedia
