Mungkin kamu pernah melihat orang atau montir yang sedang memperbaiki mobil di bengkel. Untuk memudahkan memperbaiki komponen-komponen yang ada dibagian bawah mobil, biasanya para montir menggunakan sebuah mesin yang bernama mesin hidrolik pengangkat mobil. Dengan alat ini, mobil yang massanya 2 ton bisa terangkat dengan mudah sekali. Bagaimana cara kerja mesin hidrolik pengangkat mobil?
Sebelum membahas lebih jauh tentang cara kerja mesin
hidrolik pengangkat mobil, kamu harus paham dengan konsep hukum Pascal yang
erat kaitannya dengan mesin hidrolik. Sekarang perhatikan gambar di bawah ini.
 |
| Pipa U |
Gambar di atas merupakan sebuah bejana U yang memiliki
luas penampang yang berbeda (A1 dan A2). Bejana tersebut
diisi minyak atau fluida homogen, pada pipa kanan (pipa dengan luas penampang
yang lebih kecil A1) ditekan dengan gaya sebesar F1,
kemudian fluida yang ada pada pipa kiri (pipa dengan luas penampang yang lebih
besar A2) akan terangkat ke atas dengan gaya sebesar F2.
Proses yang bekerja pada pipa U ini diselidiki oleh
Blaise Pascal yang menghasilkan kesimpulan bahwa apabila tekanan diberikan pada
fluida yang memenuhi sebuah ruangan tertutup, tekanan tersebut akan diteruskan
oleh fluida tersebut ke segala arah dengan besar yang sama tanpa mengalami pengurangan.
Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum Pascal.
Sesuai dengan definisi tekanan yang merupakan gaya yang
bekerja per satuan luas. Tekanan pada pipa dengan luas penampang lebih kecil (p1)
besarnya sama pada tekanan di pipa yang memiliki luas penampang lebih besar (p2).
Oleh karena itu, secara matematis Hukum Pascal ditulis sebagai berikut.
p1 = p2
F1/A1 = F2/A2
dengan:
F1 = gaya pada pengisap pipa 1
A1 = luas penampang pengisap pipa 1
F2 = gaya pada pengisap pipa 2
A2 = luas penampang pengisap pipa 2
Nah berdasarkan pemaparan di atas, maka dapat ditarik
kesimpulan bahwa semakin kecil luas penampang pipa yang diberi tekanan, maka
gaya angkat yang diberikan akan makin besar, begitu juga sebaliknya. Untuk
memantapkan pemahaman kamu tentang hukum pascal, silahkan simak contoh soal di
bawah ini.
Contoh
Soal 1
Alat pengangkat mobil hidrolik yang memiliki luas
pengisap masing-masing sebesar 0,10 m2 dan 4 × 10–4 m2 digunakan untuk mengangkat
mobil seberat 2 × 104 N. Berapakah besar gaya yang harus diberikan
pada pengisap yang kecil?
Penyelesaian:
A2 = 0,10 m2 = 1 x 10-1 m2
A1 = 4 × 10–4 m2
F2 = 2 × 104 N
Gaya yang harus diberikan pada pengisap yang kecil (F1)
dapat dicari dengan menggunakan rumus:
F1/A1 = F2/A2
F1 = (F2/A2)A1
F1 = (2×104/1x10-1)(4 ×
10–4)
F1 = 80 N
Besar gaya yang harus diberikan pada pengisap yang kecil
yakni 80 N.
Catatan ** Tenyata untuk mengangkat mobil yang beratnya 2
× 104 N setara dengan massa 2 ton dapat diangkat dengan gaya 80 N
setara dengan mengangkat benda yang massanya 8 kg, jika menggunakan alat
pengangkat mobil hidrolik.
Contoh
Soal 2
Gaya sebesar 5 N pada pengisap yang kecil dari suatu
pompa hidrolik dapat mengangkat beban yang beratnya 600 N pada pengisap yang
besar. Jika pengisap yang kecil berpenampang 400 cm2, berapakah luas
penampang pengisap yang besar?
Penyelesaian:
F1 = 5 N
F2 = 600 N
A1 = 400 cm2 = 4 x 10-2
m2
Penyelesaian:
Untuk mencari luas penampang pengisap yang besar dapat
menggunakan rumus:
F1/A1 = F2/A2
F1.A2 = F2.A1
A2 = (F2.A1)/F1
A2 = (F2/F1)A1
A2 = (600/5)(4 x 10-2)
A2 = (120)(4 x 10-2)
A2 = 480 x 10-2)
A2 = 4,8 m2
Jadi, luas penampang pengisap yang besar adalah 4,8 m2.
Contoh
Soal 3
Sebuah dongkrak hidrolik mempunyai dua buah pipa pengisap
yang masing-masing luas penampangnya 25 cm2 dan 45 cm2.
Pada pipa penghisap yang kecil diberi gaya sebesar 200 N ke bawah. Berapakah
gaya angkat yang bekerja pada pipa penghisap yang lebih besar?
Penyelesaian:
A1 = 25 cm2 = 25x10-4 m2
A2 = 45 cm2 = 45x10-4 m2
F1 = 200 N
Gaya angkat yang bekerja pada pipa penghisap yang lebih besar
dapat menggunakan rumus:
F1/A1 = F2/A2
F2 = (F1/A1)A2
F2 = (200/25x10-4)(45x10-4)
F2 = 360 N
Jadi, gaya angkat yang bekerja pada pipa penghisap yang lebih
besar adalah 360 N
Contoh
Soal 4
Bejana berhubungan memiliki luas penampang 15 cm2
dan 450 cm2. Jika pada penampang kecil ditekan dengan gaya 10 N,
tentukan massa beban yang dapat diangkat pada penampang besar?
Penyelesaian:
A1 = 15 cm2 = 1,5x10-3 m2
A2 = 450 cm2 = 4,5x10-2
m2
F1 = 10 N
g = 10 m/s2
Cari terlebih dahulu berat beban yang dapat diangkat pada
penampang besar yakni:
F1/A1 = F2/A2
F2 = (F1/A1)A2
F2 = (10/1,5x10-3)(4,5x10-2)
F2 = 30 N
Untuk mencari massa beban dapat menggunakan rumus berat atau gaya berat yakni:
w = m.g
F2 = m.g
m = F2/g
m = 30/10
m = 3 kg
Jadi, massa beban yang dapat diangkat pada penampang
besar adalah 3 kg.
Demikian artikel tentang hukum Pascal lengkap dengan gambar ilustrasi, garis gaya dan contoh soal serta cara penyelesaiannya.
0 Response to "Hukum Pascal dan Contoh Soal Serta Penyelesaiannya"
Posting Komentar
Terima kasih sudah membaca blog ini, silahkan tinggalkan komentar dengan sopan dan tidak mengandung unsur SARA atau pornografi serta tidak ada link aktif. Mohon maaf kalau komentarnya dibalas agak lambat. Kolom komentar ini kami moderasi, jadi kalau ada komentar yang tidak sesuai dengan ketentuan tidak akan dipublikasikan.