Dalam ilmu fisika dikenal beberapa hukum dan rumus, salah satunya adalah Hukum Pascal. Hukum ini juga dikenal dengan konsep tekanan. Dalam kurikulum sekolah di Indonesia, Hukum ini diajarkan pada kelas 8 untuk tingkat SMP dan kelas 11 untuk tingkat SMA sederajat.
Pada kesempatan ini akan dijelaskan secara lengkap mengenai sejarah penemuan hukum tekanan, bunyi hukumnya, aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, rumus, serta contoh dan pembahasannya. Simak terus sampai akhir supaya tidak ketinggalan semua informasi pentingnya.
Daftar Isi
Sejarah Singkat Penemuan Hukum Pascal
Hukum fisika Pascal tidak muncul begitu saja. Ada sejarah yang cukup panjang di balik penemuan rumus tersebut. Sejarahnya diawali pada tahun 1653. Pada saat itu, seorang ilmuwan dan filsuf asal Perancis, Blaise Pascal menerbitkan sebuah risalah.
Risalah ini membahas tentang keseimbangan cairan, khususnya prinsip dalam fluida statis. Perlu diketahui bahwa fluida statis adalah fluida yang diam dan tidak bergerak. Dapat dikatakan bahwa fluida yang tidak mengalir, artinya fluida tersebut mencapai kesetimbangan statis.
Contoh dari fluida tersebut adalah air. Oleh karena itu bisa disebut juga dengan istilah kesetimbangan hidrostatik. Dalam fluida yang mencapai kesetimbangan statis, gaya total dari setiap fluida tersebut sama dengan nol.
Penemuan Blaise Pasal ini sudah dibuktikan secara eksperimental. Selanjutnya, penemuan ini disebut sebagai Hukum Pascal. Namanya diambil dari sang penemu, yaitu Blaise Pascal.
Lebih lanjut, Pascal juga mengamati bahwa jika ada perubahan tekanan yang diaplikasikan pada fluida di wadah tertutup akan ditransmisikan ke seluruh fluida dan dinding-dinding wadahnya tanpa batas.
Bagaimana Bunyi Hukumnya?
Bunyi dari Hukum Pascal adalah sebagai berikut:
“Tekanan yang diberikan terhadap suatu fluida di dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama rata.”
Hukum ini bisa dibuktikan menggunakan sebuah alat berupa bola yang diberi lubang dengan tangkai pendorong. Alat ini kemudian diisi dengan air dan didorong. Saat mendapatkan tekanan dari pendorong, air akan memancar dari seluruh lubang yang terdapat pada bola.
Air yang keluar dan memancar dari lubang-lubang di bola akan memiliki kecepatan yang sama. Dengan cara ini, dibuktikan sebagai tekanan yang diberikan pada air di wadah tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama rata.
Penerapan dalam Kehidupan
Dalam kehidupan sehari-hari, ada banyak alat yang menggunakan Hukum Pascal. Hukum ini diterapkan dalam bentuk hidrolik. Teknologi inilah yang diterapkan ke banyak alat. Berikut ini beberapa contoh penerapan hukum fisika Pascal dalam kehidupan.
Kempa Hidrolik
Kempa merupakan alat yang digunakan untuk menumbuk biji. Nantinya, biji yang telah ditumbuk tersebut akan diproses untuk diambil minyaknya. Selain itu, kempa juga bisa digunakan untuk membuat peralatan masak dari logam. Alat ini dipakai untuk mencetak logam dan mengubahnya menjadi piring atau panci.
Ada dua pengisap yang memiliki luas penampang berbeda pada kempa hidrolik ini. Gaya akan diberikan pada pengisap berukuran kecil. Selanjutnya, gaya tersebut akan diteruskan ke pengisap berukuran lebih besar.
Berkat penggunaan dua penghisap dengan luas penampang berbeda, tekanan yang dihasilkan akan jauh lebih besar. Dengan begitu, alat ini bisa dipakai untuk mengepres biji-bijian atau benda lain.
Pompa Hidrolik
Contoh berikutnya adalah pompa hidrolik. Alat ini memanfaatkan energi kinetik dari cairan yang dipompa si sebuah kolom. Selanjutnya, energi tersebut diubah menjadi energi tekan.
Fungsi dari pompa tersebut adalah mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik. Cara kerjanya juga cukup sederhana. Oli dari tangkai hidrolik akan dihisap dan didorong ke sistem hidrolik dalam bentuk aliran. Selanjutnya, tekanan dihasilkan dari hambatan aliran oli dalam sistem tersebut.
Rem Hidrolik
Rem hidrolik bekerja dengan cara menahan gerakan cakram yang berhubungan langsung dengan ban. Caranya adalah menjepit cakram tersebut ke bagian dalam atau mendesaknya ke arah luar. Penjepit dengan cakram ini menimbulkan gaya gesek yang dapat menghentikan laju kendaraan.
Saat rem diinjak, kaki pengemudi akan menginjak piston kecil. Di dalam pipa tersebut terdapat cairan sehingga timbul tekanan. Tekanan yang bertambah ini diteruskan ke seluruh cairan. Sementara piston besar yang berhubungan langsung dengan cakram rem akan memperoleh tekanan yang sama.
Dongkrak
Dongkrak merupakan alat yang berguna untuk mengangkat beban berat. Biasanya alat ini dipakai untuk mengangkat bodi mobil saat akan mengganti ban. Dongkrak juga bekerja menggunakan sistem hidrolik.
Ada dua buah tabung yang dimiliki oleh dongkrak. Ukuran masing-masing tabung berbeda. Satu kecil, sedangkan tabung lainnya berukuran lebih besar. Setiap tabung diisi dengan cairan dan ditutup rapat. Dongkrak juga memiliki piston.
Piston ini membantu menghasilkan gaya yang besar meskipun penggunanya tidak perlu mengeluarkan tenaga besar saat memakai dongkrak.
Mesin Pengangkat Mobil
Mesin pengangkat mobil sering ditemui di bengkel atau tempat cuci mobil. Prinsip kerjanya sangat mirip dengan dongkrak. Saat alat ini dipakai, ada udara bertekanan sangat tinggi yang dialirkan menuju reservoir.
Selanjutnya, tekanan tersebut akan diteruskan oleh cairan ke piston yang berukuran lebih besar. Dengan begitu, dapatkanlah gaya angkat yang sangat besar. Tidak heran kalau alat ini bisa mengangkat mobil yang beratnya bisa mencapai ratusan kilogram.
Rumus Pascal
Hukum Pascal bisa dituliskan dalam rumus seperti di bawah ini.
Berikut ini keterangan untuk rumus di atas.
- P: besarnya tekanan (N/m²)
- A: luar permukaan atau penampang (m²)
- F: besarnya gaya (Newton atau N)
Contoh Soal dan Pembahasan
Supaya lebih memahami rumus yang sudah diberikan di atas, sebaiknya perhatikan soal dan pembahasan di bawah ini.
Contoh Soal 1
Sebuah pengungkit hidrolik mempunyai piston utama (piston masuk) dengan luas 2 cm² dan silinder di bagian luar memiliki luas 12 cm². Hitung berapa gaya yang dikeluarkan oleh silinder luar apabila diberikan gaya sebesar 20 Newton di piston utama?
Pembahasan:
Soal di atas bisa dihitung menggunakan rumus Pascal. Berikut perhitungannya.
Berdasarkan perhitungan di atas didapatkan bahwa silinder di bagian luar akan menghasilkan gaya sebesar 1.200 Newton ketik piston kecil mendapatkan gaya sebesar 20 Newton.
Contoh Soal 2
Sebuah dongkrak hidrolik memiliki penampang kecil dengan diameter 4 cm. Sedangkan penampang besarnya berdiameter 50 cm. Berapa besar gaya yang harus diberikan pada penampang kecil supaya bisa mengangkat mobil dengan massa 1.500 kg?
Pembahasan:
Mari hitung luas penampang dan besarnya gaya pada penampang besar terlebih dahulu.
Jadi, untuk mengangkat mobil dengan massa 1.500 kg diperlukan gaya sebesar 96 Newton.
Hukum Pascal tidak hanya dipelajari secara teori dalam pelajaran di bangku sekolah. Hukum ini juga diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Ternyata, penemuan Blaise Pascal 400 tahun lalu tersebut sangat berguna untuk kehidupan saat ini.
