Pengertian Hukum Pascal, Sejarah, Rumus, Bunyi, Manfaat dan Contoh Soalnya

Ilustrasi Pengertian Hukum Pascal. Unsplash/Alberto C.

Hukum Pascal merupakan salah satu prinsip dasar dalam ilmu Fisika. Saat mempelajarinya, ada beberapa konsep dasar yang perlu dipahami. Mulai dari pengertian, rumus, bunyi, manfaat sampai dengan contoh soal Hukum Pascal.

Hukum Pascal dalam ilmu fisika mempunyai arti yaitu suatu tekanan yang diberikan oleh cairan dalam ruangan tertutup dan diteruskan ke ruangan lainnya dalam bentuk yang sama besar. Artinya, Hukum Pascal ini sangat erat kaitannya dengan tekanan di dalam cairan.

Pengertian Hukum Pascal

Ilustrasi Pengertian Hukum Pascal. Foto: Pixabay.

Mengutip dari buku Ajar Fisika Berbasis Masalah untuk Kelas XI SMA/MA Semester Ganjil, Rita, (2022), Hukum Pascal merupakan salah satu hukum Fisika tentang tekanan fluida di dalam wadah yang tertutup dan dapat memengaruhi benda-benda di sekitarnya.

Hukum pascal menyatakan bahwa perubahan tekanan yang diberikan pada fluida tertutup akan merambat ke segala arah dan dengan kekuatan yang sama.

Artinya, ketika tekanan diberikan pada suatu fluida dalam wadah tertutup, tekanan ini akan didistribusikan merata ke seluruh bagian fluida tersebut. Hal ini berlaku untuk gas dan cairan.

Sejarah Hukum Pascal

Ilustrasi Pengertian Hukum Pascal. Unsplash/Chris Lawton.

Hukum Pascal merupakan salah jenis hukum fisika yang ditemukan oleh Blaise Pascal yang lahir pada 19 Agustus 1623 di Prancis. Pada tahun 1653, Pascal menerbitkan risalahnya tentang keseimbangan cairan, ia membahas prinsip-prinsip fluida statis.

Fluida statis adalah fluida yang tidak bergerak. Kita dapat mengatakan fluida dalam kesetimbangan statis ketika suatu fluida tidak mengalir. Misalnya fluida itu adalah air maka bisa dikatakan juga sebagai kesetimbangan hidrostatik.

Pada fluida dalam kesetimbangan statis, gaya total setiap bagian fluida adalah nol. Penemuan pascal ini terbukti secara ekperimental sehingga bisa dikatakan sebagai hukum pascal.

Pascal mengamati bahwa perubahan tekanan yang diterapkan pada fluida tertutup ditransmisikan tanpa batas ke seluruh fluida dan ke dinding wadahnya.

Selain itu, prinsip Pascal menyiratkan bahwa tekanan total dalam suatu fluida adalah jumlah tekanan dari berbagai sumber.

Rumus Hukum Pascal

Ilustrasi Pengertian Hukum Pascal. Unsplash/Arturi Jalli.

Hukum pascal bisa dikerjakan menggunakan rumus tertentu. Berikut rumus dari hukum pascal yang bisa dipelajari:

Keterangan:

P : Tekanan dengan satuan n M2

F1 : Gaya pada penampang pertama (N)

F2 : Gaya pada penampang kedua (N)

A1 : Luas permukaan bidang pertama (m2)

A2 : Luas permukaan bidang kedua (m2)

Dalam sistem internasional gaya dinyatakan dalam newton (N), luas permukaan dinyatakan dengan m2. Sehingga tekanan dinyatakan dengan N/m2 yang dikenal sebagai Pascal (Pa).

Salah satu aplikasi penting dalam hukum Pascal yang mudah dipekajari adalah pers hidrolik. Gaya F1 diterapkan pada tabung kecil area A1.

Tekanan ditransmisikan melalui cairan ke tabung area A2 yang lebih besar. Karena tekanannya sama di kedua sisi, kita melihat bahwa:

Oleh karena itu, gaya F2 lebih besar dari F1 dengan mengalikan faktor A2 / A1.

Bunyi Hukum Pascal

Ilustrasi Pengertian Hukum Pascal. Unsplash/Jonas Jacobson.

Bunyi Hukum Pascal digunakan sebagai pedoman atau prinsip kerja, yang memiliki keterkaitan di antara berbagai tekanan. Tekanan tersebut disebabkan oleh zat cair dalam ruang tertutup.

Hukum Pascal ini berisi tentang sebuah tekanan yang diberikan pada zat cair. Adapun bunyi Hukum Pascal yang dikemukakan fisikawan asal Prancis yang bernama Blaise Pascal adalah sebagai berikut:

Artinya, tekanan yang diberikan pada sebuah wadah yang berisi cairan akan merambat ke seluruh cairan yang ada di dalam wadah tersebut. Hal ini terjadi karena cairan yang ada di dalam wadah tidak dapat ditembus oleh benda lain, sehingga tekanan merambat ke benda lain.

Manfaat Hukum Pascal

Ilustrasi Pengertian Hukum Pascal. Unsplash/Branddi Brad.

Hukum pascal dapat memberikan manfaat bagi manusia dalam kehidupan sehari-hari. Hukum ini dimanfaatkan di dalam berbagai peralatan teknik, berikut penjelasannya:

1. Dongkrak Hidrolik

Sistem hidrolik adalah teknologi yang digunakan untuk menggerakkan atau mengendalikan komponen dengan menggunakan tekanan cairan. Biasanya, sistem ini digunakan dalam mesin berat dan peralatan industri.

Dongkrak hidrolik sendiri memiliki cara kerja ketika pengisap kecil diberi gaya tekan, gaya itu akan dilanjutkan fluida (minyak) di dalam pompa.

Jadi, dengan hukum tersebut, minyak di dalam dongkrak hidrolik akan menghasilkan gaya angkat di pengisap besar, sehingga mampu mengangkat beban di atasnya.

2. Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil

Cara kerjanya serupa dengan dongkrak hidrolik, namun hanya berbeda di perbandingan luas penampang pengisap yang digunakan.

Di mesin ini, perbandingan antara luas penampang kedua pengisap amatlah besar, sehingga gaya angkat yang dihasilkan di pipa berpenampang pun besar, sehingga bisa dipakai untuk mengangkat mobil.

3. Rem Hidrolik

Saat pedal rem ditekan, maka gaya yang diberikan ke pedal itu akan dilanjutkan ke silinder utama yang berisi minyak rem.

Lalu minyak rem tersebut akan menekan bantalan rem yang dihubungkan ke sebuah piringan logam, sehingga menimbulkan gesekan antara bantalan rem dengan piringan logam. Gaya gesek ini akhirnya akan menghentikan putaran roda.

Contoh Soal Hukum Pascal

Ilustrasi Pengertian Hukum Pascal. Unsplash/Deby H.

Agar materi Hukum Pascal dapat dipahami dengan baik, berikut beberapa contoh soal Hukum Pascal dan pembahasan yang bisa dipelajari dengan benar:

1. Contoh Soal 1

Sebuah alat pengangkat mobil memiliki luas penampang pengisap kecil A1 sebesar 20 cm persegi dan pengisap besar A2 sebesar 50 cm persegi. Berapa gaya yang harus diberikan untuk mengangkat mobil adalah 20.000 Newton?

Diketahui:

A1 = 20 cm^2 A2 = 50 cm^2 F2 = 20.000 N

Ditanya: F1 = ? Jawaban:

P1 = P2 F1 / A1 = F2 / A2 F1 = (F2 / A2) x A1

= (20.000 N / 50 cm^2) x 20 cm^2 = 8.000 N

Jadi, gaya yang harus diberikan untuk mengangkat mobil di pompa hidrolik tersebut adalah 8.000 Newton.

2. Contoh Soal 2

Sebuah bejana berhubungan dengan 2 tabung yang kedua ujungnya diisi air. Apabila A2 berukuran 20 kali lebih besar dari A1 dan gaya tabung yang kecil adalah 100 N, berapa gaya tabung yang besar?

Diketahui:

A2 = 20 x A1 F1 = 100 N

Ditanya: F2 = ? Jawaban:

F1/A1 = F2/A2 F2 = (A2/A1)F1 = (20A1/A1) x 100 = 20 x 100 = 2.000 N

Jadi, gaya pada tabung besar adalah 2.000 Newton.

3. Contoh Soal 3

Sebuah mobil dengan berat 5.000 Newton akan dicuci sehingga diangkat mesin hidrolik. Piston kecil pada pompa hidrolik memiliki gaya 100 Newton dengan luas penampang 0,5 meter persegi. Berapa luas penampang piston besar?

Diketahui:

F1 = 100 Newton A1 = 0,5 m^2 F2 = 5.000 Newton

Ditanya: A2 = ? Jawaban:

F1/A1 = F2/A2 A2 = (F2/F1) x A1 = (5000/100) x 0,5 = 50 x 0,5 = 25 m^2

Jadi, luas penampang piston besar adalah 25 meter persegi.

4. Contoh Soal 4

Bagian bawah mobil dengan berat 8.000 Newton akan diperbaiki sehingga mobil tersebut diangkat dengan alat pengangkat mobil pada pencucian kendaraan. Piston kecil pada alat pengangkat mobil diberi gaya sebesar 200 Newton.

Jika luas penampang piston kecil adalah 5 cm persegi, berapa luas penampang piston besar?

Diketahui:

F2 = 8.000 N F1 = 200 N A1 = 5 cm^2

Ditanya: A2 = ? Jawaban:

F1/A1 = F2/A2 A2 = (F2/F1) x A1 = (8.000/200) x 5 = 2 x 10^-2 m^2 = 0,2 m^2

Jadi, luas penampang piston besar adalah 0,2 m^2.

5. Contoh Soal 5

Sebuah meja yang beratnya 100 Newton memiliki 4 kaki dengan masing-masing luas penampang 5 cm persegi. Apabila berat meja terdistribusi merata, berapa besar tekanan yang dialami setiap kaki meja karena gaya dari lantai?

P = F/A, masing-masing kaki mendapatkan gaya dari lantai sebesar seperempat berat meja, yaitu 100/4 = 25 N.

Sehingga:

P = 25 N/5 cm2 = 25 N/5(10^-2 m)^2 = 500 N/m^2

Jadi, besar tekanan yang dialami setiap kaki meja tersebut adalah 100 Newton per m^2.

Demikian pengertian hukum Pascal beserta rumus, bunyi, manfaat sampai dengan contoh soalnya. (APR)