Rumus Hukum Pascal dalam Fisika dan Contoh Soalnya
Menyajikan beragam informasi terbaru, terkini dan mengedukasi.
·waktu baca 7 menit
Tulisan dari Kabar Harian tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
PerbesarDaftar isi
Daftar isi
Daftar isi
Rumus hukum Pascal digunakan untuk menghitung tekanan pada fluida ruang tertutup. Rumus ini dikemukakan oleh Blaise Pascal, ilmuwan dari Prancis.
Artikel ini akan membahas lebih lengkap tentang rumus hukum Pascal dalam pelajaran fisika. Selain itu, dibagikan contoh soal dan pembahasannya untuk menambah pemahaman siswa.
Materi Rumus Hukum Pascal
Sebelum masuk ke dalam rumus hukum Pascal, mari melihat beberapa kejadian sehari-hari yang berkaitan dengan hukum tersebut terlebih dahulu.
Menyadur buku Ilmu Pengetahuan Alam SMP/MTs Kelas VIII Semester 2 terbitan Kemdikbud pada 2017, salah satu contoh kejadian di sekitar kita yang berkaitan dengan hukum Pascal adalah mobil di tempat pencucian kendaraan yang diangkat dengan alat pengangkat atau pompa hidrolik untuk membantu pencuci mobil menjangkau semua bagian mobil.
Seperti diketahui, pompa hidrolik yang digunakan di tempat pencucian mobil hanya berisi udara atau bisa berupa minyak. Fenomena tersebut menunjukkan bahwa tekanan yang diberikan fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama.
Hal yang sama diungkapkan Blaise Pascal dalam hukum Pascal. Rumus hukum Pascal umumnya digambarkan dalam sebuah model dongkrak hidrolik. Berikut uraiannya:
Jika penampung dengan luas A1 diberi gaya dorong F1, akan menghasilkan tekanan p yang rumusnya bisa ditulis sebagai berikut:
p = F1 / A1
Berdasarkan hukum Pascal, tekanan p akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama, termasuk ke luas penampang A2. Pada penampang A2 akan dihasilkan gaya angkat F2 dengan rumus sebagai berikut:
p = F2 / A2
Sehingga, secara matematis persamaan dongkrak hidrolik bisa ditulis sebagai berikut:
P1 = P2
F1 / A1 = F2 / A2 atau F2 = (A2 / A1) F1
dengan:
p = tekanan (N/m^2)
F1 dan F2 = gaya yang diberikan (N)
A1 dan A2 = luas penampang (m^2)
Apabila A2 lebih besar dari A1, diperoleh gaya angkat F2 yang lebih besar dari F1. Hal tersebut adalah prinsip kerja dari pompa hidrolik.
Pompa hidrolik pada pencucian mobil menggunakan prinsip Hukum Pascal. Pada pompa hidrolik, ada dua luas penampang yang berbeda, yaitu penampang kecil (A1) dan besar (A2).
Misalnya, penampang kecil memiliki luas 1 cm persegi dan diberi gaya 10 N, maka penampang besar dengan luas 100 cm persegi akan menghasilkan gaya 1.000 N. Hal tersebut bisa dicari menggunakan rumus hukum pascal, berikut perhitungannya:
F2 = (A2 / A1) F1
= (100/1) 10
= 1.000 N.
Baca Juga: Determinan Matriks: Pengertian, Rumus, Sifat, dan Contoh Soal
Contoh-contoh Soal Rumus Hukum Pascal
Agar materi rumus hukum Pascal dapat dipahami dengan baik, berikut ini beberapa contoh soal dan pembahasan yang bisa dipelajari, dirangkum dari berbagai sumber.
1. Contoh Soal 1
Perhatikan gambar di atas, 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 = ?
Dijawab:
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
Sebutkan satu contoh manfaat hukum Pascal!
Jawaban:
Sebagai dasar untuk membuat mesin penghasil gaya hidrolik yang digunakan untuk mengangkat benda-benda berat.
3. Contoh Soal 3
Sebuah bejana berhubungan dengan 2 tabung yang kedua ujungnya diisi air. Jika salah satu tabung diberi tekanan, bagaimana rumusnya menurut hukum Pascal?
Jawaban:
Tekanan di tabung 1 = tekanan di tabung 2.
P1 = P1
F1/A1 = F2/A2
Di mana,
F1 = gaya pada tabung 1.
F2 = gaya pada tabung 2.
A1 = luas penampang tabung 1.
A2 = luas penampang tabung 2.
4. Contoh Soal 4
Masih berhubungan dengan contoh soal 3, 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 = ?
Dijawab:
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.
5. Contoh Soal 5
Sebutkan 2 contoh peralatan yang menggunakan hukum Pascal!
Jawaban:
Rem hidrolik, dongkrak hidrolik, dan mesin pengangkat mobil hidrolik di tempat cucian kendaraan.
6. Contoh Soal 6
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 = ?
Dijawab:
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.
7. Contoh Soal 7
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 = ?
Dijawab:
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.
8. Contoh Soal 8
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?
Pembahasan:
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.
Sekilas tentang Blaise Pascal, Penemu Hukum Pascal
Berdasarkan britannica.com, hukum Pascal atau dikenal juga sebagai prinsip Pascal adalah pernyataan yang menyebutkan bahwa dalam suatu fluida yang diam dalam wadah tertutup, perubahan tekanan pada satu bagian akan diteruskan tanpa kehilangan ke setiap bagian fluida ke dinding wadah.
Penemu hukum tersebut, Blaise Pascal, juga menemukan bahwa tekanan pada suatu titik dalam zat cair yang diam adalah sama ke segala arah dan bahwa tekanan akan sama pada semua bidang yang melalui suatu titik tertentu.
Blaise Pascal adalah seorang ilmuwan matematika dan geometri yang lahir pada 19 Juni 1623. Pascal juga mendalami ilmu filsafat dan agama. Pascal tak menempuh pendidikan resmi, tetapi pada usia ke-12 ia berhasil menciptakan mesin penghitung yang membantu pekerjaan ayahnya sebagai penarik pajak.
Sepanjang hidupnya, banyak penemuan Pascal yang dipublikasikan, terutama di bidang matematika. Pascal juga melahirkan karya-karya dalam bidang fisika hidrostatika dan hidrodinamika, termasuk hukum Pascal.
Kemudian, ada karya Pascal yang lainnya dalam bidang agama. Beberapa karya Pascal yang terkenal adalah The Lettres Provinciales dan The Pensees.
The Lettres Provinciales (Surat-Surat ke Daerah) berisi pembelaan Pascal terhadap Antoine Arnault, pemimpin gerakan jansenisme yang diadili di Sorbonne karena pandangannya dianggap berbahaya. Karya ini sekaligus menjadi tulisan Pascal yang menyerang kaum Jesuit, ordo dalam Gereja Katolik Roma.
Kemudian, The Pensees berisi kumpulan pemikiran-pemikiran Pascal dalam pembelaan agama Kristen kepada orang-orang yang tak percaya akan keberadaan Tuhan, terutama kaum rasionalis.
(NSF)