Dongkrak Hidrolik Rem Piringan Hidrolik

Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMPMTs Kelas VIII 182 Gejala ini pertama kali diteliti oleh seorang ahli fisika, yaitu Blaise Pascal 1623-1662 hingga muncul hukum yang disebut Hukum Pascal. Hukum Pascal berbunyi: “Apabila tekanan diberikan pada satu bagian zat cair dalam suatu ruangan tertutup, akan diteruskan oleh zat cair ke segala arah dengan sama besar”. Penerapan Hukum Pascal dalam keseharian banyak dimanfaatkan, terutama dalam bidang otomotif, di antaranya pada dongkrak hidrolik dan rem piringan hidrolik.

a. Dongkrak Hidrolik

Dongkrak hidrolik adalah alat yang digunakan untuk mengangkat mobil ketika mengganti ban mobil. Alat ini memanfaatkan dua buah silinder, yaitu silinder besar dan silinder kecil. Ketika dongkrak ditekan, minyak pada silinder kecil akan tertekan dan mengalir menuju silinder besar. Tekanan pada silinder besar akan menimbulkan gaya sehingga dapat mengangkat bendabeban berat. Jika kamu menekan silinder kecil dengan gaya F 1 , maka tekanan yang dikerjakan adalah: P 1 = —— F 1 A 1 P 2 = P 1 → —— = —— F 1 A 1 F 2 A 2 Contoh: Sebuah dongkrak hidrolik memiliki dua silinder dengan diameter salah satu silinder berukuran 4 cm. Gaya yang diberikan pada silinder itu adalah 100 N. Jika gaya angkat pada silinder yang lain adalah 400 N, hitunglah diameter dari silinder tersebut Sesuai hukum Pascal, tekanan ini juga dialami oleh silinder besar sehingga berlaku: S ahabatku, Ilmuwan Blaise Pascal 1623-1662 adalah ahli filsafat, ahli matematika, dan ahli fisika dari Prancis yang merupakan salah satu pemikir besar dalam sejarah intelektual di negara-negara barat. Ia dilahirkan di Clermont-Ferrand pada 19 Juni 1623 dan tinggal bersama keluarganya di Paris pada 1629. Kontribusi ilmiahnya yang terpenting adalah asal usul tentang Hukum Pascal, yang menyatakan bahwa fluida atau zat cair memberikan tekanan yang sama ke segala arah. a. Apakah air memancar dari semua lubang? b. Apakah pancaran air dari masing-masing lubang sama kuat? 4. Buatlah kesimpulan dari kegiatan tadi Di unduh dari : Bukupaket.com Bab 14 - Tekanan 183 Penyelesaian: Diketahui: diameter silinder kecil d 1 = 4 cm, maka jari-jarinya r 1 = 2 cm, F 1 = 100 N, F 2 = 400 N Ditanya: d 2 Jawab: —– = —– ⇔ —– = —— ⇔ r 2 = ——– r 2 = ——————— = 16 cm 2 = 4 cm Jadi, diameter silinder yang lain pada dongkrak hidrolik tersebut adalah 8 cm.

b. Rem Piringan Hidrolik

Pemanfaatan hukum Pascal juga diterapkan dalam rem piringan hidrolik. Rem ini menggunakan fluida minyak. Ketika kaki menginjak pedal rem, piston pipa penghubung akan menekan minyak yang ada di dalamnya. Tekanan ini diteruskan pada kedua piston keluaran yang berfungsi mengatur rem. Rem ini akan menjepit piringan logam yang akibatnya dapat menimbulkan gesekan pada piringan yang melawan arah gerak piringan sehingga putaran roda berhenti. Ketika piston pertama A 1 ditekan, maka permukaan piston kedua A 2 akan naik. Dari keadaan ini, berdasarkan hukum pascal dapat diperoleh hubungan volume minyak yang didesak sama dengan volume minyak yang naik. Jika volume minyak yang didesak V 1 sama dengan A 1 h 1 dan volume minyak yang naik V 2 sama dengan A 2 h 2 , maka: Sebuah dongkrak hidrolik mempunyai dua silinder dengan jari-jarinya berturut-turut sebesar 6 cm dan 30 cm. Jika pada silinder kecil diberi beban 30 kg, maka piston pada silinder besar akan naik setinggi 15 cm. Tentukanlah penurunan yang terjadi pada permukaan silinder kecil pada piston tersebut M enguji Diri Gambar 14.3 Rem hidrolik S u m be r: go ogl e.c o.i d F 1 A 1 A 1 A 2 F 1 A 1 πr 1 2 πr 2 2 F 2 r 1 2 F 1 400 N × 2 2 100 N Di unduh dari : Bukupaket.com Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMPMTs Kelas VIII 184 dengan: h 1 = tinggi fluida pada piston pertama h 2 = tinggi fluida pada piston kedua A 1 = luas penampang piston pertama A 2 = luas penampang piston kedua V 1 = V 2 A 1 h 1 = A 2 h 2 —— = —— A 1 A 2 h 1 h 2 Contoh: Sebuah pompa hidrolik menggunakan dua buah silinder, yaitu silinder input dan silinder output yang diameternya masing-masing adalah 8 cm dan 24 cm. a. Jika pada silinder input diterapkan gaya sebesar 5 N, berapakah gaya angkat pada silinder output? b. Jika silinder outputnya ditekan, silinder input naik setinggi 12 cm. Hitunglah penurunan permukaan pada silinder output Penyelesaian: Diketahui: Diameter silinder input d 1 = 8 cm: F 1 = 5N Diameter silinder output d 2 = 24 cm: h 1 = 10 cm Ditanya : a. F 2 b. h 2 Jawab: a. Ingat bahwa d = 2r, jadi r 1 = 4 cm dan r 2 = 12 cm, maka: — = —– ⇒ —– = ——– ⇔ F 2 = —–— ⇔ F 2 = —–—–—–—– ⇔ F 2 = 45 N Jadi, gaya angkat pada silinder output adalah 45 N. b. Menghitung penurunan permukaan pada silinder output h 2 = h 1 × —– ⇒ h 2 = —–—– = —–—–—–—–—– ⇔ h 2 = —–—– = 1,11 cm Jadi, piston pada silinder output turun sejauh 1,11 cm. F 1 F 2 A 1 A 2 F 1 r 2 2 r 1 2 5N ⋅ 12 cm 2 4 cm 2 F 1 F 2 πr 1 2 πr 2 2 A 1 A 2 h 1 r 1 2 r 2 2 10 cm ⋅ 4 cm 2 12 cm 2 10 cm 3 9 cm 2 Di unduh dari : Bukupaket.com Bab 14 - Tekanan 185 dengan: W semu = berat benda dalam zat cair Kg ⋅ms 2 W benda = berat benda sebenarnya Kg ⋅ms 2 F a = gaya apung N W semu = W benda – F a dengan: ρ cair = massa jenis zat cair kgm 3 V b = volume benda yang tercelup m 3 g = percepatan gravitasi ms 2 F a = ρ cair V b g Sebuah pompa hidrolik memiliki dua buah silinder yang jari-jarinya berturut-turut adalah 3 cm dan 5 cm. Jika ujung pompa pada silinder kecil ditekan hingga permukaan zat cairnya turun sejauh 50 cm, hitunglah kenaikan permukaan zat cair pada ujung silinder besar dari pompa hidrolik tersebut M enguji Diri 2. Hukum Archimedes Pernahkah kamu berjalan di dalam air? Jika kamu pernah berjalan atau berlari di dalam air, kamu tentunya akan merasakan bahwa langkahmu lebih berat dibandingkan jika kamu melangkah di tempat biasa. Gejala ini disebabkan adanya tekanan dari zat cair. Ilmuwan pertama yang mengamati gejala ini adalah matematikawan berkebangsaan Yunani bernama Archimedes 187-212 SM. Pengamatan ini memunculkan sebuah hukum yang dikenal Hukum Archimedes, yaitu: “Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut gaya apung sebesar berat zat cair yang dipindahkannya”. Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang. Benda yang diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. Berat ini disebabkan berat semu dan dirumuskan sebagai berikut:

a. Konsep Terapung, Melayang, dan Tenggelam