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