Hukum Pascal

10.7 Hukum Pascal

Misalkan zat cair dimasukkan dalam wadah tertutup. Jika satu bagian zat cair tersebut mengalami penambahan tekanan, maka seluruh bagian zat cair mengalami penambahan tekanan yang besarnya persis sama (Gambar 10.17). Ini adalah pernyataan hukum Pascal untuk fluida statis.

Salah satu aplikasi utama hukum pascal adalah pembuatan dongkrak hidrolik atau penggerak hidrolik lainnya. Keuntungan dongkrak atau penggerak hidrolik adalah hanya dengan gaya kecil kita sanggup menggerakkan

besar. Bagaimana menjelaskannya? Perhatikan Gambar 10.18.

Satu bagian zat cair diberi

P tambahan P 1

P 1 + P

tekanan P

P 3 + P

P 2 + P

Gambar 10.17. Ketika satuan bagian dalam fluida tertutup mendapat tambahan tekanan P maka seluruh bagian fluida mendapat tambahan P juga.

Gambar 10.18. Jika tekanan di satu bagian dalam zat cair yang berada di dalam wadah tertutup ditambah, maka seluruh bagian zat cair mendapat tambahan tekanan yang sama besar. Tekanan di penampang kecil ditambah sebesar P. Akibatnya, semua bagian zat cair mendapat tambahan tekanan sebasar P pula.

Pada Gambar 10.18 zat cair ditampung dalam wadah tertutup yang memiliki dua silinder terbuka dengan luas penampang berbeda jauh. Masing- masing silinder dilengkapi dengan piston. Mula-mula tekanan dalam zat cair di

bawah piston kecil adalah P 1 , tekanan zat cair di bawah piston besar adalah P 2 , tekanan di tempat lain dalam zat cair adalah P 3 , dan seterusnya.

Sekarang kita berikan gaya F 1 pada piston kecil. Luas penampang piston kecil adalah a. Dengan demikian tambahan tekanan di bawah piston kecil akibat gaya tersebut adalah P = F 1 /a. Berdasarkan hukum Pascal, maka seluruh bagian di dalam zat cair mengalami tambahan tekanan yang sama sebesar P. Zat cair di bawah piston besar juga mendapat tambahan tekanan

sebesar P. Tambahan tekanan di bawah piston besar menghasilkan gaya F 2 yang memenuhi F 2 = PA. Akhirnya kita dapatkan F 2 = (F 1 /a)A atau

F 2  F 1 (10.15)

F 1 adalah gaya yang diberikan pada piston kecil

F 2 adalah gaya yang dihasilkan di piston besar

A adalah luas penampang piston besar (m 2 )

a adalah luas penampang piston kecil (m 2 )

Persamaan (10.15) menginformasikan ke kita bahwa dengan membuat ukuran piston besar jauh lebih besar daripada ukuran piston kecil maka kita dapat menghasilkan gaya yang sangat besar pada piston besar hanya dengan pemberian gaya yang kecil pada piston kecil. Sebagai contoh, untuk A/a = 800,

maka dengan F 1 = 15 N kita menghasilkan F 2 = 12.000 N. Gaya 15 N sama dengan berat benda yang bermassa 1,5 kg. Gaya 12.000 N kira-kiraseberat mobil Avanza. Jadi, dengan gaya yang setara berat benda 1,5 kg yang diberikan di piston kecil kita dapat mengangkat mobil Avanza dengan mudah.

Gambar 10.19 adalah contoh aplikasi hukum pascal. Semua penggerak hidrolik memanfaatkan hukum pascal. Dengan hukum pascal maka benda yang berat dapat digerakkan dengan gaya tidak terlalu besar. Pada kebanyakan mobil saat ini, hampir semua sistem pengereman menggunakan sistem hidrolik. Dengan sedikit injakan pada pedal rem, maka mobil dapat dihentikan dengan mudah walaupun sedang melaju pada kecepatan tinggi. Termasuk mobil dengan bobot besar seperti mobil kontainer.

Saat ini sistem hidrolik mulai luas digunakan dalam pesawat-pesawat terbaru. Gambar 10.20 adalah contoh sistem hidrolik yang digunakan pada pesawat Airbus A380. Pesawat ini merupakan pesawat komersial terbesar yang ada saat ini. Pesawat ini dapat mengangkut hingga 850 orang penumpang.

Contoh 10.9

Dongkrak hidrolik pada tempat cuci mobil memiliki pipa (piston) pengangkat yang memiliki jari-jari 10 cm. Pipa tersebut didorong oleh sejenis oli. Oli dalam pipa dihubungkan dengan kompresor gas. Gas dari kompresor tersebut yang memberi tambahan tekanan pada oli sehingga dapat menaikkan dan menurunkan kendaraan yang dicuci. Berapakah tekanan gas dalam kompresor agar dapat mengangkat mobil yang memiliki massa 1.000 kg?

Jawab Luas penampang pipa pengangkat mobil adalah A 1 =  (0,1) 2 = 0,01. Gaya

yang harus ditahan pipa dongkrak sama dengan berat mobil, yaitu F 1 =W mobil = m mobil g = 1.100  10 = 11.000 N. Untuk menghasilkan gaya tersebut dibutuhkan tambahan tekanan P = F 2 /A 2 = 11.000/0,01 = 11.000/(0,01

3,14) = 350.318 Pa. Tambahan tekana tersebut berasal dari udara dalam 3,14) = 350.318 Pa. Tambahan tekana tersebut berasal dari udara dalam

Silinder roda

Pedal kaki

Sistem pipa

Zat cair

Piston silinder utama

Silinder utama

Piston P1

Piston P2

Piston silinder roda

Gambar 10.19. Sejumlah aplikasi hukum Pascal yang dapat kita jumpai sehari-hari: (kiri atas) escavator, (kanan atas) dongkrak hidrolik, dan (bawah) sistem pengereman kendaraan (constructionequipment.hyundai.eu, pakethidrolikcucimobil.blogspot.com).

Jalur manometrik

Jalur oksigen

Sistem pompa tekanan tinggi

Pengotrol sistem penerbangan

Sistem kontrol bahan bakar

Sistem supply bahan bakar

Penggerak pintu

Sistem AC

Sistem roda

reverse thrust

pendaratan dan

Sistem Sistem Supply bahan

pengereman

penyimpanan air bekas bakar cadangan

air

Gambar 10.20. Contoh sistem hidrolik pada pesawat Airbus A380. Pesawat ini adalah pesawat komersial terbesar saat ini (www.finetubes.co.uk).