Hukum Pascal Mikrajuddin Abdullah Fisika Dasar I 2016

737 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 aA atau 1 2 F a A F  10.15 P 2 P 3 P 1 P 2 + P A a F 1 F 2 P 1 + P P 3 + P A a 738 dengan 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 Aa = 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 = 11.0000,01 = 11.0000,01 3,14 = 350.318 Pa. Tambahan tekana tersebut berasal dari udara dalam 739 kompresor. Dengan demikian, kompresor harus memberikan tambahan tekanan sebesar 350.318 Pa. Karena mobil sendiri mendapat tekanan dari atmosfer sebesar 100.000 Pa, maka tekanan dalam kompresor haruslah 350.318 + 100.000 = 450.318 Pa. 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 . Pedal kaki Silinder roda Sistem pipa Zat cair Piston silinder utama Silinder utama Piston P1 Piston P2 Piston silinder roda 740 Gambar 10.20. Contoh sistem hidrolik pada pesawat Airbus A380. Pesawat ini adalah pesawat komersial terbesar saat ini www.finetubes.co.uk.

10.8 Barometer

Barometer adalah alat ukur tekanan udara. Salah satu contoh barometer adalah barometer air raksa. Barometer ini memanfaatkan prinsip tekanan hidrostatis pada air raksa. Gambar 10.21 adalah barometer air raksa dan skemanya. Bagian utama barometer ini adalah wadah air raksa, pipa gelas vertikal yang tertutup ujung atasnya dan dalam keadaan vakum. Karena ujung atas kolom adalah vakum maka ketinggian kolom memenuhi gh P r   dengan Sistem supply bahan bakar Jalur manometrik Jalur oksigen Penggerak pintu reverse thrust Sistem AC Sistem roda pendaratan dan pengereman Sistem penyimpanan air Sistem air bekas Supply bahan bakar cadangan Sistem pompa tekanan tinggi Sistem kontrol bahan bakar Pengotrol sistem penerbangan 741  r adalah massa jenis air raksa; g adalah percepatan gravitasi bumi; h adalah ketinggian kolom air raksa. Gambar 10.21. kiri Contoh barometer air raksa patrickmarney.co.uk. kanan Skema barometer air raksa. Terdapat wadah penampungan air raksa dan pipa kecil yang dicelupkan terbalik secara vertikal bagian terbuka tercelup di dalam air raksa dan bagian tertutup di sisi atas. Pipa divakumkan. Air raksa dalam wadah ditekan oleh udara luar sehingga terdesak naik sepanjang pipa. Pipa gelas diberi skala dan tiap skala diberi angka tekanan yang diukur.Jika barometer dibawa ke permukaan laut maka tekanan udara P = 1 atm = 1,01  10 5 Pa. Dengan menggunakan data massa jenis air raksa  r = 13.600 kgm 3 maka ketinggian kolom air raksa adalah 76 , 82 , 9 600 . 13 10 01 , 1 5      g P h r  m Jadi ketinggian kolom air raksa pada barometer ketika mengukur tekanan 1 atm adalah 0,76 m = 76 cm. Oleh karena itu, tekakan 1 atm kadang disebut