Materi Fisika SMA – Rumus Hukum Pascal

AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian memperhatikan proses pencucian mobil di tempat cuci mobil? Terkadang mobil diangkat ke atas agar mempermudah dalam proses pencucian mobil. Mobil diangkat menggunakan pompa hidrolik. Cara kerja pompa hidrolik ini menggunakan penerapan hukum Pascal. Berikut penjelasan yang lebih lengkap mengenai hukum Pascal.

A. Pengertian Hukum Pascal

Hukum Pascal merupakan salah satu hukum yang berlaku pada fluida statis. Hukum ini menyatakan bahwa fluida yang berada dalam wadah tertutup apabila diberikan gaya tekan eksternal maka tekanan pada fluida akan sebanding dengan besar gaya tekan eksternal yang diberikan.

B. Persamaan Hukum Pascal

Perhatikan ilustrasi pompa hidrolik di atas. Apabila diberi gaya tekan sebesar F₁, maka dengan prinsip Hukum Pascal, diperoleh hubungan berikut :

P_1=P_2

\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}

Keterangan
P₁ : tekanan pada penampang 1 (Pa)
P₂ : tekanan pada penampang 2 (Pa)
F₁ : gaya pada penampang 1 (N)
F₂ : gaya pada penampang 2 (N)
A₁ : luas penampang 1 (m²)
A₂ : luas penampang 2 (m²)

Pompa hidrolik yang diberi gaya tekan berupa F₁ akan membuat fluida yang berada pada piston kiri bergerak ke bawah sebesar h₁ dan akan bergerak ke piston kanan hingga mendorong ke atas sebesar h₂. Sehingga, berdasarkan hukum Pascal diperoleh :

A_1.h_1=A_2.h_2

Keterangan
A₁ : luas penampang 1(m2)
A₂ : luas penampang 2 (m2)
h₁ : ketinggian 1 (m)
h₂ : ketinggian 2 (m)

C. Contoh Soal

Sebuah pengungkit hidrolik digunakan untuk mengangkat mobil. Udara bertekanan tinggi digunakan untuk menekan piston kecil yang memiliki jari-jari 10 cm. Takanan yang diterima diteruskan oleh cairan didalam sistem tertutup ke piston besar yang memiliki jari-jari 20 cm. Berapa besar gaya yang harus diberikan udara bertekanan tinggi untuk mengangkat mobil yang memiliki berat sebesar 13.300 N?

Pembahasan

Dik :
r₁ = 10 cm = 0,1 m
r₂ = 20 cm = 0,2 m
F₂ = 13.300 N

Dit :
Gaya yang harus diberikan udara bertekanan tinggi untuk mengangkat mobil (F₂)

Pembahasan :

1. Mencari luas penampang piston kecil

A_1=\pi r_1^2

A_1=\pi (0,1\ m)^2

A_1=0,001\pi \ m^2

2. Mencari luas penampang piston kecil

A_2=\pi r_2^2

A_2=\pi (0,2\ m)^2

A_2=0,004\pi \ m^2

2. Mencari besar gaya F₁

\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}

F_1=\frac{F_2}{A_2}×A_1

F_1=\frac{13300\ N}{0,004\pi \ m^2}×(0,001\pi\ m^2)

F_1=\frac{0,001\pi\ m^2}{0,004\pi \ m^2}×(13300\ N)

F_1=\frac{1}{4}×(13300\ N)

F_1=3325\ N

Jadi gaya yang harus diberikan oleh udara bertekanan tinggi adalah 3325 N