Pengertian Hukum Pascal

Hukum Pascal menyatakan perubahan tekanan fluida di ruang tertutup yang akan diteruskan ke segala arah (Abdullah, 2016). Prinsipnya gaya minimum yang diberikan dapat menghasilkan gaya maksimum. Misalnya Vita yang menekan ban sepeda di satu titik, maka pertambahan tekanan tersebut akan merata ke segala bagian ban sepeda.

Tidak hanya pada gas, tekanan zat cair di ruang tertutup juga akan diteruskan sama besar ke segala arah. Dalam fisika, tekanan diartikan sebagai gaya yang bekerja pada luas suatu bidang (f/A).  Bidang yang terkena gaya disebut bidang tekan, sedangkan gaya itu sendiri disebut gaya tekan (Nurachmandani, 2009).

Tekanan termasuk besaran skalar (tidak mempunyai arah) yang mempunyai satuan pascal (Pa). Hal ini karena Hukum Pascal ditemukan Blaise Pascal, seorang Ilmuan Prancis yang hidup pada tahun 1623–1662. Selain pascal, juga terdapat satuan lain dalam tekanan seperti atmosfer (1 atm = 101,325 Pa), mmHg (76 mmHg = 1 atm), dan bar (1 bar = 105 Pa).

Sebenarnya hukum ini dipelajari dalam fluida statis bersama Hukum Utama Hidrostatik dan Hukum Archimedes. Persamaan Hukum Pascal sebagai berikut:

Apabila bidang tekan berbentuk silinder dengan diameter tertentu, persamaannya menjadi sebagai berikut:

Aplikasi Hukum Pascal

Hukum Pascal banyak diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada dongkrak hidrolik, mesin hidrolik pengangkat mobil, rem hidrolik, kempa, dan pompa sepeda hidrolik.

a. Dongkrak Hidrolik

Dongkrak hidrolik dipakai untuk mengganjal mobil yang  diservis. Dongkrak hidrolik terdiri atas pengisap besar dan kecil, dua bejana berhubungan, dan minyak pengisi bejana.

b. Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil

Mesin hidrolik pengangkat mobil banyak ditemukan di tempat pencucian mobil. Piston luar mesin hidrolik mempunyai luas berkali-kali lipat dari piston dalam. Hal ini memberi keuntungan mekanis yang besar. Misalnya besar piston luar 40 kali lipat dari piston dalam. Ketika pekerja memberi gaya tekan yang setara 20 kg pada piston dalam, maka piston luar mampu mengangkat mobil hingga 1000 kg.

c. Rem Hidrolik

Rem hidrolik bekerja berdasarkan prinsip Hukum Pascal. Ketika pengendara menginjak pedal rem, maka permukaan fluida di depan piston akan mendapat tekanan. Selanjutnya tekanan tersebut diteruskan ke segala arah dengan sama besar hingga menekan piston di ujung pipa lainnya.

Kemudian terjadi pergeseran piston yang menekan cakram rem dan kendaraan berhenti. Prinsip ini bekerja sebaliknya. Ketika pedal rem dilepas, tidak ada tekanan pada piston depan yang artinya tekanan piston di ujung pipa juga menghilang. Jepitan cakram rem ikut menghilang sehingga kendaraan dapat bergerak.

d. Kempa

Kempa merupakan mesin pengepres kapas. Dengan menekan pengisap kecil, maka pengisap besar akan bergerak mendorong kapas hingga kapas menjadi mampat.

e. Pompa Sepeda Hidrolik

Hanya dengan sedikit gaya tekan, proses memompa sepeda menjadi lebih mudah.

Contoh Soal:

1. Perhatikan gambar berikut!

Mesin hidrolik akan mengangkat mobil bermassa 1.400 kg di panampang A2. Apabila luas panampang A1 adalah 0,5 m2 sedangkan A2 adalah 20 kali lipatnya, berapa gaya F1 yang dibutuhkan untuk mengangkat mobil tersebut? (g = 10 m/s2)

             Ditanya           :       F1      =          ?

2. Tiga pengisap dengan luas 2 cm2, 16 cm2 dan 40 cm2 menutup tiga bejana berhubungan. Berapa gaya yang dibutuhkan pada dua pengisap lain untuk mencapai keseimbangan jika pengisap terkecil mempunyai gaya tekan 10 N?

3. Rozi menghabiskan liburan sekolah dengan membantu pamannya yang bekerja di tempat pencucian mobil. Udin datang membawa mobil bermassa 1.500 kg agar Rozi bisa mencucinya, kemudian Rozi meminta Udin memarkir mobilnya di penampang besar pompa hidrolik berjari-jari 100 cm. Jika jari-jari penampang kecil pompa hidrolik adalah 4 cm, berapa gaya yang harus Rozi berikan untuk mengangkat mobil tersebut? (g = 10 m/s2)

5. Di antara balok dan pengisap yang ada di tuas hidrolik terdapat pegas dengan konstanta 3 × 104 N/m. Kemudian kantong plastik yang massanya dapat diabaikan diletakkan di permukaan pengisap masukan yang mempunyai luas A1, sedangkan di atas pengisap keluaran di mana balok dan pegas berada mempunyai luas 15 A1. Jika pasir dituang ke dalam kantong plastik perlahan-lahan hingga menekan pegas sejauh 0,006 meter, hitung massa pasir tersebut! (g = 10 m/s2)

Dengan belajar terus menyelesaikan soal, berdiskusi bersama teman, akan cepat menambah wawasan. Mengingat hukum pascal ini digunakan untuk kehidupan sehari-hari. Materi selanjutnya juga mesti mengetahui hukum pascal dan penerapannya. Terutama untuk konsep teori dan bentuk matematis di atas.

Referensi

Abdullah, Mikrajuddin. 2016. Fisika Dasar I. Bandung: Institut Teknologi Bandung.

Nurachmandani, Setya. 2009. Fisika 2: Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.