Fisika Mania

Penerapan/aplikasi Hukum Pascal dan Hukum Archimedes

dalam kehidupan sehari-hari

Oleh: Muhammad Fuad M – XI B IPA 1

( MA PERSIS TAROGONG GARUT)

1. Prinsip Pascal

Prinsip Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada cairan dalam suatu tempat tertutup akan diteruskan sama besar ke setiap bagian fluida dan dinding wadah.

Penerapan Prinsip Pascal

Berpedoman pada prinsip Pascal ini, manusia telah menghasilkan beberapa alat, baik yang sederhana maupun canggih untuk membatu mempermudah kehidupan. Beberapa di antaranya adalah Dongkrak Hidrolik, Lift Hidrolik, Rem Hidrolik, Kursi Pasien,Pompa Hidrolik, dan lain-lain.

a.Dongkrak/Lift Hidrolik

Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah dengan memanfaatkan hukum Pascal, “Tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah sama rata”. Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung yang berhubungan yang memiliki diameter yang berbeda ukurannya. Masing- masig ditutup dan diisi cairan seperti pelumas (oli dkk). Apabila tabung yang permukaannya kecil ditekan ke bawah, maka setiap bagian cairan juga ikut tertekan. Besarnya tekanan yang diberikan oleh tabung yang permukaannya kecil diteruskan ke seluruh bagian cairan. Akibatnya, cairan menekan pipa yang luas permukaannya lebih besar hingga pipa terdorong ke atas .

Luas permukaan pipa yang ditekan kecil, sehingga gaya yang diperlukan untuk menekan cairan juga kecil. Tapi karena tekanan (Tekanan= gaya / satuan luas) diteruskan seluruh bagian cairan, maka gaya yang kecil tadi berubah menjadi sangat besar ketika cairan menekan ke pipa yang luas permukaannya besar.

Cara menghitung gaya nya adalah sebagai berikut:

P1 = P2

(F/A)1 = (F/A)2

P = tekanan, F = gaya, A = luas permukaan

P1 = “tekanan yang diberikan”

P2 = “tekanan yang diteruskan

, P1 adalah tekanan pada tabung kecil, dan P2 adalah tekanan pada tabung besar.

Misalnya dongkrak hidrolik yang digunakan untuk mengangkat mobil.

Dengan mengetahui gaya berat mobil maka dapat dihitung gaya minimal yang diberikan pada pompa hidrolik untuk mengangkat mobil tersebut. Semakin besar gaya berat mobil yang diangkat maka semakin besar luas permukaan keluaran (A2) dari dongkrak hidrolik. Minimal gaya keluaran (F2) yang dihasilkan oleh dongkrak hidrolik harus lebih besar/ samadengan gaya berat benda yang diangkat.

Hal yang sama dengan dongkrak hidrolik, prinsip pascal diterapkan juga pada pompa sepeda.

b.Rem Hidrolik

Cara Kerja Rem Hidrolik

Pada rem hidrolik terdapat pipa-pipa hidrolik yang berisi cairan berupa minyak rem. Pada ujung-ujung pipa ini terdapat piston penggerak yaitu piston pedal dan piston cakram. Pipa dan piston inilah yang memegang peranan penting dimana konsep dan sterukturnya telah didesain sedemikian rupa sehingga sesuai  dengan hukum pascal, dengan tujuan menghasilkan daya cengkram yang besar dari penginjakan pedal rem yang tidak terlalu dalam.

Penyesuaian terhadap hukum pascal yang dumaksud adalah dengan mendesain agar pipa pada pedal rem lebih kecil daripada pipa yang terhubung dengen piston cakram. Saat pedal rem diinjak pedal yang terhubung dengan booster rem akan mendorong piston pedal dalam sehingga minyak rem yang berada pada pipa akan mendapatkan tekanan. Tekanan yang didapat dari pedal akan diteruskan ke segala arah di permukaan pipa termasuk ujung-ujung pipa yang terhubung dengan piston cakram.

Karena luas permukaan piston cakram lebih besar daripada piston pedal maka gaya yang tadinya digunakan untuk menginjak pedal rem akan diteruskan ke piston cakram yang terhubung dengan kanvas rem dengan jauh lebih besar sehingga gaya untuk mencengkram cakram akan lebih besar pula. Cakram yang besinggungan dengan kanvas rem akan menghasilkan gaya gesek, dan gaya gesek adalah gaya yang bernilai negative maka dari itu cakram yang ikut berputar bersama roda semakin lama perputarannya akan semakin pelan, dan inilah yang disebut dengan proses pengereman. Selain itu karena diameter dari cakram yang lebih lebar juga ikut membantu proses pengereman. Hal itulah yang menyebabkan system kerja rem cakram hidrolik lebih efektif daripada rem konvensional (rem tromol).

c.Kursi Dokter Gigi

Kursi dokter gigi termasuk salah satu alat yang memanfaatkan hukum pascal. Cara kerjanya mirip dengan dongkrak hidrolik. Ketika pedal/tuas tertekan atau diinjak oleh dokter gigi tekanan fluida dalam bejana berhubungan akan diteruskan pada kursi pasien sehingga kursi mendapat gaya ke atas. Bayangkan bahwa tuas injak dan kursi pasien terhubung oleh suatu bejana berhubungan, tuas injak merupakan tabung kecil dan kursi pasien tabung besar. Ketika dokter memberikan gaya pada maka tuas injak maka fluida pada tabung kecil akan mendapat tekanan dan tekanan yang sama besar akan diteruskan pada tabung besar.

Dari hubungan di atas dapat dilihat bahwa pada tabung kecil (permukaan kecil), gaya kecil dan untuk tabung besar (permukaan besar) gaya besar. Nah dengan memanfaatkan hubungan ini dokter gigi cukup memberikan gaya yang kecil pada tuas injak dan akan menimbulkan gaya yang cukup besar pada kursi pasien yang membuat kursi pasien naik.

2. Prinsip Archimedes

Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, di mana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.

Penerapan hukum archimedes

Penerapan  hukum archimedes sering kita lihat pada kapal laut, kapal selam, balon udara, hidrometer dan

Telur ada yang tenggelam dan ada yang mengapung karena pada telur yang mengapung cairan dalam telur terlalu encer atau sudah ada udaranya karena sudah membusuk.

Telur yang tenggelam cairan di dalamnya masih kental (calon ayam).

Suatu benda tenggelam, melayang atau terapung sesuai dengan dengan hukum archimedes. Jika massa jenis suatu benda lebih kecil dari massa jenis fluida yang dimasukinya maka ia akan terapung. Tidak masalah benda itu juga zat cair. Misalnya saja minyak di dalam air, minyak terapung dibagian atas karena massa jenisnya lebih kecil dari air. oleh karena itu meskipun es batu termasuk zat cair, ia mengapung dalam air karena massa jenisnya lebih kecil dari air.

a. Kapal Selam

Kapal selam merupakan sebuah wahana yang unik karena bisa mengapung dan menyelam di air sesuai kebutuhan, pembuatan kapal selam pertama kali di gunakan untuk keperluan perang dan masih berbentuk sangat sederhana ( turtle). Namun pada masa sekarang selain untuk perang, kapal selam juga di gunakan sebagai wahana rekreasi dan juga penelitian bawah air (ocean research). Ada pertanyaan menarik dari seorang teman saya beberapa waktu lalu, yaitu bagaimana cara sebuah kapal selam yang beratnya berton ton bisa menyelam. Pertanyaan menarik. Kalau masalah mengapung kita pasti tahu bahwa Hukum Archimedes (+250 sebelum Masehi) adalah jawabannya ‘Jika suatu benda dicelupkan ke dalam sesuatu zat cair, maka benda itu akan mendapat tekanan keatas yang sama besarnya dengan beratnya zat cair yang terdesak oleh benda tersebut’. Dan itu berlaku pada setiap kapal konvensional. Sedangkan untuk menyelam kapal selam memakai Hukum Boyle dan Hukum Boayancy (pengapungan).

gambar diatas menunjukkan kapal selam pada mode mengapung

gambar diatas menunjukkan kapal selam pada mode menyelam

b. Kapal Laut

Kapal laut memiliki rongga udara sehingga dapat mendesak volume air yang lebih besar, menyebabkan gaya apung yang dialami kapal laut menjadi sangat besar. gaya apung ini yang mengimbangi berat kapal beserta isinya

c. Balon Udara

Gaya dan tekanan pada balon

Bila balon diisi dengan air, maka distribusi tekanannya dapat dihitung dan hasilnya dapat disimak. Di mulut balon, tekanannya akan sama dengan tekanan udara luar. Semakin ke dalam balon, semakin besar tekanannya. Harap diingat, tekanan dan gaya adalah besaran vektor sehingga selain mempunyai nilai juga mempunyai arah. Ingat pula, tekanan adalah gaya per satuan luas.

Jika diperhatikan, ternyata ada tekanan dan berarti ada gaya yang arahnya ke bawah, yang artinya justru menarik balon ke bawah. Namun, gaya ini ditiadakan oleh setengah dari separuh bagian atas balon. Dengan kata lain, hanya seperempat bagian teratas balon sajalah yang “bertanggung jawab” atas daya angkat balon.

Pertanyaannya, mengapa tidak dibuang saja separuh bagian bawah balon?

Kalau kita buang separuh bagian bawah balon, maka pada daerah ekuator balon yang kini menjadi bagian terbawah balon tekanannya sama dengan tekanan atmosfer. Jadi, perbedaan antara tekanan balon dan tekanan atmosfernya adalah nol. Perbedaan tekanan akan bertambah semakin ke atas dari mulut balon dan kita menginginkan perbedaan yang besar di separuh bagian atas balon agar daya angkatnya besar.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s