1. Pengertian Hukum Pascal
Hukum Pascal adalah salah satu hukum Fisika yang berlaku di dalam fluida statis. Hukum ini dirumuskan oleh ilmuwan asal Perancis, yaitu Blaise Pascal. Hukum Pascal menyatakan bahwa “tekanan yang diberikan pada suatu fluida di ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah”. Untuk lebih jelasnya, simak gambar berikut.
Gambar di atas menunjukkan bahwa adanya benda seberat W menyebabkan tekanan di piston bawahnya (piston bagian kanan). Tekanan pada piston sebelah kanan tersebut akan diteruskan oleh fluida ke segala arah. Salah satunya ke dinding piston sebelah kiri. Hal itu menyebabkan dinding piston kiri menjadi kaku. Akibatnya, piston kiri akan menerima tekanan sama dengan piston sebelah kanan.
2. Rumus Hukum Pascal
Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan di piston sebelah kiri (piston 1) sama dengan sebelah kanan (piston 2). Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
P1 = P2
Pada pembahasan tekanan, rumus tekanan sebagai berikut
Jika rumus tekanan di atas disubstitusikan ke persamaan P1 = P2, maka akan menjadi seperti berikut.
Pada rumus di atas, A adalah luas penampang piston yang bisa dianggap berbentuk lingkaran. Dengan demikian, rumusnya bisa disederhanakan menjadi:
Keterangan:
P1 = tekanan pada piston 1, yaitu piston kiri (N/m2);
P2 = tekanan pada piston 2, yaitu piston kanan (N/m2);
F1 = gaya tekan pada penampang piston 1 (N);
F2 = gaya tekan pada penampang piston 2 (N);
A1 = luas penampang piston 1 (m2);
A2 = luas penampang piston 2 (m2);
r1 = jari-jari piston 1 (m); dan
r2 = jari-jari piston 2 (m).
3. Penerapan Hukum Pascal
a. Dongkrak hidrolik
Seperti pada pembahasan di awal, saat ban mobilmu bocor kamu membutuhkan suatu alat yang disebut dongkrak. Dongkraknya biasa disebut sebagai dongkrak hidrolik. Keberadaan dongkrak berfungsi untuk menyeimbangkan mobil saat bannya diganti. Siapa sangka, ukuran dongkrak hidrolik jauh lebih kecil daripada mobil, lho.
Dengan memanfaatkan Hukum Pascal, dongkrak hidrolik tetap bisa mengangkat bagian mobil yang jauh lebih besar. Prinsip kerja dongkrak hidrolik sama dengan pembahasan pada gambar sebelumnya. Kamu misalkan saja benda di piston 2 adalah mobil.
b. Mesin hidrolik
Pada prinsipnya, mesin hidrolik sama dengan dongkrak hidrolik. Hanya saja, mesin hidrolik memiliki ukuran penampang piston lebih besar karena digunakan untuk mengangkat mobil secara keseluruhan. Contoh mesin hidrolik bisa kamu temukan di tempat cucian mobil dan bengkel-bengkel mobil skala besar.
c. Rem hidrolik
Rem hidrolik bisa ditemukan di mobil. Untuk menghentikan laju mobil yang sedang bergerak, kamu cukup menginjak rem dengan gaya yang cukup kecil. Prinsip kerja rem hidrolik adalah saat kamu menginjak pedal rem, gaya akan diteruskan melalui minyak menuju rem. Nah, rem itu akan menjepit velg mobil untuk kemudian berhenti.
4. Contoh Soal
Contoh Soal 1:
Sebuah mobil yang beratnya 9.000 N diangkat dengan mesin hidrolik. Jika luas penampang piston kecil 5 cm2 dan piston besarnya 0,02 m2, berapakah besarnya gaya yang harus diberikan pada piston kecil mesin tersebut?
Diketahui:
F1 = 9.000 N
A1 = 0,02 m2
A2 = 5 cm2 = 5 × 10-4 m2
Ditanya: F2 =…?
Pembahasan:
Berdasarkan Hukum Pascal, diperoleh:
Jadi, gaya yang harus diberikan pada piston kecil adalah 225 N.
Contoh Soal 2 :
Suatu Bengkel menggunakan sistem dongkrak hidrolik untuk mengangkat mobil. Udara tekan memberikan gaya pada piston kecil yang memiliki penampang lingkaran dan berjari-jari 5 cm. Tekanan ini diteruskan oleh zat cair ke piston yang memiliki jari-jari 15 cm. Tentukan besar gaya yang harus diberikan oleh udara tekan untuk mengangkat mobil seberat 13.300 N dan besar tekanan yang menghasilkan gaya tersebut?
Pembahasan :
Diketahui:
R1 = 5 cm = 5 . 10^-2 m
R2 = 15 cm = 15 . 10^-2 m
F2 = W = 13.300 N
Ditanya : Tentukan besar gaya yang harus diberikan oleh udara tekan untuk mengangkat mobil seberat 13.300 N dan besar tekanan yang menghasilkan gaya tersebut?
Karena tekanan yang diberikan pada suatu fluida (zat cair) akan diteruskan ke segara arah dengan besar tekanan yang sama. Maka diperoleh
Jadi, besar gaya yang harus diberikan oleh udara tekan untuk mengangkat mobil seberat 13.300 N adalah 1477,7 N
#Mencari tekanan yang menghasilkan gaya tersebut
Maksudnya adalah besar tekanan yang diakibatkan oleh gaya tekan F1 pada penampang kecil berjari-jari 5 cm
Jadi, besar tekanannya adalah 1,88 atm dan hampir mendekati dua kali tekanan atmosfer.