hukum pascal dan penerapannya

HUKUM PASCAL

Bila ditinjau dari zat cair yang berada dalam suatu wadah, tekanan zat cair pada dasar wadah tentu saja lebih besar dari tekanan zat cair pada bagian di atasnya. Semakin ke bawah, semakin besar tekanan zat cair tersebut. Sebaliknya, semakin mendekati permukaan atas wadah, semakin kecil tekanan zat cair tersebut. Besarnya tekanan sebanding dengan ρgh (ρ=massa jenis, g= percepatan gravitasi, h =ketinggian/ kedalaman).

Setiap titik pada kedalaman yang sama memiliki besar tekanan yang sama. Hal ini berlaku untuk semua zat cair dalam wadah apapun dan tidak bergantung pada bentuk wadah tersebut. Apabila ditambahkan tekanan luar misalnya dengan menekan permukaan zat cair tersebut, pertambahan tekanan dalam zat cair adalah sama di segala arah. Jadi, jika diberikan tekanan luar, setiap bagian zat cair mendapat jatah tekanan yang sama.

Also Read:

Jika seseorang memeras ujung kantong plastik berisi air yang memiliki banyak lubang maka air akan memancar dari setiap lubang dengan sama kuat. Blaise Pascal menyimpulkannya dalam Hukum Pascal yang berbunyi, “tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah”.

Blaise Pascal (1623-1662) adalah fisikawan Prancis yang lahir di Clermount pada 19 Juli 1623. Pada usia 18 tahun, ia menciptakan kalkulator digital pertama di dunia. Ia menghabiskan waktunya dengan bermain dan melakukan eksperimen terus-menerus selama pengobatan kanker yang dideritanya. Ia menemukan teori Hukum Pascal dengan eksperimenya bermain-main dengan air. Disinilah teori hukum itu ditemukan. Blaise Pascal pun mengabadikan penemuanya dengan menyematkan namanya pada penemuan yang ia dapati. Penemuan tersebut berupa kantong dari bahan plastik yang berisi air, dan plastik tersebut sangat banyak memiliki lubang, maka yang terjadi adalah air memancar sama kuat dari setiap lubang yang ada.

Keberadaan hukum pascal tidak bisa dipisahkan dengan yang namanya fluida. Fluida tak lain dan tak bukan bisa dimaknai sebagai suatu zat yang sifatnya mampu mengalir. Cakupan cukup luas, karena sejatinya yang dinamakan dengan fluida merangkum segala jenis zat cair dan bahkan juga gas yang bisa mengalir di udara. Meskipun ada disekitar kita, hanya Blaise Pascal yang mampu menemukan ada sebuah gerakan ilmiah yang terjadi pada kondisi zat cair tersebut saat mengalami penekanan, yang kemudian kita kenal dengan hukum pascal.

PERSAMAAN HUKUM PASCAL

Jika suatu fluida yang dilengkapi dengan sebuah penghisap yang dapat bergerak maka tekanan di suatu titik tertentu tidak hanya ditentukan oleh berat fluida di atas permukaan air tetapi juga oleh gaya yang dikerahkan oleh penghisap. Berikut ini adalah gambar fluida yang dilengkapi oleh dua penghisap dengan luas penampang berbeda. Penghisap pertama memiliki luas penampang yang kecil (diameter kecil) dan penghisap yang kedua memiliki luas penampang yang besar (diameter besar) (Kanginan, 2007).

image010.png

Sesuai dengan hukum Pascal bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah, maka tekanan yang masuk pada penghisap pertama sama dengan tekanan pada penghisap kedua (Kanginan, 2007).

Tekanan dalam fluida dapat dirumuskan dengan persamaan di bawah ini.

F : A

sehingga persamaan hukum Pascal bisa ditulis sebagai berikut.

P1 = P2

F1 : A1 = F2 : A2

dengan P = tekanan (pascal), F = gaya (newton), dan A = luas permukaan penampang (m2).

Ada berbagai macam satuan tekanan. Satuan SI untuk tekanan adalah newton per meter persegi (N/m2) yang dinamakan pascal (Pa). Satu pascal sama dengan satu newton per meter persegi. Dalam sistem satuan Amerika sehari-hari, tekanan biasanya diberikan dalam satuan pound per inci persegi (lb/in2). Satuan tekanan lain yang biasa digunakan adalah atmosfer (atm) yang mendekati tekanan udara pada ketinggian laut. Satu atmosfer didefisinikan sebagai 101,325 kilopascal yang hampir sama dengan 14,70 lb/in2. Selain itu, masih ada beberapa satuan lain diantaranya cmHg, mmHg, dan milibar (mb).

1 mb = 0.01 bar

1 bar = 105 Pa

1 atm = 76 cm Hg = 1,01 x 105 Pa= 0,01 bar

1 atm = 101,325 kPa = 14,70 lb/in2

Untuk menghormati Torricelli, fisikawan Italia penemu barometer (alat pengukur tekanan), ditetapkan satuan dalam torr, dimana 1 torr = 1 mmHg.

SIMULASI HUKUM

Pascal bekerja di bidang studi hidrodinamika dan hidrostatika berpusat pada prinsip-prinsip cairan hidrolik. Penemuannya meliputi tekanan hidrolik (menggunakan tekanan hidrolik untuk melipatgandakan kekuatan) dan jarum suntik. Ia membuktikan bahwa tekanan hidrostatik tidak tergantung pada berat cairan tetapi pada perbedaan elevasi. Dia menunjukkan prinsip ini dengan melampirkan tabung tipis ke tong penuh air dan mengisi tabung dengan air sampai ke tingkat lantai tiga bangunan. Ini menyebabkan barel bocor, dalam apa yang dikenal sebagai barel Pascal percobaan. Pada 1646, Pascal telah belajar dari Evangelista Torricelli eksperimen dengan barometer . Setelah direplikasi percobaan yang melibatkan sebuah tabung diisi dengan merkuri terbalik dalam mangkuk air raksa, Pascal mempertanyakan apa kekuatan merkuri di dalam tabung dan apa yang mengisi ruang di atas merkuri dalam tabung. Hal ini didasarkan pada gagasan Aristoteles bahwa penciptaan adalah hal substansi, apakah terlihat atau tidak terlihat, dan bahwa zat ini adalah selamanya bergerak. Berikut ini adalah pernyataan Aristoteles, “Segala sesuatu yang bergerak harus digerakkan oleh sesuatu”.

Sebagai bukti hal itu menunjukkan:

  • Cahaya melewati “vakum” yang disebut dengan tabung kaca.
  • Aristoteles menulis bagaimana semuanya bergerak, dan harus digerakkan oleh sesuatu.
  • Oleh karena itu, karena harus menjadi “sesuatu” yang tak terlihat untuk memindahkan cahaya melalui tabung gelas, tidak ada kekosongan dalam tabung. Tidak dalam tabung kaca atau di tempat lain.

Setelah eksperimen ini, pada tahun 1647 Pascal menghasilkan Pengalaman Nouvelles touchant le vide (“Percobaan baru dengan Vacuum”), aturan dasar yang rinci menjelaskan untuk apa berbagai cairan yang dapat didukung oleh tekanan udara. Hal ini juga memberikan alasan mengapa hal itu memang vakum di atas kolom cairan dalam tabung barometer.

Pada tanggal 19 September 1648, setelah berbulan-bulan, suami dari Pascal kakak Gilberte, akhirnya bisa melaksanakan misi pencari fakta penting untuk teori Pascal, yang berbunyi:

“ Sabtu, sekitar pukul lima pagi, saya memutuskan untuk mencobanya. Orang-orang penting di beberapa kota Clermont telah meminta saya membuat percobaan. Pertama saya menuangkan enam belas pon raksa ke kapal, kemudian mengambil tabung kaca, panjang masing-masing empat kaki dan tertutup rapat di satu ujung dan dibuka di ujung lainnya, kemudian ditempatkan dalam kapal (air raksa). Saya menemukan perak di air raksa, saya mengulangi percobaan lebih dari dua kali,dan menghasilkan hasil yang sama. Saya memasang salah satu tabung dan menandai ketinggian air raksa, lalu meminta Pastor Chastin, salah satu dari Brothers Minim untuk mengamati jika ada perubahan. Saya berjalan ke atas Puy-de-Dôme, sekitar 500 depa lebih tinggi dari biara, di mana pada saat percobaan saya menemukan bahwa air raksa mencapai ketinggian 23 cm dan 2 baris. Saya mengulangi percobaan sebanyak lima kali dengan hati-hati, masing-masing di berbagai titik di puncak, dan menemukan ketinggian yang sama dari air raksa.”

Pascal mereplikasi percobaan di Paris dengan membawa barometer sampai ke puncak menara lonceng di gereja Saint-Jacques-de-la-Boucherie” Dalam rangka untuk menunjukkan bahwa hipotesis terbukti, hal itu tidak cukup bahwa semua fenomena mengikuti hal itu, melainkan jika mengarah ke sesuatu yang bertentangan dengan fenomena.” Desakannya tentang keberadaan vakum juga menyebabkan konflik dengan para ilmuwan terkemuka lainnya, termasuk Descartes.

Pascal memperkenalkan suatu bentuk primitif roulette dan roda roulette pada abad ke-17 dalam usahanya mencari sebuah gerakan abadi mesin.

PENERAPAN HUKUM PASCAL

Hidrolika adalah ilmu yang mempelajari berbagai gerak dan keseimbangan zat cair. Hidrolika merupakan sebuah ilmu yang mengkaji arus zat cair melalui pipa-pipa dan pembuluh–pembuluh yang tertutup maupun yang terbuka. Kata hidrolika berasal dari bahasa Yunani yang berarti air. Dalam teknik, hidrolika berarti pergerakan-pergerakan, pengaturan-pengaturan, dan pengendalian-pengendalian berbagai gaya dan gerakan dengan bantuan tekanan suatu zat cair.

Semua instalasi hidrolika pada sistem fluida statis (tertutup) bekerja dengan prinsip hidrostatis. Dua hukum terpenting yang berhubungan dengan hidraustatistika adalah

  • Dalam sebuah ruang tertutup (sebuah bejana atau reservoir), tekanan yang dikenakan terhadap zat cair akan merambat secara merata ke semua arah
  • Besarnya tekanan dalam zat cair (air atau minyak) adalah sama dengan gaya (F) dibagi oleh besarnya bidang tekan (A) (Krist, 1980).

Dari Hukum Pascal diketahui bahwa dengan memberikan gaya yang kecil pada penghisap dengan luas penampang kecil dapat menghasilkan gaya yang besar pada penghisap dengan luas penampang yang besar. Prinsi inilah yang dimanfaatkan pada peralatan teknik yang banyak dimanfaatkan manusia dalam kehidupan misalnya dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, rem hidrolik, mesin hidrolik pengangkat mobil, alat pengepres hidrolik, dll.

Komentar Pembaca

image010.png
>