Bunyi Hukum Pascal dan Contoh Penerapannya dalam Kehidupan Sehari-hari

Suara.com - Bunyi Hukum Pascal menjadi salah satu materi penting dalam pelajaran fisika, khususnya ketika membahas tekanan pada zat cair. Prinsip ini menjelaskan bagaimana tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup dapat diteruskan ke berbagai arah.

Dalam kehidupan sehari-hari, konsep Hukum Pascal tidak hanya ditemukan dalam percobaan di laboratorium. Prinsip tersebut juga menjadi dasar kerja sejumlah peralatan hidrolik, seperti rem kendaraan, dongkrak hidrolik, hingga mesin press.

Lantas, apa bunyi Hukum Pascal dan bagaimana contoh penerapannya?

Apa Bunyi Hukum Pascal?

Hukum Pascal menyatakan bahwa perubahan tekanan yang diberikan pada fluida (zat cair) yang berada dalam ruang tertutup akan diteruskan tanpa berkurang ke seluruh bagian fluida dan dinding wadahnya.

Prinsip tersebut dikemukakan oleh ilmuwan dan filsuf Prancis, Blaise Pascal. Dalam fisika, tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus terhadap suatu permukaan dibagi luas permukaan tersebut. Satuan tekanan dalam Sistem Internasional (SI) adalah pascal (Pa), yang setara dengan newton per meter persegi (N/m²).

Dengan kata lain, ketika tekanan diberikan pada cairan yang berada dalam wadah tertutup, tekanan tersebut akan diteruskan melalui cairan sehingga dapat menghasilkan gaya pada bagian lain dari sistem.

Rumus Hukum Pascal

Penerapan Hukum Pascal pada sistem hidrolik dapat dituliskan dengan persamaan:

P = P

Karena tekanan merupakan gaya dibagi luas permukaan, persamaannya dapat ditulis:

F/A = F/A

Keterangan:

F = gaya pada piston pertama
F = gaya pada piston kedua
A = luas penampang piston pertama
A = luas penampang piston kedua

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa gaya dapat diperbesar apabila piston keluaran memiliki luas penampang yang lebih besar.

Misalnya, gaya sebesar 100 N diberikan pada piston dengan luas penampang tertentu. Jika piston kedua memiliki luas penampang lima kali lebih besar, secara ideal gaya keluaran pada piston kedua dapat menjadi 500 N.

Namun, sistem tersebut tidak menciptakan energi dari ketiadaan. Ketika gaya keluaran menjadi lebih besar, perpindahan piston keluaran menjadi lebih kecil sehingga prinsip kekekalan energi tetap berlaku.

Contoh Penerapan Hukum Pascal

1. Rem hidrolik kendaraan
Salah satu contoh Hukum Pascal yang paling mudah ditemukan adalah sistem rem hidrolik pada kendaraan.

Ketika pengemudi menekan pedal rem, gaya tersebut digunakan untuk memberikan tekanan pada minyak rem di dalam sistem yang tertutup. Tekanan kemudian diteruskan melalui cairan menuju bagian pengereman di roda.

Karena luas penampang komponen pada sistem dapat berbeda, tekanan yang sama dapat menghasilkan gaya yang berbeda pada bagian lainnya. Prinsip inilah yang membantu sistem rem menghasilkan gaya pengereman yang diperlukan. OpenStax menggunakan sistem rem hidrolik sebagai salah satu contoh utama penerapan prinsip Pascal.

2. Dongkrak hidrolik
Dongkrak hidrolik juga memanfaatkan prinsip Pascal untuk membantu mengangkat benda dengan gaya masukan yang relatif kecil.

Sistem ini memiliki piston dengan luas penampang berbeda yang terhubung melalui cairan. Ketika gaya diberikan pada piston yang lebih kecil, tekanan diteruskan melalui cairan menuju piston yang lebih besar.

Karena luas piston keluaran lebih besar, gaya yang dihasilkan pada piston tersebut juga dapat menjadi lebih besar. Prinsip yang sama digunakan pada berbagai sistem hidrolik untuk menghasilkan gaya besar.

3. Mesin press hidrolik
Mesin press hidrolik menggunakan prinsip yang sama untuk menghasilkan gaya besar dari gaya masukan yang lebih kecil.

Pada mesin ini, cairan berada dalam sistem tertutup dan menghubungkan piston dengan luas penampang berbeda. Tekanan yang diberikan pada piston kecil diteruskan melalui cairan ke piston yang lebih besar.

Prinsip tersebut dapat dimanfaatkan untuk menekan, membentuk, atau memindahkan benda dalam berbagai proses mekanis. Konsep mesin press hidrolik juga digunakan sebagai media pembelajaran untuk menunjukkan penerapan Hukum Pascal kepada siswa.

4. Lift atau pengangkat hidrolik
Sistem pengangkat hidrolik dapat ditemukan pada berbagai peralatan yang membutuhkan kemampuan mengangkat beban berat.

Ketika tekanan diberikan pada fluida hidrolik, tekanan tersebut diteruskan menuju silinder atau piston yang kemudian menghasilkan gaya untuk mengangkat beban.

Prinsip hidrolik seperti ini digunakan pada berbagai mesin dan peralatan, termasuk sejumlah alat berat. OpenStax mencatat bahwa sistem hidrolik digunakan pada peralatan seperti bulldozer.

Mengapa Gaya Bisa Menjadi Lebih Besar?

Hal yang sering membingungkan dalam Hukum Pascal adalah bagaimana gaya kecil dapat menghasilkan gaya yang lebih besar. Kuncinya terdapat pada perbedaan luas penampang piston.

Tekanan dirumuskan sebagai:

P = F/A

Jika tekanan yang diteruskan melalui fluida sama, piston dengan luas penampang lebih besar akan menghasilkan gaya yang lebih besar.

Contohnya, apabila luas piston kedua 10 kali luas piston pertama, maka secara ideal gaya pada piston kedua dapat mencapai 10 kali gaya yang diberikan pada piston pertama.

Namun, sistem hidrolik tidak menghasilkan energi secara cuma-cuma. Piston yang menghasilkan gaya lebih besar akan bergerak dengan jarak yang lebih pendek. Dengan demikian, sistem tetap mengikuti prinsip kekekalan energi.