Rumus hukum pascal, beserta pengertian, cara menghitung, dan contoh soal

Brilio.net - Pernah nggak sih kamu melihat bagaimana sebuah mobil dapat diangkat dengan mudah oleh sebuah alat yang disebut dongkrak hidrolik? Nah, ternyata alat tersebut bekerja berdasarkan pada hukum fisika yang ditemukan oleh ilmuwan Perancis bernama Blaise Pascal.

Hukum fisika tersebut adalah hukum pascal, yang berbunyi, tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup, diteruskan ke segala arah dengan sama besar.

Dari hukum pascal inilah, kita bisa menikmati banyak manfaat di kehidupan sehari-hari. Bagaimana tidak, hukum Pascal ini sering diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Seperti rem hidrolik, alat pengangkat mobil, dan pompa air.

Yuk simak penjelasan lengkap tentang rumus hukum pascal, beserta pengertian, cara menghitung, dan contoh soal, dihimpun dari berbagai sumber pada Jumat (13/10).

Pengertian hukum pascal

foto: freepik.com

Hukum Pascal adalah sebuah hukum fisika yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar

Hukum Pascal dapat digunakan untuk menjelaskan berbagai fenomena dan penerapan dalam kehidupan sehari-hari, seperti dongkrak hidrolik, rem hidrolik, alat pengangkat mobil, dan lain-lain.

Hukum Pascal ditemukan pada tahun 1658 oleh fisikawan berkebangsaan Prancis bernama Blaise Pascal (1623-1662). Pascal melakukan percobaan dengan menggunakan kantung plastik berisi air yang dilubangi di beberapa tempat.

Ia menemukan bahwa tekanan yang diberikan pada kantung plastik akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Hukum ini kemudian menjadi dasar untuk mempelajari fenomena tekanan pada fluida (cair dan gas).

foto: freepik.com

Untuk menghitung nilai tekanan dalam hukum pascal menggunakan rumusan tersendiri. Adapun rumus hukum pascal sebagai berikut:

P = F/A

Keterangan:

- P adalah tekanan

- F adalah gaya

- A adalah luas penampang.

Atau

P1 / A1 = P2 / A2

Di mana:

- P1 adalah tekanan awal pada fluida.

- A1 adalah luas permukaan yang menerima tekanan pada fluida.

- P2 adalah tekanan akhir pada fluida.

- A2 adalah luas permukaan yang menerima tekanan pada fluida setelah perubahan.

Dalam rumus ini, tekanan (P) diukur dalam pascal (Pa) atau unit tekanan lainnya (seperti atmosfer, bar, psi, dll.), dan luas permukaan (A) diukur dalam meter persegi (m) atau unit lain yang sesuai.

Rumus ini menunjukkan bahwa tekanan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas penampang. Jadi, jika gaya ditingkatkan atau luas penampang dikurangi, maka tekanan akan meningkat, dan sebaliknya.

Contoh soal dan cara mengerjakan rumus hukum pascal.

foto: freepik.com

1. Sebuah wadah berisi minyak dengan luas penampang permukaan 50 cm^2. Jika tekanan 10 N diberikan ke atas minyak tersebut, berapa tekanan yang dihasilkan pada permukaan minyak?

Jawaban:

Menggunakan Hukum Pascal, tekanan yang dihasilkan pada permukaan minyak adalah tekanan yang diberikan (10 N) dibagi dengan luas penampang permukaan (50 cm = 0,005 m):

P = F/A

P = 10 N / 0,005 m = 2000 Pa (Pascal)

2. Sebuah kolam berisi air dengan kedalaman 2 meter. Berapa tekanan yang dihasilkan pada dasar kolam akibat tekanan air?

Jawaban:

Tekanan pada dasar kolam disebabkan oleh berat kolom air di atasnya.

Tekanan ini akan bergantung pada kedalaman air dan berat jenis air ( = 1000 kg/m^3). Gunakan rumus tekanan hidrostatik:

P = x g x h

P = 1000 kg/m^3 x 9.8 m/s x 2 m = 19600 Pa (Pascal)

3. Jika sebuah tekanan 3000 Pa diberikan pada cairan dalam suatu wadah, dan wadah tersebut mengandung dua zat cair yang terhubung, bagaimana tekanan tersebut akan merambat dalam wadah tersebut?

Jawaban:

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan dalam fluida akan merambat dengan cara yang seragam dalam semua arah.

Jadi, tekanan 3000 Pa akan merambat ke seluruh cairan dalam wadah tanpa perubahan.

4. Sebuah sistem hidrolik memiliki silinder besar dengan luas penampang 0,04 m dan silinder kecil dengan luas penampang 0,002 m. Jika sebuah gaya 500 N diberikan pada silinder kecil, berapa gaya yang dihasilkan oleh silinder besar?

Jawaban:

Dengan menggunakan Hukum Pascal, kamu bisa hitung gaya yang dihasilkan oleh silinder besar. Tekanan yang dihasilkan pada silinder kecil adalah:

P_kecil = F/A_kecil

P_kecil = 500 N / 0,002 m = 250,000 Pa

Tekanan ini juga akan berlaku pada silinder besar, dan bisa hitung gaya yang dihasilkan oleh silinder besar:

P_besar = F/A_besar

F_besar = P_besar x A_besar

F_besar = 250,000 Pa x 0,04 m = 10,000 N

Jadi, silinder besar akan menghasilkan gaya sebesar 10,000 N.

5. Sebuah kereta dorong memiliki dua ban yang memiliki luas penampang permukaan masing-masing 0,02 m. Jika tekanan pada ban pertama adalah 2000 Pa, berapa tekanan yang dihasilkan pada ban kedua?

Jawaban:

Menggunakan Hukum Pascal, tekanan yang dihasilkan pada ban kedua akan sama dengan tekanan pada ban pertama, karena tekanan akan merambat seragam dalam semua arah dalam fluida.

Jadi, tekanan pada ban kedua juga adalah 2000 Pa.

6. Sebuah tabung hidrolik memiliki dua silinder yang terhubung. Silinder pertama memiliki diameter 10 cm, sedangkan silinder kedua memiliki diameter 5 cm. Tekanan di silinder pertama adalah 2000 Pa. Berapa tekanan di silinder kedua?

Jawaban:

Menggunakan Hukum Pascal (P1 / A1 = P2 / A2), nah kamu bisa menghitung tekanan di silinder kedua:

A1 = ( x r1) = x (0.05 m) = x 0.0025 m

A2 = ( x r2) = x (0.025 m) = x 0.000625 m

Kemudian, kita bisa menggunakan Hukum Pascal:

P1 / ( x 0.0025 m) = P2 / ( x 0.000625 m)

2000 Pa / ( x 0.0025 m) = P2 / ( x 0.000625 m)

P2 = (2000 Pa / ( x 0.0025 m)) x ( x 0.000625 m)

P2 50,000 Pa