Contoh Soal Hukum Pascal: Pengertian, Rumus, dan Pembahasan Lengkap

HermanAnis.com – Contoh soal hukum Pascal ini dirancang untuk menguji pemahaman konsep dasar hukum Pascal dalam berbagai situasi praktis. Hukum Pascal merupakan konsep penting dalam fisika fluida yang menjelaskan bagaimana tekanan dalam zat cair di ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Artikel ini menyajikan pengertian, rumus, serta 13 contoh soal lengkap dengan pembahasan untuk membantu Anda memahami dan menerapkan hukum Pascal dalam berbagai situasi.

Kenapa Siswa Harus Memahami Hukum Pascal?

Bagi siswa SMP dan SMA, hukum Pascal sering muncul dalam soal ujian nasional, ujian sekolah, dan soal Olimpiade Sains. Oleh karena itu, memahami rumus dan penerapannya sangat penting agar tidak hanya hafal, tapi juga bisa menyelesaikan soal dengan tepat dan cepat.

Apa Itu Hukum Pascal? Penjelasan Singkat

Hukum Pascal ditemukan oleh Blaise Pascal, seorang ilmuwan Prancis. Ia menemukan bahwa tekanan dalam zat cair yang tertutup akan diteruskan merata ke segala arah. Itulah sebabnya hukum ini banyak digunakan dalam dunia teknik, seperti dongkrak hidrolik, rem mobil, dan alat berat.

Dengan kata lain, ketika Anda menekan satu bagian dari fluida dalam sistem tertutup, tekanan itu akan menyebar ke seluruh bagian fluida secara merata. Konsep ini sangat penting dalam kehidupan sehari-hari dan pembelajaran fisika

Rumus Hukum Pascal

Salah satu contoh pemakaian hukum Pascal yaitu pada dongkrak hidrolik, yang prinsipnya di tunjukkan pada Gambar 1 di bawah ini.

Alat ini berupa bejana tertutup yang di lengkapi dengan dua bulan pengisap pada kedua kakinya. Misalnya luas penampang pengisap 1 ialah  A₁ dan luas penampang pengisap 2 ialah A₂, dengan A₁< A₂. Jika pengisap 1 di beri gaya F₁, ke bawah, maka zat cair yang berada dalam bejana tersebut akan mengalami tekanan p₁ sebesar F₁/A₁.

Berdasarkan hukum Pascal, tekanan p, akan di teruskan ke segala arah dengan sama besar ke pengisap 2. Jadi, pengisap 2 dengan luas penampang A₂ menerima tekanan p₁. Seandainya gaya yang di hasilkan oleh tekanan p₁ pada penampang A₂ adalah F₂, maka akan di peroleh persamaan,

F₂ = p₁ A₂ dengan p₁ = F₁/A₁

F₂ = (F₁/A₁) A₂

sehingga, rumus dasar dari hukum Pascal adalah:

F₂/A₂ = F₁/A₁

Dengan:

F₁ = gaya pada penampang kecil A₁ (N)
F₂ = gaya pada penampang besar A₂ (N)
A₁ = luas penampang kecil A1 (m²)
A₂ = luas penampang besar A2 (m²)

Karena A₂ > A₁, maka F₂ >F₁, hal ini menyebabkan gaya yang bekerja pada penampang A₂, menjadi lebih besar.

Penerapan Hukum Pascal dalam Kehidupan Sehari-hari

Pemahaman hukum Pascal tidak hanya penting untuk ujian, tapi juga bermanfaat dalam kehidupan nyata. Beberapa contoh penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari antara lain:

• Dongkrak hidrolik di bengkel mobil
• Rem hidrolik pada kendaraan
• Pompa hidrolik untuk mengangkat beban berat
• Alat press hidrolik di industri

Dengan kata lain, hukum Pascal merupakan dasar utama dari teknologi hidrolik modern.

Silahkan baca lebih lanjut terkait: Alat yang Prinsip Kerjanya Berdasarkan Hukum Pascal

Tips Mengerjakan Soal Hukum Pascal

Agar lebih mudah dalam menjawab soal hukum Pascal, berikut beberapa tipsnya:

• Gunakan pendekatan logika saat menjawab soal pilihan ganda.
• Pahami konsep tekanan dan hubungan antara gaya dan luas penampang.
• Gunakan rumus F1A1=F2A2\frac{F_1}{A_1} = \frac{F_2}{A_2}A1​F1​​=A2​F2​​ secara konsisten.
• Perhatikan satuan! Pastikan luas dalam m² dan gaya dalam Newton.

Kumpulan Contoh Soal Hukum Pascal Lengkap dengan Pembahasannya

Contoh soal 1.

1. Tekanan merupakan ….
   a. gaya yang di berikan pada luasan tertentu
   b. gaya yang menyebabkan perpindahan posisi benda
   c. gaya yang di berikan untuk melakukan usaha
   d. gaya yang di berikan pada ketinggian tertentu

Penyelesaian:
Jawaban yang benar adalah a.

Contoh soal 2.

Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika keempat benda memiliki massa yang sama maka, yang akan memberikan tekanan paling besar adalah nomor….
a. I
b. II
c. III
d. IV

Penyelesaian:
Jawaban yang benar adalah d.

Contoh soal hukum Pascal 3.

Perhatikan gambar di bawah ini!

Gambar di atas menunjukkan dua penampang tertutup dengan luasan yang berbeda berisi cairan. Pada penampang 1 di berikan gaya F₁ yang mengakibatkan pada penampang 2 bekerja gaya F₂. Pernyataan di bawah ini yang sesuai adalah….
a. besar tekanan pada penampang 1 lebih besar di banding tekanan pada penampang 2
b. besar gaya F₁ lebih besar dari gaya F₂, karena penampang F₁ lebih kecil
c. besar tekanan pada penampang 1 sama dengan pada penampang 2
d. besar gaya F₁ lebih kecil dari gaya F₂, karena tekanan pada penampang 1 lebih besar

Penyelesaian:
Jawaban yang benar adalah c. Sesuai dengan prinsip hukum pascal.

Contoh Soal 4.

Contoh Soal Hukum Pascal 1 ini merupakan salah satu contoh soal yang dapat mengukur bagaimana kemampuan dalam menerapkan hukum pascal dalam berbagai permasalahan.

Sebuah dongkrak hidrolik mempunyai penampang berdiameter masingmasing 2 cm dan 100 cm. Gaya minimum yang harus di lakukan pada penampang kecil dongkrak untuk mengangkat mobil bermassa 500 kg adalah….
a. 0,5 N
b. 2 N
c. 20 N
d. 10 N

Penyelesaian:

Diketahui :
d₁ = 2 cm
d₂ = 100 cm
F₂ = W= m.g = 500 kg. 10 m/s² =5000 N

Ditanyakan F₁ = …?

P₁ = P₂
F₁/d₁² = F₂/d₂²
F₁/4 cm² =5000 N/10000 cm²
F₁ = 2 N

Contoh Soal hukum Pascal 5.

Dama seperti pada contoh sebelumnya, Contoh Soal Hukum Pascal 2 ini juga bertujuan untuk membantu mengukur bagaimana kemampuan peserta didik dalam menerapkan hukum pascal dalam menyelesaikan masalah.

Sebuah pengangkat mobil hidrolik memiliki dua pengisap dengan luas penampangmasing-masing A₁= 100 cm², dan A₂ = 2.000 cm². Berapakah besar gaya minimal F, yang harus di berikan pada penampang A₁ agar mobil dengan berat 15.000 N dapat terangkat?

Penyelesaian:

Diketahui,

A₁= 100 cm²
A₂ = 2.000 cm²
W = F₂ = 15.000 N

Ditanyakan: berapakah besar gaya minimal F₁ pada penampang A₁ agar mobil dengan berat dapat terangkat?

Menurut hukum pascal,

p₁ =p₂
F₂/A₂ = F₁/A₁

Sehingga,

F₁ =(A₁/A₂) x F₂

F₁ = (100 cm²/2.000 cm²) x 15.000 N =750 N

Jadi, gaya minimal yang di perlukan untuk mengangkat mobil tersebut adalah 750 N.

Contoh Soal 6.

Contoh Soal Hukum Pascal 3 ini bertujuan sama dengan contoh-contoh sebelumnya.

Sebuah mobil yang memiliki berat 8.000 N akan di perbaiki bagian bawahnya. Lalu mobil tersebut di angkat dengan pompa hidrolik. Untuk mengangkatnya operator hanya hanya membutuhkan gaya sebesar 200 N. Jika luas penampang (piston) kecil adalah penampang 5 cm², berapakah luas penampang piston besar yang di gunakan?

Penyelesaian:

Diketahui,

F₁= 200 N
A₁ =5 cm² = 5 x 10^-4 m²
Jika W = F₂ = 8.000 N berapakah besar A₂?

Menurut hukum pascal,

p₁ =p₂
F₂/A₂ = F₁/A₁

Sehingga,

A₂ =(F₂/F₁) x A₁

A₂ = (8.000 N/200 N) x 5 x 10^-4 m²= 0,2 m²

Jadi, luas penampang piston besar yang di gunakan adalah 0,2 m² atau 2 x 10³ cm².

Contoh Soal hukum Pascal 7.

Perhatikan gambar! Diantara faktor-faktor berikut ini,
1) Jari-jari penampang besar (r₂)
2) Gaya yang di berikan (F₁)
3) Jenis zat cair
4) Luas penampang kecil (A₁)
Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya gaya yang dihasilkan pada penghisap besar F₂ adalah….
a. 1) , 2), dan 3)
b. 1), 3) dan 4)
c. 2) , 3), dan 4)
d. 1) , 2) dan 4)
e. 1) dan 3)

Penyelesaian:

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya gaya yang di hasilkan pada penghisap besar F₂ tentu di pengaruhi oleh F₁, r₁, dan r₂. Jenis zat cair tentu tidk berpengaruh. Olehnya itu jawaban yang paling benar adalah d. 1), 2) dan 4).

Contoh Soal 8.

Perhatikan gambar! Sebuah suntikan yang di isi air dengan penuh dan ujung jarumnya telah di tutup. Kemudian pada dinding suntikan di buat tiga lubang dengan ketinggian yang berbeda sehingga ketika alat penghisapnya di tekan ke bawah, air memancar keluar. Besar tekanan air yang keluar dari lubang A, B, dan C adalah tekanan air yang keluar dari…..
a. lubang A akan lebih besar di bandingkan tekanan air yang keluar dari lubang B dan C.
b. lubang C akan lebih besar di bandingkan tekanan air yang keluar dari lubang A dan B.
c. lubang A sama besar dengan tekanan air yang keluar dari lubang C.
d. lubang B akan lebih kecil di bandingkan dengan tekanan air yang keluar dari lubang A dan C.
e. semua lubang memiliki besar yang sama.

Penyelesaian:

Jawaban yang paling tepat adalah e. Tekanan air yang keluar dari semua lubang memiliki besar yang sama. Sesuai dengan hukum pascal (ini akan berbeda jika jarum suntuk tidak di tutup).

Contoh Soal hukum Pascal 9.

Perhatikan gambar! Sebuah dongkrak hidrolik memiliki dua penghisap dengan luas penampang berbeda. Pernyataan yang benar mengenai pengaruh luas penampang terhadap gaya yang di hasilkan adalah semakin….
a. besar luas penampang penghisap 2 di bandingkan penghisap 1, semakin kecil gaya yang di hasilkan (F2) pada penghisap 2
b. besar luas penampang penghisap 2 di bandingkan penghisap 1, semakin besar gaya yang d ihasilkan (F2) pada penghisap 2
c. besar luas penampang penghisap 1 di bandingkan penghisap 2, semakin besar gaya yang di hasilkan (F2) pada penghisap 2
d. kecil luas penampang penghisap 1 di bandingkan penghisap 2, semakin kecil gaya yang di hasilkan (F2) pada penghisap 2
e. Besar luas penampang pada penghisap 1 maupun penghisap 2 tidak mempengaruhi gaya yang di hasilkan (F2) pada penghisap 2

Penyelesaian:

Jawaban yang paling tepat adalah b. semakin besar luas penampang penghisap 2 dibandingkan penghisap 1, semakin besar gaya yang di hasilkan (F2) pada penghisap 2. Ini berdasarkan penerapan hukum pascal pada bejana berhubungan.

Contoh Soal 10.

Seorang siswa melakukan percobaan untuk mengetahui karakteristik dari hukum Pascal. Dari percobaan tersebut di peroleh data-data sebagai berikut.

Besar gaya yang di hasilkan pada pompa hidrolik berdasarkan data hasil percobaan di atas adalah semakin….
a. besar gaya yang di berikan pada penghisap I, semakin kecil gaya yang di hasilkan pada penghisap II
b. kecil gaya yang di berikan pada penghisap I, semakin besar gaya yang di hasilkan pada penghisap II
c. kecil luas penampang penghisap I, semakin besar gaya yang di hasilkan pada penghisap II
d. besar luas penampang penghisap II, semakin kecil gaya yang di hasilkan pada penghisap II
e. besar luas penampang penghisap II, semakin besar gaya yang di hasilkan pada penghisap II

Penyelesaian:

Jawaban yang paling tepat adalah e. Semakin besar luas penampang penghisap II, semakin besar gaya yang di hasilkan pada penghisap II. Ini berdasarkan penerapan hukum pascal pada bejana berhubungan.

Contoh Soal hukum Pascal 11.

Lima buah jenis suntikan memiliki ukuran yang berbeda-beda dengan luas penampang yang berbeda-beda di isi dengan zat cair yang sama. Jika setiap suntikan memiliki luas penampang yang berbeda-beda, maka suntikan yang menghasilkan besar gaya F yang sama adalah ….
a. (A) dan (B)
b. (B) dan (C)
c. (C) dan (D)
d. (D) dan (E)
e. (C) dan (E)

Penyelesaian:

Jawaban yang paling tepat adalah c. (C) dan (D). Gaya yang di hasilkan pada gambar C dan D sama sama sebesar 2 (Ini berdasarkan penerapan hukum pascal pada bejana berhubungan)

Contoh Soal HOTS Hukum Pascal

Contoh Soal 12 (HOTS SMP):

Sebuah dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat mobil. Penampang kecil diberi gaya 250 N dan memiliki luas 20 cm², sementara penampang besar memiliki luas 400 cm². Jika dongkrak berhasil mengangkat mobil, apa yang dapat disimpulkan tentang hubungan gaya, tekanan, dan luas penampang dalam sistem tersebut?

a. Gaya selalu lebih besar pada penampang kecil
b. Tekanan lebih besar pada penampang besar
c. Gaya yang dihasilkan pada penampang besar lebih besar karena luasnya lebih besar
d. Tekanan hanya bergantung pada luas penampang besar

Pembahasan: Tekanan yang diberikan di penampang kecil akan diteruskan sama besar ke penampang besar (prinsip hukum Pascal). Karena luas penampang besar lebih besar, maka gaya (F = p × A) yang dihasilkan juga akan lebih besar.
Jawaban: c.

Contoh Soal 13 (HOTS SMA):

Seorang teknisi sedang merancang sistem hidrolik untuk mengangkat beban berat. Ia memiliki dua opsi desain:

• Desain A: penampang kecil = 5 cm², penampang besar = 500 cm²
• Desain B: penampang kecil = 10 cm², penampang besar = 500 cm²

Dengan gaya maksimum yang dapat diberikan sebesar 300 N, manakah dari dua desain yang lebih efisien untuk menghasilkan gaya angkat maksimum, dan mengapa?

a. Desain A, karena gaya angkat lebih besar akibat rasio luas penampang lebih besar
b. Disain B, karena penampang kecil lebih luas
c. Desain A, karena tekanan akan lebih tinggi pada penampang besar
d. Disain B, karena gaya maksimum akan sama pada kedua desain

Pembahasan: Untuk sistem hidrolik, tekanan dari gaya diberikan oleh p = F / A. Tekanan ini akan di teruskan ke penampang besar dan menghasilkan gaya angkat F₂ = p × A₂. Dengan penampang kecil lebih kecil (Desain A), tekanan lebih besar, sehingga gaya angkat di penampang besar juga lebih besar.
Jawaban: a.

Ringkasan Materi Hukum Pascal

• Nama hukum: Hukum Pascal
• Penemu: Blaise Pascal
• Bunyi hukum: Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama.
• Rumus:
  F₁/A₁=F₂/A₂​​
• Aplikasi: dongkrak hidrolik, rem hidrolik, pompa hidrolik, dll.

Pertanyaan Umum Seputar Hukum Pascal (FAQ)

1. Apa itu hukum Pascal dalam fisika?

Hukum Pascal adalah prinsip dalam fisika fluida yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada cairan dalam wadah tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama.

2. Apa rumus hukum Pascal?

Rumusnya adalah F₁/A₁=F₂/A₂​​, yang menghubungkan gaya dan luas penampang dalam sistem fluida tertutup.

3. Apa contoh penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari?

Contohnya adalah dongkrak hidrolik, rem mobil hidrolik, dan alat press hidrolik di industri.

4. Bagaimana cara menyelesaikan soal hukum Pascal?

Gunakan rumus di atas, perhatikan satuan, dan pahami hubungan antara gaya, luas penampang, dan tekanan.

File PDF dapat didownload pada tautan berikut ini: Klik disini!

Kesimpulan

Dengan memahami hukum Pascal dan berlatih mengerjakan berbagai contoh soal, siswa tidak hanya siap menghadapi ujian, tapi juga mengerti bagaimana konsep fisika diterapkan dalam dunia nyata. Artikel ini diharapkan membantu Anda dalam memahami materi hukum Pascal dengan lebih mudah dan menyenangkan.

Baca Juga Artikel Fisika Populer Lainnya

• Contoh Soal Tekanan Hidrostatis dan Pembahasannya
• Contoh Soal Hukum Archimedes
• Contoh Soal Hukum Snellius

Jika Anda menyukai artikel ini, jangan lupa bagikan ke teman-teman Anda yang sedang belajar fisika ya! Jangan ragu untuk meninggalkan komentar atau pertanyaan di bawah. Terima kasih sudah membaca di hermananis.com! Demikian semoga bermanfaat.