HermanAnis.com – Teman-teman semua, pada tulisan kali ini kita akan membahas tentang contoh soal fisika yang fokus pada contoh soal hukum pascal. Tulisan ini bertujuan untuk membantu teman-teman dalam memahami secara mendalam konsep tekanan pada fluida statis dan penerapannya melalui contoh soal yang di lengkapi dengan pembahasannya.
Sebelum kita bahas tentang contoh soal hukum pascal, terlebih dahulu kita bahas tentang tekanan dan hubungannnya dengan hukum pascal.
Kita ketahui bahwa, atmosfir merupakan lapisan-lapisan udara yang mengelilingi bumi. Besar tekanan atmosfir berbeda-beda untuk tiap lapisan, semakin bertambah ketinggian semakin berkurang tekanan atmosfirnya. Pada permukaan laut, rata-rata tekanan atmosfir adalah 1,013 x 105 N/m2 atau 14,7 lb/in2 atau disebut 1 atm. Satuan tekanan lain yang kadang-kadang digunakan adalah Bar, yang di definisikan sebagai 1 Bar = 1,00 x 105 N/m2 = 100 kPa. Tekanan atmosfir standar sedikit lebih besar dari 1 Bar. Tekanan di dalam zat cair yang yang diam disebut Tekanan hidrostatik.
Baca Juga: Contoh Soal Tekanan Hidrostatis
A. Tekanan dan Hukum Pascal
Hukum Pascal membahas hubungan atau keterkaitan antara tekanan yang disebabkan oleh zat cair dalam ruang tertutup. Hukum Pascal menyatakan tekanan yang di kerjakan pada suatu zat cair di ruang tertutup di teruskan sama besar ke segala arah.
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,
F2/A2 = F1/A1
Dengan:
F1 = gaya pada A1 (N)
F2 = gaya pada A2 (N)
A1 = luas penampang 1 (m2)
A2 = luas penampang 2 (m2)
Karena A2 > A1, maka F2 >F1, hal ini menyebabkan gaya yang bekerja pada penampang A2, menjadi lebih besar.
Baca juga: Alat yang Prinsip Kerjanya Berdasarkan Hukum Pascal
B. Contoh soal hukum pascal
1. Contoh Soal Hukum Pascal – Menjelaskan konsep tekanan
- 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.
2. Menunjukan faktor yang mempengaruhi tekanan pada zat padat
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.
3. Menjelaskan prinsip hukum pascal
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.
4. Contoh Soal Hukum Pascal – Menerapkan hukum pascal dalam berbagai permasalahan
a. Contoh Soal Hukum Pascal 1
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 = …?
b. Contoh Soal Hukum Pascal 2
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.
b. Contoh Soal Hukum Pascal 3
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 digunakan adalah 0,2 m2 atau 2 x 103 cm2.
File PDF dapat didownload pada tautan berikut ini: Klik disini!
Demikian semoga bermanfaat.