Contoh Soal Hukum Pascal Fisika - materibelajar.com

materibelajar.com - Blaise Pascal yang mana seorang ilmuwan berkebangsaan Prancis menyatakan bahwa "Tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup, diteruskan ke segala arah dan sama besar", pernyataan tersebutlah yang kita kenal sebagai Hukum Pascal.

Sehingga dari hukum pascal tersebut dituliskan sebagai persamaan hukum pascal, yang secara sederhana diilustrasikan pada silinder bejana hidrolik dan dituliskan sebagai:

P₁ = P₂ 

atau

F₁/A₁ = F₂/A₂ 

keterangan
P₁ = Besar tekanan penampang 1 dalam Pascal (Pa)
P₂ = Besar tekanan penampang 2 dalam Pascal (Pa)
F₁ = Besar gaya penampang 1 dalam Newton (N)
F₂ = Besar gaya penampang 2 dalam Newton (N)
A₁ = Luas penampang 1 dalam meter persegi (m²)
A₂ = Luas penampang 2 dalam meter persegi (m²)

Pada bejana silinder bejana hidrolik dengan penampang 1 dan penampang 2 memiliki besar tekanan yang sama besar. Dan pada artikel ini berisi tentang contoh soal hukum pascal yang dapat kalian gunakan sebagai bahan pembelajaran untuk memahami lebih jauh Hukum Pascal. 

1. Sebuah mesin hidrolik digunakan untuk mengangkat mobil pada suatu tempat pencucian kendaraan, apabila besar tekanan mesin hidrolik pada penampang yang menyangga mobil sebesar 20 kN dengan lebar penampang 100 cm².

Dengan menggunakan persamaan hukum pascal, hitunglah gaya yang dibutuhkan pada penampang tekan yang bekerja apabila memiliki lebar penampang 10 cm²!

diketahui:
F₁ = 20 kN = 20.000 N
A₁ = 100 cm² = 0,01 m² 
A₂ = 10 cm² = 0,001m² 

ditanya: Besar gaya pada penampang tekan (F₂)?

penyelesaian:

F₂ = (F₁/A₁) × A₂
 = (20.000/0,01) × 0,001
 = 2.000.000 × 0,001
 = 2.000 N

2. Sebuah rem hidrolik yang bekerja dengan hukum pascal memiliki penampang dorong dengan luas penampang sebesar 2 mm² dan pada penampang gesek memiliki luas penampang sebesar 22 mm2. Jika saat rem bekerja terjadi gaya sebesar 121 N pada penampang gesek, berapakah besar gaya yang dibutuhkan pada penampang dorong?

misalkan
penampang dorong: pd
penampang gesek: pg

diketahui:
F_pg = 121 N
A_pg = 22 mm² 
A_pd = 2 mm² 

ditanya: Besar gaya pada penampang dorong F_pd?

penyelesaian:
Pada permasalahan ini kita tidak perlu mengubah satuan luas penampang agar lebih mudah menghitung besar gaya pada penampang dorong dan juga kedua luas penampang memiliki besar satuan yang sama.

F_pg/A_pg = F_pd/A_pd 

F_pd = (F_pg/A_pg) × A_pd 
= (121/22) × 2
= 5,5 × 2
= 11 N

Jadi besar gaya yang dialami oleh penampang dorong sebesar 11 N.

3. Jika diketahui sebuah mesin kerja hidrolik memiliki penampang 1 dengan luas penampang 540 cm² memiliki gaya yang bekerja sebesar 400 N, jika penampang 1 dan 2 saling terhubung hitunglah luas penampang 2 apabila memiliki gaya yang bekerja sebesar 32 kN!

diketahui:
F₁ = 400 N
F₂ = 32 kN =32.000 N 

ubah luas penampang dalam bentuk meter persegi
A₁ = 540 cm² = 0,054 m² 

ditanya: Besar penampang Q?

penyelelesaian:
Untuk menghitung besar penampang hidrolik Q dapat kita hitung sesuai dengan persamaan hukum pascal seperti berikut.

A₂ = (F₂ × A₁)/F₁ 
= (32.000 N × 0.054 m²)/400 N
= (1.728 Nm²)/400 N
= 4.32 m² 

Jadi luas penampang 2 sebesar 4.32 m².

4. Pada suatu bejana berhubungan berbentuk silinder digunakan sebagai hidrolik untuk memindahkan batu marmer yang diilustrasikan sebagai berikut

Apabila piston hidrolik x memiliki jari-jari penampang sebesar 4 cm dan menahan gaya sebesar 5 kN hitunglah gaya yang dialami oleh piston hidrolik y apabila memiliki jari-jari 32 cm!

diketahui
r_x = 4 cm
r_y = 32 cm
F_x = 5 kN = 5.000 N

ditanya: Besar gaya yang terjadi pada piston hidrolik y?

penyelesaian:
Gaya pada piston hidrolik y dapat kita tentukan dengan menghitung menggunakan persamaan pascal.

Jadi besar gaya yang dialami oleh piston hidrolik y sebesar 320 kN.

5. Seorang insinyur merancang mesin press hidrolik dengan jari-jari silinder press sebesar 3 m dengan gaya sebesar 360 kN bekerja, apabila gaya pada mesin silinder dorong saat bekerja sebesar 10 kN berapakah besar jari-jari silinder dorong?

misalkan
silinder press: xp
silinder dorong: xd

diketahui:
r_xp = 3 m
F_xp = 360 kN = 360.000 N
F_xd = 10 kN = 10.000 N

ditanya: Besar jari-jari silinder dorong?

penyelesaian:
Hampir sama seperti pada contoh soal nomor 4, namun pada kali ini yang akan kita cari adalah besar jari-jari silinder. Untuk mencari besar nilai r_xd kita dapat menghitungnya kedalam persamaan pascal.

Jadi besar jari-jari silinder dorong sebesar 0,5 m.