BAB I PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Manusia merupakan makhluk yang dikatakan makhluk sempurna. Namun, terlepas dari itu, manusia pun mempunyai keterbatasan dalam bidang kemampuan secara fisik. Manusia tidak dapat mengangkat beban yang melebihi bobot dirinya. Hanya segelincir manusia yang mempunyai kemampuan melebihi manusia yang lain. Dilain hal, manusia juga mempunyai kelebihan dalam hal pemikiran. Pemikian manusia terus berkembang seiring dengan perkembangan zaman yang semakin pesat. Seiring perkembangan zaman, perkembangan pemikiran manusia pun semakin berkembangan. Pada zaman dahulu manusia masih terbatas dalam hal kemampuan untuk mengangkat beban yang melebihi bobot dirinya, namun seiring dengan perkembangan zaman dan perkembangan pemikiran manusia, kini manusia dapat mengangkat beban yang melebihi bobot dirinya sendiri, bahkan beban yang lebih berat sekalipun. Namun, hal itu tidak terlepas dari alat ± alat atau mesin sederhana yang ciptakan oleh manusia. Kini, dengan bantuan alat manusia dapat mengangkat bobon yang lebih besar. Salah satu alat yang diciptakan manusia ialah Dongkrak Hidrolik. Dongkrak hidrolik merupakan alat atau pesawat sederhana yang banyak membantu kehidupan manusia. Dongkrak hidrolik banyak digunakan dalam hal pengangkatan mobil, motor dan alat ± alat berat lainnya. Sehubung dengan hal diatas, penulis tertarik untuk mengkaji lebih lanjut mengenai dongkrak hidroli hidro lik k serta prinsip kerja dari dongrak hidrolik tersebut.
B. Rumusan Masalah
Bagaimanakah prinsip kerja dongkrak hidrolik yang merupakan penerapan dari Hukum Pascal?
~1~
C.
Tujuan
1. Untuk manambah wawasan mengenai penerapan Hukum Pascal dalam kehidupan sehari - hari 2. Untuk mengetahui prinsp kerja dari dongkrak hidrolik D. Manfaat
Sebagai bahan referensi untuk pnulis selanjutnya yang akan mengkaji tentang Hukum Pascal dan peneraannya dalam kehidupan sehari ± hari.
~2~
BAB II ISI
A. Pengertian Fluida
Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air atau zat gas seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu dan besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air, minyak pelumas, dan susu merupakan contoh zat cair. Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan seharihari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering t idak disadari. Fluida dibagi menjadi dua bagian yakni fluida statis (fluida diam) dan fluida dinamis (fluida bergerak). Fluida statis ditinjau ketika fluida yang sedang diam atau berada dalam keadaan setimbang. Fluida dinamis ditinjau ketika fluida ketika sedang dalam keadaan bergerak). Fluida statis erat kaitannya dengan hidraustatika dan tekanan. Hidraustatika merupakan ilmu yang mempelajari tentang gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang diam. Sedangkan tekanan didefinisikan sebagai gaya normal per satuan luas permukaan. Setiap fluida selalu memberikan tekanan pada semua benda yang bersentuhan dengannya. Air yang dimasukan ke dalam gelas akan memberikan tekanan pada dinding gelas. Demikian juga seseorang yang mandi dalam kolam renang atau air
~3~
laut, air kolam atau air laut tersebut juga memberikan tekanan pada seluruh tubuh orang tersebut. Tekanan total air pada kedalaman tertentu, misalnya tekanan air laut pada kedalaman 200 meter merupakan jumlah tekanan atmosfer yang menekan permukaan air laut dan tekanan terukur pada kedalaman 200 meter. Jadi, selain lapisan bagian atas air menekan lapisan air yang ada di bawahnya, terdapat juga atmosfer (udara) yang menekan permukaan air laut tersebut. Tekanan yang ditimbulkan oleh lapisan fluida yang ada di atas dapat dikatakan sebagai tekanan dalam karena tekanan itu sendiri berasal dari dalam fluida sedangkan tekanan atmosfer dapat kita katakana tekanan luar karena atmosfer terpisah dari fluida. Tekanan atmosfer (dalam kasus ini merupakan tekanan luar) bekerja pada seluruh permukaan fluida dan tekanan tersebut disalurkan pada seluruh bagian fluida. Oleh karena itu, tekanan total fluida pada kedalaman tertentu selain disebabkan oleh tekanan lapisan fluida pada bagian atas, juga dipengaruhi oleh tekanan luar
B. Huk um Pascal
Blaise Pascal (1623-1662) adalah fisikawan
Prancis
yang
lahir
di
Clermount pada 19 Juli 1623. Pada usia 18 tahun, ia menciptakan kalkulator digital
pertama
di
dunia.
Ia
menghabiskan waktunya dengan bermain dan
melakukan
eksperimen
terus-
menerus selama pengobatan kanker yang dideritanya. Ia menemukan teori hukum Pascal dengan eksperimenya bermainmain dengan air. Bila ditinjau dari zat cair yang berada dalam suatu wadah, tekanan zat cair pada dasar wadah tentu saja
~4~
lebih besar dari tekanan zat cair pada bagian di atasnya. Semakin ke bawah, semakin besar tekanan zat cair tersebut. Sebaliknya, semakin mendekati permukaan atas wadah, semakin kecil tekanan zat cair tersebut. Besarnya tekanan sebanding dengan pgh ( p = massa jenis , g = percepatan gravitasi dan h = ketinggian/kedalaman). Setiap titik pada kedalaman yang sama memiliki besar tekanan yang sama. Hal ini berlaku untuk semua zat cair dalam wadah apapun dan tidak bergantung pada bentuk wadah tersebut. Apabila ditambahkan tekanan luar misalnya dengan menekan permukaan zat cair tersebut, pertambahan tekanan dalam zat cair adalah sama di segala arah. Jadi, jika diberikan tekanan luar, setiap bagian zat cair mendapat jatah tekanan yang sama. Jika seseorang memeras ujung kantong plastik berisi air yang memiliki banyak lubang maka air akan memancar dari setiap lubang dengan sama kuat. Blaise Pascal (1623-1662) menyimpulkannya dalam hukum Pascal yang berbunyi, ³tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah´. Persamaan Huk um Pascal
Jika suatu fluida yang dilengkapi dengan sebuah penghisap yang dapat bergerak maka tekanan di suatu titik tertentu tidak hanya ditentukan oleh berat fluida di atas permukaan air tetapi juga oleh gaya yang dikerahkan oleh penghisap. Berikut ini adalah gambar fluida yang dilengkapi oleh dua penghisap dengan luas penampang berbeda. Penghisap pertama memiliki luas penampang yang kecil (diameter kecil) dan penghisap yang kedua memiliki luas penampang yang besar (diameter besar).
~5~
Gambar 1a: Fluida yang Dilengkapi Penghisap dengan Luas Permukaan Berbeda (Sumber: 4.bp.blogspot.com)
Sesuai dengan hukum Pascal bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah, maka tekanan yang masuk pada penghisap pertama sama dengan tekanan pada penghisap kedua (Kanginan, 2007). Tekanan dalam fluida dapat dirumuskan dengan persamaan di bawah ini. P = F : A sehingga persamaan hukum Pascal bisa ditulis sebagai berikut. P 1 = P 2 F 1 : A1 = F 2 : A2 dengan P = tekanan (pascal), F = gaya (newton), dan A = luas permukaan 2
penampang (m ). Ada berbagai macam satuan tekanan. Satuan SI untuk tekanan adalah newton 2
per meter persegi (N/m ) yang dinamakan pascal (Pa). Satu pascal sama dengan satu newton per meter persegi. Dalam sistem satuan Amerika sehari-hari, tekanan 2
biasanya diberikan dalam satuan pound per inci persegi (lb/in ). Satuan tekanan lain yang biasa digunakan adalah atmosfer (atm) yang mendekati tekanan udara pada ~6~
ketinggian laut. Satu atmosfer didefisinikan sebagai 101,325 kilopascal yang hampir 2
sama dengan 14,70 lb/in . Selain itu, masih ada beberapa satuan lain diantaranya cmHg, mmHg, dan milibar (mb). 1 mb = 0.01 bar 1 bar = 105 Pa 5
1 atm = 76 cm Hg = 1,01 x 10 Pa= 0,01 bar 1 atm = 101,325 kPa = 14,70 lb/in2 Untuk menghormati Torricelli, fisikawan Italia penemu barometer (alat pengukur tekanan), ditetapkan satuan dalam torr, dimana 1 torr = 1 mmHg C.
Dongkrak Hidrolik
Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah penerapan dari hukum Pascal yang berbunyi ´tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah´.
~7~
Tekanan yang kita berikan pada pengisap yang penampangnya kecil diteruskan oleh minyak (zat cair) melalui pipa menuju ke pengisap yang penampangnya besar. Pada pengisap besar dihasilkan gaya angkat yang mampu menggangkat beban. Dongkrak hidraulik terdiri dari dua tabung yang berhubungan yang memiliki diameter yang berbeda ukurannya. Masing- masig ditutup dan diisi air. Mobil diletakkan di atas tutup tabung yang berdiameter besar. Jika kita memberikan gaya yang kecil pada tabung yang berdiameter kecil, tekanan akan disebarkan secara merata ke segala arah termasuk ke tabung besar tempat diletakkan mobil. Jika gaya F1 diberikan pada penghisap yang kecil, tekanan dalam cairan akan bertambah dengan F1/A1. Gaya ke atas yang diberikan oleh cairan pada penghisap yang lebih besar adalah penambahan tekanan ini kali luas A 2. Jika gaya ini disebut F2, didapatkan F2 = (F : A1) x A2 Jika A2 jauh lebih besar dari A1, sebuah gaya yang lebih kecil (F1) dapat digunakan untuk menghasilkan gaya yang jauh lebih besar (F2) untuk mengangkat sebuah beban yang ditempatkan di penghisap yang lebih besar. Berikut ini contoh perhitungan tekanan pada sebuah dongkrak hidraulik. Misalnya, sebuah dongkrak hidraulik mempunyai dua buah penghisap dengan luas 2
2
penampang melintang A1 = 5,0 cm dan luas penampang melintang A2 = 200 cm . Bila diberikan suatu gaya F1 sebesar 200 newton, pada penghisap dengan luas penampang A2 akan dihasilkan gaya F2 = (F1 : A1) x A2 = (200 : 5) x 200 = 8000 newton.
~8~
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan dalam makalah ini, maka dapat disimpulkan bahwa: Prinsip kerja dongkrak hidraulik adalah dengan memanfaatkan hukum Pascal. Dari hukum Pascal diketahui bahwa dengan memberikan gaya yang kecil pada penghisap dengan luas penampang kecil dapat menghasilkan gaya yang besar pada penghisap dengan luas penampang yang besar. Jika gaya F1 diberikan pada penghisap yang kecil, tekanan dalam cairan akan bertambah dengan F1/A1. Gaya ke atas yang diberikan oleh cairan pada penghisap yang lebih besar adalah penambahan tekanan ini kali luas A2. Jika gaya ini disebut F2, didapatkan F2 = (F : A1) x A2. Jika A2 jauh lebih besar dari A1, sebuah gaya yang lebih kecil (F1) dapat digunakan untuk menghasilkan gaya yang jauh lebih besar (F2) untuk mengangkat sebuah beban yang ditempatkan di penghisap yang lebih besar.
B. Saran
1. Diharapkan untuk penulis selanjutnya agar mengkaji lebih lanjut mengenai dongrak hidrolik 2. Diharapkan untuk penulis selanjutnya agar menjelaskan lebih mendetail aplikasi dari hukum pascal yaitu dongkrak hidrolik.
~9~
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.
2009. H ukum Pascal Dan Penerapanya Dalam Sistem Statis.(http://lusimira.blogspot.com/2010/01/hukum-pascal-dan penerapanya-dalam.html, diakses 7 januari 2012 ).
Iftitah.
2011. H ukum Pascal.( http://cheetitatita.blogspot.com/2011/05/hukum pascal.html, diakses 7 januari 2012)
Tipler, P. A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik . Jakarta: Erlangga
~ 10 ~
Fluida
