Rabu, 07 Maret 2012

APLIKASI HUKUM PASCAL DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI


Hukum pascal dikemukakan oleh Blaise Pascal (1623-1662), fisikawan asal prancis ini menyatakan bahwa :
“Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup
akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar”.


        ₪      Prinsip Kerja Dongkrak Hidraulik
Prinsip kerja dongkrak hidraulik adalah dengan memanfaatkan hukum Pascal. Dongkrak hidraulik terdiri d`ri 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 (Anonim,2009a). 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

F= (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 (Tipler, 1998).
Berikut ini contoh perhitungan tekanan pada sebuah dongkrak hidraulik. Misalnya, sebuah dongkrak hidraulik mempunyai dua buah penghisap dengan luas penampang melintang A1 = 5,0 cm2 dan luas penampang melintang A= 200 cm2. Bila diberikan suatu gaya F1 sebesar 200 newton, pada penghisap dengan luas penampang Aakan dihasilkan gaya F= (F1 : A1) x A2 = (200 : 5) x 200 = 8000 newton.
      Prinsip Kerja Rem Hidraulik
Dasar kerja pengereman adalah pemanfaatan gaya gesek dan okum Pascal.Tenaga gerak kendaraan akan dilawan oleh tenaga gesek ini sehingga kendaraan dapat berhenti (Triyanto, 2009). Rem hidraulik paling banyak digunakan pada mobil-mobil penumpang dan truk ringan. Rem hidraulik memakai prinsip hujum Pascaldengan tekanan pada piston kecil akan diteruskan pada piston besar yang menahan gerak cakram. Cairan dalam piston bisa diganti apa saja. Pada rem hidraulik biasa dipakai minyak rem karena dengan minyak bisa sekaligus berfungsi melumasi piston sehingga tidak macet (segera kembali ke posisi semula jika rem dilepaskan).
      Prinsip Kerja Pompa Hidraulik
Dalam menjalankan suatu sistem tertentu atau untuk membantu operasional dari sebuah sistem, tidak jarang kita menggunakan rangkaian hidraulik. Sebagai contoh, untuk mengangkat satu rangkaian kontainer yang memiliki beban beribu–ribu ton, untuk memermudah itudigunakanlah sistem hidraulik.
Sistem hidraulik adalah teknologi yang memanfaatkan zat cair, biasanya oli, untuk melakukan suatu gerakan segaris atau putaran. Sistem ini bekerja berdasarkan prinsip Pascal, yaitu jika suatu zat cair dikenakan tekanan, tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya. Prinsip dalam rangkaian hidraulik adalah menggunakan fluida kerja berupa zat cair yang dipindahkan dengan pompa hidraulik untuk menjalankan suatu sistel tertentu (Anonim, 2009c).
Pompa hidraulik menggunakan kinetik energi dari cairan yang dipompakan pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk lain (energi tekan). Pompa ini berfungsi untuk mentransfer energi mekanik menjadi energi hidraulik. Pompa hidraulik bekerja dengan cara menghisap oli dari tangki hidraulik dan mendorongnya kedalam sistem hidraulik dalam bentuk aliran (flow). Aliran ini yang dimanfaatkan dengan cara merubahnya menjadi tekanan. Tekanan dihasilkan dengan cara menghambat aliran oli dalam sistem hidraulik. Hambatan ini dapat disebabkan oleh orifice, silinder, motor hidraulik, dan aktuator. Pompa hidraulik yang biasa digunakan ada dua macam yaitu positive dan nonpositive displacement pump (Aziz, 2009). Ada dua macam peralatan yang biasanya digunakan dalam merubah energi hidraulik menjadi energi mekanik yaitu motor hidraulik dan aktuator. Motor hidraulik mentransfer energi hidraulik menjadi energi mekanik dengan cara memanfaatkan aliran oli dalam sistem merubahnya menjadi energi putaran yang dimanfaatkan untuk menggerakan roda, transmisi, pompa dan lain-lain (Sanjaya, 2008).

APLIKASI  HUKUM  ARCHIMIDES  DALAM  KEHIDUPAN  SEHARI-HARI


Bunyi hukum archimedes adalah sebagai berikut :
'' suatu benda apabila dicelupkan kedalam suatu zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya keatas (F apung) sebesar berat zat cair yang dipindahkan''
Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.

a. Hidrometer
            Hidrometer adalah alat untuk mengukur massa jenis zat cair. Alat ini digunakan utuk mengetahui bahwa air accu sudah tidak dapat digunakan.lagi. Penggunaan Hidrometer , yaitu mencelupkan nya pada zat cair yang yang akan diukur massa jenisnya.

b. Jembatan Ponton
              Jembatan ponton dibuat dari drum-drum berongga yang dijajarkan melintang aliran sungai. Jembatan ponton dibuat dengan memanfaatkan hukum Archimedes. Volume air yang dipindahkan menghasilkan gaya apung yang mampu menahan berat drum dan benda-benda yang melintas diatasnya. Setiap drum penyusun jembatan harus tertutup agar air tidak dapat masuk kedalamnya.


c.Kapal Selam
          Kapal selam dapat diposisikan mengapung,melayang,dan tenggelam di dalam air laut. Oleh karena itu, kapal selam sangat cocok digunakan dalam bidang militer dan penelitian. Bentuk badan kapal selam dirancang agar dapat melayang,mengapung,dan telenggelam dalam air. Selain itu, dirancang untuk menahan tekanan air dikedalaman laut.
        Badan kapal selam diberi rongga udara yang berfungsi sebagai tempat masuk dan keluarnya air atau udara. Rongga udara terletak di lambing kapal. Rongga tersebut dilengkapi dengan katup bagian atas dan bawahnya.
      Ketika rongga terisi udara, volume air yang dipindahakan sama dengan berat kapal, kapal selam mengapung. Ketika rongga katup atas dan bawah pada rongga kapal dibuka, udara dalam rongga keluar atau air massuk mengisi rongga tersebut. Akibatnya, kapal selam mulai tenggelam. Katup akan ditutup jika kapal selam telah mencapai kedalaman yang diinginkan. Dalam keadaan tersebut, kapal selam dalam keadaan melayang. Jika katup udara pada rongga dibuka kembali, volume air dalam rongga akan bertanbah sehingga kapal selam akan tenggelam.

Jika kapal selam akan muncul ke permukaan dari keadaan tenggelam, air dalam rongga dipompa keluar sehingga rongga hanya terisi udara. Dengan demikian, kapal selam mengalami gaya apung sama dengan berat kapal selam. Akibatnxa, kapal selam akan naik ke permukaan dan mengapung.

d.Balon Udara
           Balon udara adalah penerapan prinsip Archimedes di udara. Balon udara harus diisi dengan gas yang bermassa jenis lebih kecil dari massa jenis udara atmosfer, sehingga, balon udara dapat terbang karena mendapat gaya keatas, misalnya diisi udara yang dipanaskan




Tegangan permukaan dan kapilaritas
tegangan permukaan memungkinkan nyamuk berdiri di atas air
Pernahkah kamu melihat sebuah jarum terapung diatas air? Atau kamu pasti pernah melihat ada nyamuk atau serangga lain dapat berdiri diatas air. Fenomena ini erat kaitannya dengan penjelasan tentang tegangan permukaan yang akan dibahas pada bagian ini. Di lain pihak, kita juga mungkin pernah menemui kejadian berupa air dari tanah yang merembes naik ke atas tembok sehingga tembok menjadi basah. Kejadian ini dalam fisika dikenal dengan peristiwa kapilaritas yang akan dijelaskan juga pada bagian ini.
Tegangan Permukaan
Mari kita amati sebatang jarum yang kita buat terapung di permukaan air sebagai benda yang mengalami tegangan permukaan. Tegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekul-molekul zat cair dipermukaan zat cair. Di bagian dalam cairan sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain disekitarnya, tetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain dibagian atas molekul cairan itu. Hal ini menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menarik molekul apabila molekul itu dinaikan menjauhi permukaan, oleh molekul yang ada di bagian bawah permukaan cairan. Sebaliknya jika molekul di permukaan cairan ditekan, dalam hal ini diberi jarum, molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya pemulih yang arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang jarum tetap di permukaan air tanpa tenggelam.
tegangan permukaan dilihat dari interaksi molekul benda dan zat cair
Gaya ke atas untuk menopang jarum agar tidak tenggelam merupakan perkalian koefisien tegangan permukaan dengan dua kali panjang jarum. Panjang jarum disini adalah permukaan yang bersentuhan dengan zat cair.
Gaya yang diperlukan untuk mengangkat jarum adalah gaya ke atas dijumlah gaya berat jarum (mg).
Kapilaritas
meniskus air menyebabkan peristiwa kapilaritas
Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di dalam zat cair. Di dalam zat cair molekul-molekulnya dapat mengalami gaya adhesi dan kohesi. Gaya kohesi adalah tarik-menarik antara molekul-molekul di dalam suatu zat cair sedangkan gaya adhesi adalah tarik menarik antara molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan wadah di mana zat cair berada. Apabila adhesi lebih besar dari kohesi seperti pada air dengan permukaan gelas, air akan berinteraksi kuat dengan permukaan gelas sehingga air membasahi kaca dan juga permukaan atas cairan akan melengkung (cekung). Keadaan ini dapat menyebabkan cairan dapat naik ke atas oleh tegangan permukaan yang arahnya keatas sampai batas keseimbangan gaya ke atas dengan gaya berat cairan tercapai. Jadi air dapat naik keatas dalam suatu pipa kecil yang biasa disebut pipa kapiler. Inilah yang terjadi pada saat air naik dari tanah ke atas melalui tembok.
air dapat merembes ke atas melalui retakan tembok sehingga membasahi tembok. Satu contoh kapilaritas
Gejala alam kapilaritas ini memungkinkan kita menghitung tinggi kenaikan air dalam suatu pipa kapiler berbentuk silinder/tabung dengan jari-jari r.



Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu. Apabila F = gaya (newton) dan L = panjang (m), maka tegangan-permukaan, S dapat ditulis sebagai S = F/L.





Tidak ada komentar:

Poskan Komentar