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
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
(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 A2 = 200
cm2. 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.
₪ 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:
Posting Komentar