CATATAN BELAJAR HUKUM PASCAL

Daftar Isi:

1. Konsep Bejana Berhubungan
2. Rumus Bejana Berhubungan
3. Konsep Hukum Pascal
4. Rumus Hukum Pascal
5. Contoh Soal Bejana Berhubungan
6. Contoh Soal Hukum Pascal
7. Konsep Bejana Berhubungan Terdengar Asing, Emangnya Ada Manfaatnya di Kehidupan yang Fana ini?
8. Pusing Belajar Hukum Pascal, Manfaatnya Apa sih di Kehidupan Santuyku?
9. Latihan Soal Bejana Berhubungan dan Hukum Pascal

1. Konsep Bejana Berhubungan

Bejana berhubungan adalah dua atau lebih wadah dengan bentuk berbeda yang saling terhubung berisi zat cair yang homogen atau sama. Bejana berhubungan diilustrasikan sebagai berikut:

Permukaan zat cair dalam bejana berhubungan membentuk garis mendatar

Bejana berhubungan merupakan sebuah fenomena tekanan hidrostatis yang terjadi pada sebuah bejana berhubungan. Bunyi dari Hukum Bejana Berhubungan, yaitu:

Bunyi Hukum Bejana Berhubungan

Jika bejana berhubungan dimiringkan ke kanan dan ke kiri dan kemudian mencapai keadaan setimbang, maka permukaan zat cair akan tetap berada pada satu garis lurus (sejajar) seperti ilustrasi di bawah ini.

Permukaan zat cair membentuk garis mendatar atau lurus

Hukum bejana berhubungan tidak berlaku, jika:

1)  Tekanan di atas bejana tidak sama (ada salah satu atau lebih lubang wadah ditutup).

2) Diisi dengan 2 atau lebih zat cair yang berbeda (massa jenis zat cair berbeda).

3) Digoyang-goyangkan secara terus-menerus (tidak berada dalam keadaan setimbang).

4) Salah satu bejana atau wadah dihubungkan dengan pipa kapiler (pipa yang ukurannya jauh lebih kecil dibanding wadah lainnya). Misalnya, diantara wadah lain yang ukurannya setara ague botol 1,5L, pipa kapiler ini sebesar sedotan ague gelas. 

Jika keempat hal di atas terjadi, maka tinggi permukaan air tidak akan berada satu garis lurus/sejajar atau membentuk satu bidang datar. Sebagai contoh poin 2 jika bejana berhubungan diisi dengan zat cair yang tidak homogen alias beda, minyak dan air misalnya, maka bentuknya kurang lebih akan seperti ini.

Pipa U diisi 2 zat cair dengan massa jenis yang berbeda

Mengapa minyak lebih tinggi, bukannya air? Alasannya adalah karena massa jenis minyak lebih kecil dibandingkan massa jenis air, yaitu 800kg/m³ dan 1000kg/m³.

 

2. Rumus Bejana Berhubungan

Pada bejana berhubungan dengan bentuk pipa U, jika kedua pipa diisi dengan jenis zat cair yang berbeda massa jenisnya maka tinggi salah satu sisi pipa akan berbeda seperti berikut ini:

Keadaan air di pipa U setelah ditambahkan minyak

Perhatikan garis putus-putus X berwarna merah pada gambar ilustrasi di atas, pada batas kedalaman itu, baik di pipa 1 dan pipa 2, besar tekanan hidrostatis adalah sama. Sehingga, secara matematis tekanan bejana berhubungan dirumuskan menjadi seperti ini:

Rumus bejana berhubungan berisi 2 jenis zat cair yang berberda

3. Konsep Hukum Pascal

Pada zaman dahulu kala, Bapak Blaise Pascal mencetuskan Hukum Pascal, yang berbunyi:

Bunyi Hukum Pascal

 

Bunyi Hukum Pascal jika diilustrasikan kurang lebih akan menjadi seperti gif bola berisi air di bawah ini:

Tekanan air diteruskan ke segala arah dengan besar tekanan yang sama

Tekanan dari air diteruskan ke segala arah kulit balon dengan nilai tekanan yang sama besar. Jika besar tekanan yang menekan sisi kiri kulit balon adalah P, maka besar tekanan yang menekan sisi kulit balon di kanan, atas, dan bawah adalah P juga.

 

4. Rumus Hukum Pascal

Jika Prinsip Bejana Berhubungan kolab dengan Hukum Pascal, maka selama tekanan di atas bejana sama dan diisi dengan zat cair yang sama, dalam keadaan setimbang, serta tidak ada pipa kapiler nyempil. Maka tekanan di tiap sisi bejana atas kanan, kanan, kiri, tikungan adalah sama besar nilainya. Diilustrasikan oleh gif di bawah ini:

Penerpan Hukum Pascal pada pipa U

 

Gif berisi kocheng di atas adalah bejana berhubungan berbentuk pipa U. Pipa 1 dengan luas penampang sebesar A1 ditekan dengan tangan, pipa 2 dengan luas penampang sebesar A2 diduduki kocheng. Ketika penampang A1 ditekan, maka penampang A2 akan mendapat tekanan yang nilainya sama besar dengan tekanan yang diberikan pada A1. Sehingga, penampang A2 yang  diduduki kocheng akan naik ke atas. Ingat di kasus ini berlaku Hukum Pascal, kalau lupa baca lagi. Sehingga jika dituliskan secara matematis, maka dirumuskan sebagai berikut:

Rumus Hukum Pascal

5. Contoh Soal Bejana berhubungan

Sebuah bejana berhubungan awalnya berisi raksa, kemudian ditambahkan air ke dalamnya. Massa jenis raksa dan air berurut-turut adalah 13.600 kg/m³ dan 1000 kg/m³. Raksa mengisi pipa sebelah kiri setinggi 10 cm dari titik batas air dan raksa, maka tinggi air pada pipa sebelah kanan dari titik batas air dan raksa adalah....

Contoh soal bejana berhubungan air dan raksa

Penyelesaian

 

6. Contoh Soal Hukum Pascal

Sebuah bejana berbentuk U diisi dengan zat cair. Penampang pipa 1 yang luasnya 4 cm² ditekan dengan gaya 20 N. Jika luas penampang pipa 2 adala 10 cm², maka berapakah beban kucing pada penampang pipa 2?

Contoh soal Hukum Pascal

Penyelesaian

7. Konsep Bejana Berhubungan Terdengar Asing, Emangnya Ada Manfaatnya di Kehidupan yang Fana ini?

Secara tidak disadari, kebanyakan memang tidak sadar, konsep bejana berhubungan banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari.

1)   Waterpass

Waterpass adalah alat yang digunakan oleh tukang bangunan untuk mengecek kedataran suatu permukaan bagian bangunan. Misalnya digunakan dalam pemasangan ubin rumah agar permukaan lantai mendatar.

Sumber: dokumentasi daftarharga(dot)biz

Jika rumahmu sedang dibangun, coba dekati pekerjanya dan bisikan kata-kata semangat. Coba minta diperlihatkan waterpass, amati bagaimana bentuknya dan cara pemakaiannya secara langsung dari ahlinya.

2)   Teko Air

Cobalah ke dapur dan cari teko seperti gambar di bawah ini. Jika ketemu, selamat kamu menemukan salah satu penerapan konsep bejana berhubungan dalam hidupmu.

Sumber: dokumentasi pribadi catatan-catatanbelajar.blogspot.com

Teko didesain sedemikian rupa sehingga mulut teko lebih tinggi daripada wadah utama tempat menampung air agar permukaan air di dalam di mulut teko sama tinggi. Tidak boleh lebih rendah, mengapa? Karena agar air tidak mengucur tumpah lewat mulut teko.

3)   Tempat Penampungan Air

Coba tanyakan kepada orang tua kalian, adakah tempat penampunyan air seperti gentong besar yang biasanya di pasang di atap rumah kalian? Jika ada, selamat kalian telah menggunakan konsep bejana berhubungan dalam kehidupan kalian.

Tempat penampungan air biasanya disimpan di tempat yang tinggi, bahkan ada yang disimpan di atap rumah, karena bertujuan untuk lebih mudah dalam mengalirkan air ke penampungan atau bak mandi atau sejenisnya dengan pancaran air yang cukup kuat.

 

8. Pusing Belajar Hukum Pascal, Manfaatnya Apa sih di Kehidupan Santuyku?

Penerapan dari Hukum Pascal banyak digunakan dalam sistem hidrolik, yaitu teknologi yang memanfaatkan tekanan zat cair sebagai media penggerak sistem, seperti oli. Beberapa contoh teknologi yang menerapkan Hukum Pascal, yaitu: dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, rem hidrolik, mesin hidrolik pengangkat mobil, press hidrolik, tensimeter.

 

9. Latihan Soal Bejana Berhubungan dan Hukum Pascal

1)    Sebuah bejana berhubungan awalnya berisi air, kemudian ditambahkan minyak ke dalamnya. Air mengisi pipa sebelah kiri dari titik batas air dan minyak setinggi 12 cm, sedangkan tinggi minyak tanah dari titik batas air dan minyak pada pipa sebelah kanan adalah 15 cm. Jika massa jenis air berurut-turut adalah 1000 kg/m³, maka massa jenis minyak tanah adalah....

Soal latihan bejana berhubungan berisi air dan minyak tanah

2)    Sebuah kucing sedang rebahan di atas penampang yang luasnya A₂ = 20 cm². Jika berat kucing adalah 60N, maka besar gaya yang harus diberikan pada piston yang luas penampangnya A₁ = 6 cm² adalah....

Soal latihan Hukum Pascal

Silakan tulis jawabannya di kolom komentar ya و( ᐛ )و

  Sekian catatan belajar materi tekanan pada zat padat. Semoga bermanfaat (و •̀ ᴗ•́ )و