Pernahkah
dirimu jalan-jalan ke bengkel ? Jangan jauh-jauh ke bengkel, mungkin
dirimu pernah melihat mobil mogok di jalan karena ban dalam
mobil tersebut kempis alias pecah ?… nah, ketika roda mobil mengalami
kerusakan maka om sopir atau kondektur harus menggantinya dengan roda
yang lain. Atau kadang mobil harus digiring ke bengkel, soalnya yang
nyetir pake dasi. Agar roda mobil yang rusak bisa diganti maka digunakan
bantuan dongkrak hidrolis. Tahukah dirimu
bagaimana prinsip kerja dongkrak hidrolis ? mobil yang begitu berat
bisa diangkat dengan mudah. Aneh bin ajaib. Hehe… semuanya karena
fisika. Selain itu, ketika dirimu menumpang mobil atau angkot, coba
amati bagaimana kendaraan bisa direm. Kalau pingin iseng, silahkan
bertanya kepada om sopir. Om, kok mobilnya bisa berhenti ya ? prinsip
kerja rem bagaimana-kah ? mudah2an dirimu tidak diomelin oleh om sopir.
Ok,
kembali ke laptop. Bagaimana prinsip kerja dongkrak/ lift hidrolik
yang biasa digunakan untuk mengangkat mobil ? bagaimana pula prinsip
kerja rem hidrolis ketika digunakan untuk mengurangi laju mobil ?
mudah-mudahan dirimu kebingungan dan tidak mengetahui jawabannya… hehe…
ingin tahu mengapa ? selamat belajar bersama om Pascal. Semoga setelah
mempelajari pokok bahasan ini, dirimu semakin dekat di hati om Pascal
serta om sopir dkk…
Prinsip Pascal
Sebagaimana telah kita pelajari pada pokok bahasan Tekanan pada Fluida,
setiap fluida selalu memberikan tekanan pada semua benda yang
bersentuhan dengannya. Air yang kita masukan ke dalam gelas akan
memberikan tekanan pada dinding gelas. Demikian juga apabila kita mandi
dalam kolam renang atau air laut, air kolam atau air laut tersebut juga
memberikan tekanan pada seluruh tubuh kita. Nah, tekanan total air
pada kedalaman tertentu, misalnya tekanan air laut pada kedalaman 200
meter merupakan jumlah tekanan atmosfir 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
atmosfir alias udara yang menekan permukaan air laut tersebut.
Tekanan
yang ditimbulkan oleh lapisan fluida yang ada di atas bisa kita
katakan “tekanan dalam” karena tekanan itu sendiri berasal dari dalam
fluida sedangkan tekanan atmosfir bisa kita katakan “tekanan luar”
karena atmosfir terpisah dari fluida. Tekanan atmosfir yang dalam kasus
ini merupakan tekanan luar, bekerja pada seluruh permukaan fluida dan
tekanan tersebut disalurkan pada seluruh bagian fluida. Karenanya
tekanan total fluida pada kedalaman tertentu selain disebabkan oleh
tekanan lapisan fluida pada bagian atas, juga dipengaruhi oleh tekanan
luar (untuk kasus di atas adalah tekanan atmosfir).
Untuk
semakin memahami penjelasan ini, mari kita tinjau zat cair yang berada
dalam suatu wadah. Tekanan zat cair pada dasar wadah tentu saja lebih
besar dari tekanan zat cair pada bagian di atasnya (ingat kembali
pembahasan mengenai Tekanan Pada Fluida). Semakin ke bawah,
semakin besar tekanan zat cair tersebut, sebaliknya semakin mendekati
permukaan atas wadah, semakin kecil tekanan zat cair. Besarnya tekanan
sebanding dengan pgh (p = massa jenis, g = percepatan gravitasi dan h = ketinggian/kedalaman). Pada setiap titik pada kedalaman yang sama, besarnya tekanan sama. Hal
ini berlaku untuk semua zat cair dalam wadah apapun dan tidak
bergantung pada bentuk wadah tersebut. Apabila kita tambahkan tekanan
luar, misalnya dengan menekan permukaan zat cair tersebut, pertambahan
tekanan dalam zat cair adalah sama di mana-mana. Jadi apabila diberikan
tekanan luar, setiap bagian zat cair mendapat “jatah” tekanan yang
sama. Karenanya besar tekanan selalu sama di setiap titik pada
kedalaman yang sama. Ini merupakan Prinsip Pascal, dicetuskan dan
dinamakan sesuai dengan nama pencetusnya, Om Blaise Pascal (1623-1662).
Om Pascal merupakan filsuf dan ilmuwan Perancis, bukan Indonesia.
Kapan neh dari Indonesia, dirimu-kah ?
Prinsip Pascal
menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada cairan dalam suatu tempat
tertutup akan diteruskan sama besar ke setiap bagian fluida dan
dinding wadah
Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut :
P = tekanan, F = Gaya dan A = Luas permukaan. Kata “masuk” mewakili “tekanan yang diberikan”, sedangkan kata “keluar” mewakili “tekanan yang diteruskan”.
Penerapan Prinsip Pascal
Berpedoman
pada prinsip Om Pascal ini, manusia telah menghasilkan beberapa alat,
baik yang sederhana maupun canggih untuk membantu mempermudah
kehidupan. Beberapa di antaranya adalah Dongkrak Hidrolik, Lift
Hidrolik, Rem Hidrolik dkk…
Dongkrak alias Lift Hidrolik
Cara kerja dongkrak alias lift hidrolik ditunjukkan pada gambar di bawah.
Silahkan
amati gambar yang kusam ini dengan penuh semangat. Jangan dipelototin…
hehe… Dongkrak hidrolik terdiri dari sebuah bejana yang memiliki dua
permukaan. Pada kedua permukaan bejana terdapat penghisap (piston), di
mana luas permukaan piston di sebelah kiri lebih kecil dari luas
permukaan piston di sebelah kanan. Luas permukaan piston disesuaikan
dengan luas permukaan bejana. Bejana diisi cairan, seperti pelumas (oli
dkk).
Apabila piston yang luas
permukaannya kecil ditekan ke bawah, maka setiap bagian cairan juga ikut
tertekan. Besarnya tekanan yang diberikan oleh piston yang
permukaannya kecil (gambar kiri) diteruskan ke seluruh bagian cairan.
Akibatnya, cairan menekan piston yang luas permukaannya lebih besar
(gambar kanan) hingga piston terdorong ke atas. Luas permukaan piston
yang ditekan kecil, sehingga gaya yang diperlukan untuk menekan cairan
juga kecil. Tapi karena tekanan (Tekanan = gaya / satuan luas)
diteruskan seluruh bagian cairan, maka gaya yang kecil tadi berubah
menjadi sangat besar ketika cairan menekan piston di sebelah kanan yang
luas permukaannya besar. Jarang sekali orang memberikan gaya masuk
pada piston yang luas permukaannya besar, karena tidak menguntungkan.
Pada bagian atas piston yang luas permukaannya besar biasanya diletakan
benda atau begian benda yang mau diangkat (misalnya mobil dkk)
Dirimu
jangan heran jika mobil yang massanya sangat besar dengan mudah
diangkat hanya dengan menekan salah satu piston. Ingat bahwa luas
permukaan piston sangat kecil sehingga gaya yang kita berikan juga
kecil. Walaupun demikian gaya masukan yang kecil tersebut bisa berubah
menjadi gaya keluaran yang sangat besar bila luas permukaan keluaran
sangat besar. Jika dongkrak hidrolik dirancang untuk mengangkat mobil
yang massanya sangat berat maka perancang perlu memperhatikan besar gaya
berat mobil tersebut dan besarnya gaya keluaran yang dihasilkan oleh
dongkrak. Semakin besar gaya berat mobil yang diangkat maka semakin
besar luas permukaan keluaran dari dongkrak hidrolik. Minimal gaya
keluaran yang dihasilkan oleh dongkrak hidrolis lebih besar/sama dengan
gaya berat benda yang diangkat.
Rem Hidrolik
Tidak ada komentar:
Posting Komentar