Contoh Soal Tekanan Zat Cair dalam Ruang Tertutup
Contoh Soal Tekanan Zat Cair dalam Ruang Tertutup - Pada topik sebelumnya, kalian telah mempelajari konsep tekanan hidrostatis atau tekanan pada zat cair yang diam. Tekanan hidrostatis dipengaruh oleh massa jenis zat cair (ρ), percepatan gravitasi (g), dan kedalaman benda dari permukaan zat cair (h).
Dalam topik kali ini kita akan mempelajari bagaimana tekanan zat cair dalam ruang tertutup. Banyak sekali pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya terdapat pada dongkrak hidrolik, rem hidrolik, pompa hidrolik, dan alat pengangkat berat. Jika terdapat suatu cairan dalam ruang tertutup kemudian kamu tekan, kemanakah cairan tersebut diteruskan? Inilah ide awal yang muncul dari pemikiran Pascal. Kalian dapat membuktikan sendiri ide tersebut dengan cara sebagai berikut.
1. Menyiapkan satu buah suntikan bekas.
2. Memberikan beberapa lubang dengan kedalaman yang sama pada bagian bawah suntikan.
Perhatikan gambar di bawah ini.
1. Menyiapkan satu buah suntikan bekas.
2. Memberikan beberapa lubang dengan kedalaman yang sama pada bagian bawah suntikan.
Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 1. Tabung Berlubang yang Diberi Tekanan
3. Ketika kalian menekan bagian atas suntikan, air akan keluar dari lubang dengan sama besar/ merata.
Dapat disimpulkan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair di ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Inilah yang disebut Hukum Pascal.
3. Ketika kalian menekan bagian atas suntikan, air akan keluar dari lubang dengan sama besar/ merata.
Dapat disimpulkan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair di ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Inilah yang disebut Hukum Pascal.
Lalu bagaimana dengan alat-alat yang bekerja menggunakan prinsip hukum Pascal, seperti dongkrak hidrolik yang dapat mengangkat mobil/ beban yang besar dengan sedikit tenaga? Bagaimana penggunaan hukum Pascal pada alat-alat tersebut?
Perhatikan gambar berikut ini.
Perhatikan gambar berikut ini.
Gambar 2. Bejana yang dihubungkan oleh selang sempit
Penampang 1 memiliki luas (A1) kemudian diberi gaya sebesar F1. Adanya gaya F1 akan membuat cairan mengalir ke penampang 2 yang memiliki luas (A2), sehingga menghasilkan gaya (F2). Menurut hukum Pascal, tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar, sehingga tekanan pada penampang 1 (P1) sama dengan tekanan pada penampang ke 2 (P2), atau P1 = P2 . Mengacu pada persamaan tekanan secara umum, dapat dirumuskan kembali sebagai berikut.
Penampang 1 memiliki luas (A1) kemudian diberi gaya sebesar F1. Adanya gaya F1 akan membuat cairan mengalir ke penampang 2 yang memiliki luas (A2), sehingga menghasilkan gaya (F2). Menurut hukum Pascal, tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar, sehingga tekanan pada penampang 1 (P1) sama dengan tekanan pada penampang ke 2 (P2), atau P1 = P2 . Mengacu pada persamaan tekanan secara umum, dapat dirumuskan kembali sebagai berikut.
Keterangannya sebagai berikut.
F1 = gaya yang bekerja pada penampang 1
F2 = gaya yang bekerja pada penampang 2
A1 = luas penampang 1
A2 = luas penampang 2
r1 = jari-jari penampang 1
r2 = jari-jari penampang 2
D1 = diameter penampang 1
D2 = diameter penampang 2
Berdasarkan persamaan di atas, untuk menghasilkan gaya yang besar, diperlukan luas penampang yang besar pula. Inilah salah satu prinsip kerja dari dongkrak hidrolik, sehingga dapat mengangkat mobil yang berat dengan gaya yang kecil.
F1 = gaya yang bekerja pada penampang 1
F2 = gaya yang bekerja pada penampang 2
A1 = luas penampang 1
A2 = luas penampang 2
r1 = jari-jari penampang 1
r2 = jari-jari penampang 2
D1 = diameter penampang 1
D2 = diameter penampang 2
Berdasarkan persamaan di atas, untuk menghasilkan gaya yang besar, diperlukan luas penampang yang besar pula. Inilah salah satu prinsip kerja dari dongkrak hidrolik, sehingga dapat mengangkat mobil yang berat dengan gaya yang kecil.
S1
Peralatan berikut ini yang sistem kerjanya tidak menggunakan prinsip hukum Pascal adalah....
S2
Tekanan yang diberikan pada zat cair di ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Pernyataan tersebut merupakan bunyi….
S3
Dongkrak hidrolik memiliki luas penampang kecil sebesar 12 cm2 dan diberi gaya sebesar 30 N. Jika penampang yang besar memiliki luas 36 cm2 maka gaya yang dihasilkan pada penampang besar adalah....
S4
Sebuah dongkrak akan digunakan untuk mengangkat mobil yang memiliki gaya berat 10000 N dan luas penampang 100 cm2. Jika dongkrak tersebut memiliki luas penampang 10 cm2, gaya yang diperlukan untuk mengangkat mobil tersebut adalah....
S5
Sebuah dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat mobil yang memiliki berat 6000 N dan jari-jari pada penampang besar 10 cm. Jika jari-jari penampang kecilnya 5 cm, maka gaya yang diperlukan untuk mengangkat mobil tersebut adalah....
S6
Perhatikan gambar dongkrak hidrolik berikut ini.
Berdasarkan gambar di atas, jika F1 = 500 N, F2 = 5000 N, dan A2 =75 cm2, maka besarnya A1 adalah....
S7
Perhatikan gambar berikut ini.
Berdasarkan gambar di atas, jika F1 = 100 N, F2 = 5000 N, dan A1 = 2 cm2, maka besarnya tekanan pada penampang kedua adalah ....
S8
Sebuah pompa hidrolik memiliki diameter penampang besar 25 cm dan menghasilkan gaya 6250 N. Jika diameter penampang kecilnya 6 cm, gaya yang harus diberikan pada penampang kecil adalah....
S9
Dongkrak hidrolik memiliki perbandingan jari-jari penampang kecil dengan jari-jari penampang besar 1 : 4. Perbandingan gaya pada penampang kecil dan penampang besar adalah....
S10
Sebuah dongkrak hidrolik memiliki diameter penampang kecil sebesar 10 cm dan dikenai gaya F. Jika penampang besar dongkrak tersebut berdiameter 30 cm, maka gaya yang dihasilkan pada penampang besar adalah.