10 Contoh Soal Hukum Pascal beserta Pembahasannya Lengkap
10 Contoh Soal Hukum Pascal beserta Pembahasannya Lengkap — Saat mempelajari ilmu fisika, khususnya materi fluida, kita akan turut mempelajari mengenai Hukum Pascal.
Hukum Pascal tidak berlaku pada fluida dinamis melainkan hanya berlaku pada fluida statis.
Agar kamu lebih materi ini, Mamikos akan menghadirkan contoh soal Hukum Pascal beserta dengan pembahasannya. Simak, ya!
Apa Itu Hukum Pascal?
Sebelum kamu mengerjakan contoh soal Hukum Pascal, pelajari dulu sekilas mengenai Hukum Pascal, yuk!
Hukum Pascal dicetuskan oleh Blaise Pascal di tahun 1653. Pascal merupakan seorang ahli matematika dan fisika asal Prancis.
Menurut Dwiyantoro dalam Fisika Itu Mudah dan Menyenangkan (2011) Hukum Pascal berbunyi, “Tekanan yang diberikan pada fluida di dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar”.
Rumus Hukum Pascal
Untuk mengerjakan contoh soal Hukum Pascal, kamu perlu menguasai rumus Hukum Pascal terlebih dahulu. Berikut rumus Hukum Pascal yang diturunkan dari rumus tekanan:
P1 = P2
Rumus tersebut berlaku untuk:
F: Gaya
A: Luas dalam satuan m2
Sedangkan apabila di dalam soal diketahui diameter atau jari-jarinya, kamu bisa menggunakan rumus berikut ini:
Jika diketahui diameter:
Jika diketahui jari-jari:
Kumpulan Contoh Soal Hukum Pascal
Nah, kamu sudah mengetahui bunyi dan rumus Hukum Pascal. Dengan begitu, sekarang kamu bisa mulai mengerjakan contoh soal Hukum Pascal. Yuk, siapkan alat tulis dan mulai kerjakan!
Contoh Soal Hukum Pascal Bagian 1
Soal 1
Diameter penampang penghisap memiliki perbandingan 1:4. Apabila gaya pada penghisap kecil 50 N, maka berat beban yang bisa diangkat pada penghisap besar adalah?
Pembahasan:
Dari soal, kita bisa mengetahui jika perbandingan diameter 1 dan 2 adalah sebagai berikut:
d1 : d2 = 1 : 4
F1 = 50 N
Ditanya: F2?
Kita dapat memecahkan soal berikut dengan menggunakan rumus
F2 = 50 × 16
F2 = 800 N
Jadi, berat beban yang bisa diangkat adalah sebesar 800 N
Soal 2
Sebuah penghisap memiliki perbandingan jari-jari sebesar 1:5. Apabila gaya pada penghisap kecil adalah 100 N, maka mobil yang bisa diangkat di penghisap besar adalah?
Pembahasan:
Dari soal, kita bisa mengetahui jika perbandingan jari-jari 1 dan 2 adalah sebagai berikut:
r1 : r2 = 1 : 5
F1 = 100 N
Ditanya: F2?
Kita dapat memecahkan soal berikut dengan menggunakan rumus
F2 = 100 × 25
F2 = 2.500 N
Jadi, berat beban yang bisa diangkat adalah sebesar 2.500 N
Soal 3
Sebuah bejana yang terhubung diisi oleh fluida yang masing-masing ujungnya ditutup. Luas penampang tabung kedua adalah 7 kali tabung pertama. Jika gaya pada tabung pertama sebesar 140 N, berapa gaya pada tabung kedua?
Pembahasan:
Dari soal tersebut, kita bisa mengetahui jika perbandingan luas tabung 1 dan 2 adalah sebagai berikut:
A1 : A2 = 1 : 7
F1 = 140
Ditanya: F2?
Rumus yang kita gunakan untuk memecahkan soal di atas adalah sebagai berikut:
F2 = 140 × 7
F2 = 980 N
Jadi, gaya pada tabung kedua adalah sebesar 980 N.
Contoh Soal Hukum Pascal Bagian 2
Soal 4
Sebuah motor memiliki gaya 3.000 N perlu diangkat menggunakan dongkrak hidrolik agar bisa diperbaiki. Apabila piston kecil pada dongkrak diberi gaya 100 N, dan luas penampang piston kecil adalah 10 cm², berapakah luas piston besarnya?
Pembahasan:
Dari soal tersebut, kita bisa mengetahui unsur-unsur berikut:
F2 = 300 N
F1 = 100 N
A1 = 10 cm2 = 0,001 m2
Kemudian, soal meminta kita untuk menghitung besarnya A2, sehingga rumus yang bisa kita gunakan adalah:
A2 = 300 × 0,001 / 100
A2 = 0,003 m2 atau 30 cm2
Jadi, luas piston besar adalah sebesar 0,003 m2 atau 30 cm2
Soal 5
Berapakah gaya yang diperlukan sistem hidrolik guna mengangkat sebuah mobil SUV yang beratnya 20.000 N, apabila diketahui luas penampang piston kecil 40 cm² dan piston besar 1.600 cm²?
Pembahasan:
Dari soal tersebut, kita bisa mengetahui unsur-unsur berikut:
F2 = 20.000 N
A1 = 40 cm2 = 0,004 m2
A2 = 1.600 cm2 = 0,16 m2
Kemudian, soal tersebut meminta kita untuk mencari besarnya F1, sehingga rumus yang bisa kita gunakan adalah:
F1 = 20.000 × 0,004 / 0,16
F1 = 500 N
Jadi, besar gaya yang diperlukan sistem hidrolik adalah sebesar 500 N.
Soal 6
Sebuah pompa hidrolik memiliki luas penampang piston kecil sebesar 2 cm² dan piston besar sebesar 200 cm². Apabila gaya yang diterapkan pada piston kecil adalah 50 N, berapa gaya maksimum yang dapat dihasilkan piston besar?
Pembahasan:
Dari soal tersebut, kita bisa mengetahui unsur-unsur berikut:
A1 = 2 cm2 = 0,0002 m2
A2 = 200 cm² = 0,02 m2
F1 = 50 N
Dari soal tersebut kita diharuskan menghitung besarnya F2, jadi rumus yang bisa kita gunakan yaitu:
F2 = 50 × 0,02 /0,0002
F2 = 5.000 N
Jadi, besarnya gaya maksimum yang dihasilkan di piston besar adalah sebesar 5.000 N.
Contoh Soal Hukum Pascal Bagian 3
Soal 7
Sebuah alat angkat bekerja dengan menggunakan prinsip hidrolik untuk mengangkat beban seberat 10.000 N. Apabila luas penampang piston kecil adalah 25 cm² sedangkan piston besar adalah 625 cm², berapa gaya minimal yang harus diterapkan pada piston kecil?
Pembahasan:
Dari soal di atas, kita bisa menemukan unsur-unsur yang diketahui berikut:
F2 = 10.000 N
A1 = 25 cm² = 0,0025 m²
A2 = 625 cm² = 0,0625 m²
Kalimat pada soal di atas menyiratkan bahwa kita harus mencari besar F1. Oleh karena itu, rumus yang kita gunakan yaitu:
F1 = 10.000 × 0,0025 /0,0625
F1 = 400 N
Jadi, gaya minimal yang diterapkan pada piston kecil adalah sebesar 400 N.
Soal 8
Sebuah sistem hidrolik di laboratorium mempunyai luas piston kecil sebesar 5 cm² dan luas piston besar 250 cm². Apabila beban 12.500 N ditempatkan pada piston besar, berapa gaya yang harus diterapkan di piston kecil?
Pembahasan:
Kita susun dulu unsur-unsur yang kita ketahui dari soal:
F2 = 12.500 N
A1 = 5 cm² = 0,0005 m²
A2 = 250 cm² = 0,025 m²
Kalimat tanya pada soal di atas menyatakan bahwa kita harus mencari besar F1. Maka, rumus yang kita gunakan yaitu:
F1 = 12.500 × 0,0005 /0,025
F1 = 250 N
Jadi, gaya minimal yang diterapkan pada piston kecil adalah sebesar 250 N.
Soal 9
Suatu kelas melakukan percobaan menggunakan sistem hidrolik dengan piston kecil dan besar yang masing-masing memiliki luas 15 cm² dan 450 cm². Apabila piston kecil ditekan dengan gaya 75 N, berapakah beban maksimum yang dapat diangkat oleh piston besar?
Pembahasan:
A1 = 15 cm² = 0,0015 m²
A2 = 450 cm² = 0,045 m²
F1 = 75 N
Kalimat pada soal menyiratkan kita harus mencari besarnya F2. Jadi, rumus yang akan kita gunakan yaitu:
F2 = 75 × 0,045 /0,0015
F2 = 2.250 N
Soal 10
Sebuah dongkrak hidrolik di bengkel otomotif memiliki piston kecil seluas 30 cm² dan ditekan dengan gaya 180 N. Berapakah luas penampang piston besar yang diperlukan untuk mengangkat mobil seberat 9.000 N?
Pembahasan:
A1 = 30 cm² = 0,003 m²
F1 = 180 N
F2 = 9.000 N
Soal meminta kita untuk mencari besarnya A2. Jadi, rumus yang bisa kita gunakan adalah:
A2 = 9.000 × 0,003 /180
A2 = 0,15 m²
Jadi, luas penampang piston besar adalah 0,15 m²
Penutup
Demikian contoh-contoh soal terkait Hukum Pascal yang bisa Mamikos hadirkan untukmu.
Jika kamu membutuhkan contoh soal latihan lain, kamu bisa mencarinya di blog Mamikos ini, ya.
Berikut Mamikos hadirkan pula FAQ yang akan membantumu memperdalam pemahamanmu pengenai Hukum Pascal. Simak, yuk!
FAQ
Dalam kehidupan sehari-hari, contoh dari penerapan Hukum Pascal dapat kita lihat pada mekanisme kerja dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, rem hidrolik serta mesin hidrolik.
Hukum Pascal berlaku untuk semua jenis fluida yang tidak dapat dimampatkan (incompressible fluids), seperti cairan. Di antaranya yaitu air, minyak hidrolik, dan berbagai cairan lainnya yang sering digunakan dalam alat-alat yang menggunakan sistem kerja hidrolik.
Hukum Pascal berlaku saat fluida berada dalam sebuah wadah tertutup dan fluida tersebut tidak dapat dimampatkan. Selain itu, fluida harus dalam keadaan diam atau statis.
Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan pada Hukum Pascal adalah:
Besar gaya yang diterapkan (F).
Luas penampang (A)
Kedalaman fluida (h)
Beberapa kerugian dari sistem hidrolik adalah sebagai berikut:
a. Sistem hidrolik rentan terhadap kebocoran yang dapat mengurangi efisiensi dan kerusakan lingkungan.
b. Sistem hidrolik memerlukan perawatan yang cermat.
c. Biaya pemasangan dan pemeliharaan sistem hidrolik cukup mahal
d. Desain dan pembuatan sistem hidrolik kompleks dan memerlukan keahlian khusus.
e. Fluida hidrolik bisa berubah viskositasnya akibat adanya perubahan suhu yang dapat mempengaruhi kinerja sistem.