Hukum Pascal dinamakan berdasarkan nama ahli fisika dan matematika asal Perancis bernama Blaise Pascal. Dinyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada fluida inkompresibel (zat cair yang tidak mudah ditekan) yang tertutup akan merambat secara merata ke seluruh bagian fluida tersebut.
Bunyi Hukum Pascal adalah “Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup, diteruskan ke segala arah dengan sama besar”. Ini berarti jika tekanan diterapkan pada suatu titik di dalam zat cair, maka tekanan tersebut akan terdistribusi ke segala arah tanpa kehilangan besaran.
Selain itu, hukum ini juga berlaku untuk tekanan dalam cairan di dalam tubuh manusia, seperti darah dalam pembuluh darah. Perubahan tekanan pada suatu titik dalam sistem peredaran darah akan merambat ke seluruh bagian tubuh dengan cara yang merata.
Perumusan Hukum Pascal
Secara matematis, rumus hukum ini diwujudkan sebagai berikut:
ΔP = F₁ / A₁ = F₂ / A₂ = F₃ / A₃ = …
Di mana:
ΔP : adalah perubahan tekanan dalam fluida,
F₁, F₂, F₃, … : adalah gaya yang diterapkan pada fluida,
A₁, A₂, A₃, … : adalah luas permukaan pada bagian fluida yang tekanannya diukur.
Rumus ini menyatakan bahwa perubahan tekanan dalam fluida sebanding dengan gaya yang diberikan pada fluida dan invers sebanding dengan luas permukaan bagian fluida yang tekanannya diukur.
Dengan kata lain, jika kita meningkatkan gaya yang diberikan pada fluida, tekanan dalam fluida akan meningkat. Lalu jika kita meningkatkan luas permukaan bagian fluida yang tekanannya diukur, tekanan dalam fluida akan berkurang.
Misalnya, jika kita menerapkan gaya sebesar 100 Newton pada suatu fluida dengan luas permukaan 0,1 meter persegi, maka perubahan tekanan dalam fluida dapat dihitung dengan rumus:
ΔP = F / A
ΔP = 100 N / 0,1 m²
ΔP = 1000 Pascal
Jadi, dalam contoh ini, perubahan tekanan dalam fluida adalah 1000 Pascal.
Penerapan Hukum Pascal
Hukum ini memiliki beberapa aplikasi praktis dan berikut ini adalah beberapa contoh penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari:
1. Sistem Hidrolik
Penerapan yang paling mudah dikenali adalah sistem hidrolik. Sistem ini digunakan dalam berbagai industri, seperti mobil, pesawat terbang, dan mesin industri. Dalam sistem hidrolik, tekanan yang diberikan pada satu titik fluida akan merambat ke seluruh bagian fluida.
Sehingga menghasilkan gaya yang dapat digunakan untuk melakukan pekerjaan. Misalnya, rem hidrolik pada mobil menggunakan hukum ini untuk mengalihkan tekanan dari pedal rem ke kaliper rem pada roda.
2. Squeeze Bottle
Botol remas dapat digunakan untuk menyemprotkan cairan secara kuat dan terarah. Ketika kita meremas botol tersebut, tekanan yang dihasilkan akan merambat ke seluruh bagian cairan di dalam botol, mengakibatkan semprotan cairan keluar dari lubang dengan kekuatan yang lebih besar.
3. Penyuntikan dan Infus Medis
Ketika dokter menyuntikkan obat ke dalam tubuh kita, mereka menggunakan jarum yang terhubung dengan tabung yang berisi obat. Ketika jarum dimasukkan ke dalam tubuh, dokter akan memberikan tekanan pada tongkat pendorongnya.
Tekanan yang diberikan oleh dokter akan merambat ke seluruh bagian cairan obat dalam tabung. mendorong obat keluar melalui jarum dan masuk ke dalam tubuh.
4. Balon Bola
Ketika kita memompa udara ke dalam balon bola, tekanan yang dihasilkan di dalam balon akan merambat ke seluruh bagian udara di dalamnya. Hal ini menyebabkan balon mengembang dan menjadi kencang.
5. Kompresor dan Piston
Pada mesin kompresor atau piston, prinsip hukum ini digunakan untuk mengompres gas atau udara. Ketika piston didorong ke dalam silinder, tekanan di dalam silinder meningkat dan gas atau udara di dalamnya menjadi terkompresi.
Ini memungkinkan penggunaan kompresor untuk menghasilkan udara bertekanan tinggi untuk berbagai aplikasi, seperti alat-alat pneumatik atau mesin-mesin yang membutuhkan udara bertekanan.
Contoh Soal
Berikut ini adalah beberapa contoh soal yang bisa memperlihatkan di mana rumus tersebut dipergunakan untuk mendapatkan jawabannya:
1. Contoh Soal 1
Sebuah silinder hidrolik memiliki luas penampang 100 cm² pada bagian piston dan 500 cm² pada bagian silinder yang lain. Jika sebuah gaya sebesar 200 N diberikan pada piston, berapakah gaya yang dihasilkan oleh silinder hidrolik tersebut?
Solusi:
Diketahui: Luas penampang piston (A₁) = 100 cm² = 0,01 m²
Luas penampang silinder (A₂) = 500 cm² = 0,05 m²
F₁ = 200 N
Hukum ini menyatakan bahwa tekanan dalam cairan (P) adalah konstan di seluruh sistem. Oleh karena itu, kita dapat menggunakan persamaan:
F₁/A₁ = F₂/A₂
Mengganti nilai yang diketahui: 200 N / 0,01 m² = F₂ / 0,05 m²
Dalam hal ini, kita perlu mencari nilai F₂:
F₂ = (200 N / 0,01 m²) x 0,05 m²
F₂ = 10 x 0,05 = 10 N
Jadi, gaya yang dihasilkan oleh silinder hidrolik tersebut adalah 10 N.
2. Contoh Soal 2
Sebuah ember berisi air dengan luas penampang 100 cm². Jika ember tersebut diletakkan di dasar laut pada kedalaman 10 meter, berapakah tekanan yang dialami oleh air di dasar ember?
Solusi:
Diketahui: Luas penampang ember (A) = 100 cm² = 0,01 m²
Kedalaman air (h) = 10 meter
Kita dapat menggunakan rumus tekanan hidrostatik: P = ρgh
Dalam hal ini, ρ adalah massa jenis air (1000 kg/m³),
g adalah percepatan gravitasi (9,8 m/s²), dan
h adalah kedalaman air:
P = 1000 kg/m³ x 9,8 m/s² * 10 m
P = 98.000 N/m² = 98.000 Pa
Jadi, tekanan yang dialami oleh air di dasar ember adalah 98.000 Pascal.
Sekilas Tentang Blaise Pascal
Ahli fisika dan matematika ini dilahirkan di Clermont, Perancis pada tanggal 19 Juli 1623. Selain fisika dan matematika, sebenarnya Pascal juga ahli di bidang filsafat dan teologi. Namun, kesukaan utamanya memang fisika dan matematika.
Khususnya bidang geometri proyektif yang kemudian membuatnya memahami mekanika fluida. Apalagi yang berhubungan dengan gaya dan tekanan, yang membuatnya memahami tentang zat cair atau fluida yang kelak diakui sebagai salah satu hukum penting di bidang fisika.
Hukum Pascal ditemukannya saat melakukan eksperimen dengan air. Menurutnya, air pada wadah berlubang akan keluar lebih deras dan lebih jauh jika wadah berlubang tersebut terbuka permukaannya. Jika wadah tersebut tertutup maka tekanan pada air tidak terlalu besar.
Sehingga air yang keluar dari lubang tidak akan jauh dan tidak deras. Kesimpulannya, wadah yang terbuka memiliki tekanan yang lebih besar pada air.
Selain menghasilkan hukum zat cair, Pascal juga telah mampu menciptakan kalkulator digital pertama yang pernah ada di dunia. Saat itu usianya bahkan baru 18 tahun. Kesukaannya melakukan eksperimen membuatnya memahami banyak hal yang berguna untuk orang banyak.
Hukum Pascal adalah prinsip penting dalam fisika yang menjelaskan bagaimana tekanan diterapkan pada fluida dan bagaimana tekanan tersebut akan merambat secara merata ke seluruh bagian fluida tersebut. Ternyata, hukum ini menjadi bagian kehidupan sehari-hari.