Assignment 11 – Fisika II

Pertanyaan:

Buatlah resume tentang prinsip pascal dan prinsip Archimedes untuk materi Hidrostatika

 

Status:

Done

 

Keterangan:

Telah dikerjakan

 

Pembuktian:

Hukum pascal

     Selain tekanan oleh beratnya sendiri, pada suatu zat cair (fluida) yang berada di dalam ruang tertutup dapat diberikan tekanan oleh gaya luar. Jika tekanan udara luar pada permukaan zat cair berubah, maka tekanan pada setiap titik di dalam zat cair akan mendapat tambahan tekanan dalam jumlah yang sama. Peristiwa ini pertama kali dinyatakan oleh Blaise Pascal sehingga disebut Hukum Pascal.

Bunyi Hukum Pascal adalah sebagai berikut:

“Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar”.

Berdasarkan Hukum Pascal diperoleh prinsip bahwa dengan memberikan gaya yang kecil akan dihasilkan gaya yang lebih besar.

Sebuah bejana  tertutup berisi air yang dilengkapi dua buah pengisap yang luas penampangnya berbeda. Jika pengisap kecil dengan luas penampang A1 ditekan dengan gaya F1, maka zat cair dalam bejana mengalami tekanan yang besarnya:

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

Berdasarkan Hukum Pascal, tekanan yang diberikan akan diteruskan ke segala arah sama besar, sehingga pada pengisap besar dihasilkan gaya F2 ke atas yang besarnya:

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

karena P1P2, maka:

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

dengan:

F1 = gaya yang dikerjakan pada pengisap 1 (N)

F2 = gaya yang dikerjakan pada pengisap 2 (N)

A1 = luas pengisap 1 (m2)

A2 = luas pengisap 2 (m2)

  

Jika penampang pengisap dongkrak hidrolik berbentuk silinder dengan diameter tertentu, maka persamaan di atas dapat pula dinyatakan sebagai berikut.

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

Contoh alat-alat yang prinsip kerjanya berdasarkan Hukum Pascal adalah rem hidrolik, sistem alat pengangkat air, alat pengepres, dongkrak hidrolik, dan drum hidrolik.

Hukum Archimedes 

Hukum Archimedes mempelajari tentang gaya ke atas yang dialami oleh benda apabila berada dalam fluida. Benda-benda yang dimasukkan pada fluida seakan-akan mempunyai berat yang lebih kecil daripada saat berada di luar fluida. Sesungguhnya berat benda tersebut tidak berkurang, gaya tarik bumi yang bekerja pada benda tetap sama. Namun, zat cair mengerjakan gaya yang arahnya berlawanan dengan gaya gravitasi sehingga berat benda seakan-akan berkurang.

Sehingga berat benda di dalam air besarnya:

wair  wud – FA

dengan:

wair = berat benda di dalam air (N)

wud = berat benda di udara (N)

FA = gaya tekan ke atas (N)

Besarnya gaya ke atas yang dikerjakan air pada benda sebanding dengan berat air yang ditumpahkan oleh benda. Artinya, suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut. Peryataan ini dikenal sebagai hukum Archimedes.

Bunyi Hukum Archimedes adalah sebagai berikut:

“Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya di dalam fluida mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan”.

Secara matematis hukum Archimedes dapat dinyatakan sebagai berikut.

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

 Ketika sebuah benda padat dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada tiga kemungkinan yang terjadi pada benda, yaitu tenggelam, melayang, atau terapung. Mengapa suatu benda bisa tenggelam, melayang, atau terapung? Peristiwa ini dapat dijelaskan dengan menggunakan Hukum Archimedes.

  1. Benda tenggelam

Benda dikatakan tenggelam, jika benda berada di dasar zat cair. Sebuah benda akan tenggelam ke dalam suatu zat cair apabila gaya ke atas yang bekerja pada benda lebih kecil daripada berat benda.

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

Jadi, benda tenggelam jika massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat cair. Contoh peristiwa tenggelam, antara lain, batu yang dimasukkan ke dalam air.

  1. Benda melayang

Benda dikatakan melayang jika seluruh benda tercelup ke dalam zat cair, tetapi tidak menyentuh dasar zat cair. Sebuah benda akan melayang dalam zat cair apabila gaya ke atas yang bekerja pada benda sama dengan berat benda.

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

karena V= Vf ,

Jadi, benda akan melayang jika massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair.

  1. Benda terapung

Benda dikatakan terapung jika sebagian benda tercelup di dalam zat cair. Jika volume yang tercelup sebesar Vf , maka gaya ke atas oleh zat cair yang disebabkan oleh volume benda yang tercelup sama dengan berat benda.

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

Hukum Pascal dan Hukum Archimedes Dalam Fluida Statis

karena V< Vf  maka benda akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis fluida. 

Contoh peristiwa terapung, antara lain, plastik atau kayu yang dimasukkan ke dalam air.

Leave a Reply

You must be logged in to post a comment.