BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Ilmu yang mempelajari gejala alam disebut sains. Sains berasal dari kata

Latin yang berarti mengetahui. Sains terbagi atas beberapa cabang ilmu,

diantaranya adalah fisika. Fisika mempelajari gejala-gejala alam seperti gerak,

kalor, cahaya, bunyi, listrik, dan magnet. Semua gejala ini berbentuk energi. Oleh

karena itu, dapat disimpulkan bahwa fisika adalah ilmu yang mempelajari

hubungan antara materi dan energi.

Salah satu visi pendidikan sains adalah mempersiapkan sumber daya

manusia yang handal dalam sains dan teknologi serta memahami lingkungan

sekitar melalui pengembangan keterampilan berpikir, penguasaan konsep esensial,

dan kegiatan teknologi. Kompetensi rumpun sains salah satunya adalah

mengarahkan sumber daya manusia untuk mampu menerjemahkan perilaku alam.

Salah satu fenomena alam yang sering ditemukan adalah fenomena fluida

Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah

fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air dan

zat gas seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu atau

besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam

fluida. Semua zat cair itu dapat di kelompokan ke dalam fluida

karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat

yang lain.

1

Dalam fluida statis dipelajari hukum-hukum dasar yang berkaitan dengan

konsep tekanan hidrostatis, salah satunya adalah hukum  Pascal.  Hukum  Pascal 

diambil dari nama penemunya  yaitu  Blaise Pascal  (1623-1662)  yang  berasal

dari  Perancis, “Tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam

ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah sama rata”1 

Hukum-hukum fisika dalam fluida statis sering dimanfaatkan untuk

kesejahteraan manusia dalam kehidupannya, salah satunya adalah prinsip

hukum Pascal. Prinsip hukum Pascal biasanya digunakan oleh manusia untuk

memudahkan dalam mengerjakan segala perkerjaan, salah satu prinsip hukum

Dongkrak hidrolik merupakan salah satu aplikasi sederhana dari

Hukum Pascal. Prinsip kerja Dongkrak hidrolik adalah dengan

memanfaatkan hukum Pascal. Alat hidrolik pengangkat mobil di

tempat pencucian mobil, mobil dapat dinaikkan di atas pengisap

yang didorong oleh gaya hidrostatik. Gaya ini merupakan hasil

kali dari tekanan dengan luas penampang pengisap yang dipakai

landasan mobil.

Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung yang berhubungan yang

memiliki diameter yang berbeda ukurannya. Masing- masig ditutup dan diisi

cairan seperti air,oli dan lain-lain.2 Apabila tabung yang permukaannya kecil

ditekan ke bawah, maka setiap bagian cairan juga ikut tertekan.  Besarnya tekanan

1

Kanginan. Marthen. Fisika untuk SMA Kelas XI. (Jakarta: Erlangga. 2007 ) hal. 114 2

Siswanto. Kompetensi Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XI /(Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009) hal. 150

2

yang diberikan oleh tabung yang permukaannya kecil diteruskan ke seluruh

bagian cairan. Akibatnya, cairan menekan pipa yang luas permukaannya lebih

besar hingga pipa terdorong ke atas

3

B. Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas maka dapat diambil rumusan masalahnya adalah

1. Bagaimana prinsip hukum Pascal ?

2. Bagaimana cara kerja hukum Pascal pada Dongkrak Hidrolik ?

C. Tujuan Percobaan

Berdasarkan rumusan masalah maka tujuan dari percobaan ini adalah

1. Mengetahui prinsip hukum Pascal

2. Menjelaskan cara kerja hukum Pascal pada Dongrak Hidrolik.

D. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penulisan ilmiah ini adalah

1. Menambah wawasan dan pengetahuan  kepada penulis

tentang  hukum Pascal dan penerapannya dalam kehidupan

sehari-hari.

2. Memberikan pengetahuan kepada penulis dan masyarakat yang lain bahwa

Fisika tidak hanya berorientasi pada teorinya saja. Tapi juga dapat

diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.

4

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Pengertian Fluida

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat cair, air

dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda

keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa

mengalir. Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua

zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat

mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga

termasuk fluida.

Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-

hari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam

di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut

mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau

melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga

bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari.3

Fluida dibagi menjadi dua bagian yakni fluida statis (fluida diam) dan fluida

dinamis (fluida bergerak).4 Fluida statis ditinjau ketika fluida yang sedang diam

atau berada dalam keadaan setimbang. Fluida dinamis ditinjau ketika fluida ketika

sedang dalam keadaan bergerak).3

Asfar syafar. Fluida Statis dan Dinamis(online ), diakses melalui: http://asfarsyafar.blogspot.com/2013/10/makalah-fisika-dasar-fluida-statis-dan.html pada 21 januari 2015

4 Kanginan. Marthen. Fisika untuk SMA Kelas XI. (Jakarta: Erlangga. 2007) hal 104

5

B. Tekanan

Setiap benda yang terletak pada suatu bidang akan melakukan tekanan

pada bidang tersebut. Zat cair yang berada di dalam suatu bejana juga melakukan

tekanan terhadap dasar bejana itu. Tekanan yang dilakukan zat cair demikian

disebut tekanan hidrostatik. Tekanan adalah gaya per satuan luas yang bekerja

pada arah tegak lurus suatu permukaan.5 Dengan demikian, rumus tekanan adalah:

P= FA

Keterangan:

P = tekanan (N/m2)

F = gaya (N)

A = luas permukaan (m2)

Persamaan diatas menyatakan bahwa tekanan (P) berbanding terbalik

dengan luas permukaan bidang tempat gaya bekerja. Jadi, untuk besar gaya yang

sama, luas bidang yang kecil akan mendapatkan tekanan yang lebih besar

daripada luas bidang yang besar.

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air.

Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fluida tak bergerak. Tekanan hidrostatis yang

dialami oleh suatu titik di dalam fluida diakibatkan oleh gaya berat fluida yang

berada di atas titik tersebut. Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar tabung

adalah p, menurut konsep tekanan, besarnya p dapat dihitung dari perbandingan

antara gaya berat fluida (F) dan luas permukaan bejana (A).

5 Siswanto. Kompetensi Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XI /(Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009). hal.156

6

Volume fluida di dalam bejana merupakan hasil perkalian antara luas

permukaan bejana (A) dan tinggi fluida dalam bejana (h). Oleh karena itu,

persamaan tekanan di dasar bejana akibat fluida setinggi h dapat dituliskan

menjadi

P =  ρ(Ah) gA

P = ρ h g 

Jika tekanan hidrostatis dilambangkan dengan ph, persamaannya dituliskan

sebagai berikut.

Ph = p g h

dengan:

 ph = tekanan hidrostatis (N/m2),

ρ = massa jenis fluida (kg/m3),

Semakin tinggi dari permukaan Bumi, tekanan udara akan semakin

berkurang. Sebaliknya, semakin dalam Anda menyelam dari permukaan laut atau

danau, tekanan hidrostatis akan semakin bertambah. Mengapa demikian? Hal

tersebut disebabkan oleh gaya berat yang dihasilkan oleh udara dan zat cair. Anda

telah mengetahui bahwa lapisan udara akan semakin tipis seiring bertambahnya

ketinggian dari permukaan Bumi sehingga tekanan udara akan berkurang jika

ketinggian bertambah. Adapun untuk zat cair, massanya akan semakin besar

seiring dengan bertambahnya kedalaman.6 Oleh karena itu, tekanan hidrostatis

akan bertambah jika kedalaman bertambah.

6 Indrajit. Dudi. Fisika.(Bandung:Grafindo Media Pratama. 2002.) hal.140

7

C. Hukum Pascal

Tekanan yang diberikan fluida selalu tegak lurus dengan permukaan

dinding. Ketika kita menambahkan tekanan ke dalam fluida, maka tekanan fluida

akan bertambah secara merata di setiap bagian fluida. Inilah salah satu hal yang

mendasari Hukum Pascal.

Blaise Pascal, seorang ilmuwan Perancis menyimpulkannya dalam Hukum

Pascal yang berbunyi bahwa “ Ketika perubahan tekanan diberikan pada suatu

fluida pada ruang tertutup, perubahan tersebut akan diteruskan sama besar ke

segala arah”.7 . Prinsip inilah yang dimanfaatkan pada peralatan teknik yang

banyak dimanfaatkan manusia dalam kehidupan misalnya dongkrak hidraulik,

pompa hidraulik, dan rem hidraulik.

Jika gaya F1 diberikan pada piston A1, maka tekanan fluida akan

bertambah. Akibatnya, piston kedua (A2) akan mendapatkan tekanan yang sama

dengan tekanan yang diberikan pada A1.8 Jadi, pada kedua piston berlaku

persamaan :

PA = PB    atau  F1 = F2

 Jika:

F 1A 1

 = F 2A 2

  maka  F2 = A 2A 1

x F1 

Keterangan:

7 Supiyanto. Fisika SMA untukKelas XI. (Jakarta :Erlangga. 2004) hal 158

8 Abdul Haris Humaidi. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI, (Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009.)hal.201

8

F1 = gaya pada piston 1 (N)

F2 = gaya pada piston 2 (N)

A1 = luas piston 1 (m2)

A2 = luas piston 2 (m2)

D. Prinsip Kerja Hukum Pascal

Prinsip hukum Pascal sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Misalnya rem hidrolik, lift hidrolik dan dongkrak hidrolik. Ketika menggunakan

dongkrak mobil, hal pertama yang dilakukan adalah memompa untuk

memperbesar tekanan. Ketika tekanan udara didalam dongkrak meningkat, maka

udara akan mendorong penyangga ke atas, sehingga dapat mengangkat mobil.

Inilah salah satu kelebihan Hukum Pascal.9 Kita dapat mengangkat mobil yang

berat hanya dengan alat yang begitu kecil. dongkrak mobil yang lebih besar

biasanya digunakan dibengkel.

Dongkrak hidrolik merupakan salah satu aplikasi sederhana

dari Hukum Pascal. Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah

dengan memanfaatkan hukum Pascal. Blaise Pascal menyimpulkannya

dalam Hukum Pascal yang berbunyi “Tekanan yang diberikan pada

suatu fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala

arah sama rata” .

Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung yang berhubungan yang

memiliki diameter yang berbeda ukurannya. Masing- masing ditutup dan diisi

9

Abdul Haris Humaidi. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI. (Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009.)hal. 202

9

cairan seperti air,oli dan lain-lain. Apabila tabung yang permukaannya kecil

ditekan ke bawah, maka setiap bagian cairan juga ikut tertekan.  Besarnya tekanan

yang diberikan oleh tabung yang permukaannya kecil diteruskan ke seluruh

bagian cairan.10 Akibatnya, cairan menekan pipa yang luas permukaannya lebih

besar hingga pipa terdorong ke atas.

10

Siswanto. Kompetensi Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XI (Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional. 2009)hal. 159

10

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Lokasi dan Waktu Penelitian

Percobaan tentang prinsip kerja Dongkrak hidrolik Berdasarkan hukum

Pascal di lakukan di Laboratorium Fisika pada Rabu, 11 Februari 2015.

B. Alat dan Bahan

1. Papan

2. Balok

3. Suntikan

4. Micrometer scrup

5. Selang

6. Air

7. Gelas

8. Bubuk besi

9. Timbangan

10. Kaset bekas

11. Lem

12. Neraca O’house

11

C. Skema Percobaan

D. Prosedur Percobaan

1. Susun alat seperti pada gambar

2. Hubungkan suntikan yang pertama dengan yang kedua

3. Ukur diameter suntikan yang pertama dan yang kedua

4. Isikan air pada suntikan A secara penuh dan tidak diisi pada suntikan B

5. Lem kan kaset pada suntikan A dan Letakkan beban pada suntikan A

6. Letakkan gelas diatas suntikan A dan isikan serbuk besi dalam gelas dan

berhenti ketika beban pada suntikan A sudah turun dan suntikan B naik

keatas.

7. Hitunglah massa serbuk besi dalam 3 kali hitungan.

8. Ulangi langkah 6 dan 7 pada massa air sebanyak 3 kali hitungan.

9. Hitunglah berapa F2 pada pada beban serbuk besi dan air

10. Bandingkan tekanan 1 dan 2 pada suntikan berdasarkan hukum pascal

12

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Data Penelitian

Pada percobaan ini penulis mengambil 2 data yang massa-massanya berbeda

yang dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan 4.2

Tabel 4.1 Data hasil penelitian massa Serbuk Besi

No

Massa

Serbuk

besi ( kg)

F1=

m.g

( N)

A1=π r2

( m2)

A2=π r2

( m2)

F2 = A 2A 1

x

F1

( N)

P1 = P2

(N/m2)

1. 0,343 3,43 1,1 .10-4 1,8 .10-4 5,59 3,1 . 104 =

3,1 . 104

2. 0,4273 2,273 1,1 .10-4 1,8 .10-4 6,96 3,8. 104 =

3,8. 104

3. 0,48 0, 48 1,1 .10-4 1,8 .10-4 7,82 4,3. 104 =

4,3. 104

Tabel 4.2 Data hasil penelitian massa Air

NoMassa

Air ( Kg)

F1= m.g

( N)

A1=π r2

( m2)

A2=π r2

( m2)

F2 = A 2A 1

x F1 (N)

P1 = P2

(N/m2)

1. 0,2505 2,505 N 1,1 .10-4 1,8 .10-4 4,0832,2. 104 =

2,2. 104

2. 0, 311 3,11 N 1,1 .10-4 1,8 .10-4 5,0692,8. 104 =

2,8. 104

3. 0,34 3,4 N 1,1 .10-4 1,8 .10-4 5,543,0. 104 =

3,0. 104

13

B. Analisa Data

1. Analisa pada tabel 4.1

a. Luas penampang

1. Luas penampang A

Su = 1,1 cm

Sn = 10 mm

D = Su+(Sn.Kt)

= 1,1 cm + ( 10 mm. 0,1 mm)

= 1,1 cm + ( 1 mm)

= 1,1 cm + ( 0,1 cm )

= 1,2 cm

= 0,012 m

r = 12

D

= 12

0,012

= 0,006 m

A2 = π r2

= 3,14 . 0,0062

=3,14 . 0, 000036

= 1,1 .10-4 m2

2. Luas penampang B

Su = 1,5 cm

14

Sn = 7 mm

D = Su+(Sn.Kt)

= 1,5 cm + ( 7 mm. 0,1 mm)

= 1,5 cm + ( 0,7 mm)

= 1,5 cm + ( 0,07 cm )

=1, 57 cm

= 0.0157 m

r = 12

D

= 12

0,0157

= 0,0078 m

A2 = π r2

= 3,14 . 0,0078 2

=3,14 . 0, 00006

= 1,8 .10-4m2

b. Massa Serbuk Besi

1. Dik : massa gelas = 24 g

Massa total = 367 g

Dit : Mserbuk besi ?

Jawab :

Mserbuk besi = mgelas - mtotal

= 367 g - 24 g

= 343 g

15

= 0,343 Kg

2. Dik : massa gelas = 24 g

Massa total = 450,3 g

Dit : Mserbuk besi ?

Jawab :

Mserbuk besi = mgelas - mtotal

= 450,3 g - 24 g

= 427 g

= 4,27 Kg

3. Dik : massa gelas = 24 g

Massa total = 504 g

Dit : Mserbuk besi ?

Jawab :

Mserbuk besi = mgelas - mtotal

= 504 g - 24 g

= 480 g

= 4,8 Kg

c. Gaya pada suntikan A

1. F1 = m .g

= 0,343 kg . 10 m/s2

= 3,43 N

2. F1 = m .g

16

= 0,343 kg . 10 m/s2

= 3,43 N

3. F1 = m .g

= 0,343 kg . 10 m/s2

= 3,43 N

d. Gaya pada suntikan B

1. F2 = A2

A1 F1

= 1, 8 .10−4

1 ,1 .10−4 5,97

= 1,63 x3,43 N

= 5,59 N

Pembuktian :

P1 = P2

F1

A1

=F2

A2

3,43

1, 1 .10−4= 5,59

1 , 8.10−4

3,1 . 104 N/m2 = 3,1 . 104 N/m2

2. F2 = A2

A1 F1

= 1, 8 .10−4

1 ,1 .10−4 4,273

= 1,63 x 4,273 N

= 6,69 N

17

Pembuktian :

P1 = P2

F1

A1

=F2

A2

4,273

1, 1 .10−4= 6,69

1 , 8.10−4

3,8. 104 N/m2 = 3,8. 104 N/m2

3. F2 = A2

A1 F1

= 1, 8 .10−4

1 ,1 .10−4 4,8

= 1,63 x 4,8 N

= 7,82 N

Pembuktian :

P1 = P2

F1

A1

=F2

A2

3,43

1, 1 .10−4= 4,8

1 , 8.10−4

4,3. 104 N/m2 = 4,3. 104 N/m2

2. Analisa pada tabel 4.2

a. Massa Air

1. Dik : massa gelas = 24 g

Massa total = 272,5 g

Dit : Mair ?

Jawab :

18

Mair = mgelas - mtotal

= 274,5 g - 24 g

= 250,5 g

= 0,2505 Kg

2. Dik : massa gelas = 24 g

Massa total = 335 g

Dit : Mair ?

Jawab :

Mair = mgelas - mtotal

= 335 g - 24 g

= 311 g

= 0,311 Kg

3. Dik : massa gelas = 24 g

Massa total = 365 g

Dit : Mair ?

Jawab :

Mair = mgelas - mtotal

= 365 g - 24 g

= 340 g

= 0,340 Kg

b. Gaya pada suntikan A

1. F1 = m .g

= 0,2505 kg . 10 m/s2

19

= 2,505 N

2. F1 = m .g

= 0,311 kg . 10 m/s2

= 3,11 N

3. F1 = m .g

= 0,34 kg . 10 m/s2

= 3,43 N

c. Gaya pada suntikan B

1. F2 = A2

A1 F1

= 1, 8 .10−4

1 ,1 .10−4 2,505

= 1,63 x2,505 N

= 4,083 N

Pembuktian :

P1 = P2

F1

A1

=F2

A2

2,505

1, 1 .10−4= 4,083

1 , 8.10−4

2,2. 104 N/m2 = 2,2. 104 N/m2

2. F2 = A2

A1 F1

= 1, 8 .10−4

1 ,1 .10−4 3,11

20

= 1,63 x3,11 N

= 5,069 N

Pembuktian :

P1 = P2

F1

A1

=F2

A2

3,11

1, 1 .10−4= 5,069

1 , 8.10−4

2,8. 104 N/m2 = 2,8. 104 N/m2

3. F2 = A2

A1 F1

= 1, 8 .10−4

1 ,1 .10−4 3,4

= 1,63 x3,4 N

= 5,54 N

Pembuktian :

P1 = P2

F1

A1

=F2

A2

3,4

1, 1 .10−4= 5,54

1 , 1.10−4

3,0. 104 N/m2 = 3,0. 104 N/m2

21

B. Pembahasan

Setelah penulis melakukan penelitian, maka penulis dapat mengamati bahwa

ketika suntikan A diberikan gaya yang lebih kecil dan luas penampang yang juga

kecil dari pada suntikan B yang gaya dan luas penampangnya lebih besar dengan

suntikan A tapi kedua suntikan itu menghasilkan tekanan yang sama besar. Hal ini

didasari dengan hukum Pascal bahwa “ Ketika perubahan tekanan diberikan pada

suatu fluida pada ruang tertutup, perubahan tersebut akan diteruskan sama besar

ke segala arah”11. Peneliti juga mengambil beberapa massa yang berbeda untuk

diletakkan pada suntikan A dan didapati hasil yang sama, tapi yang

membedakannya hanya tergantung pada massa yang diberikan. semakin besar

beban yang diberikan maka gaya yang dihasilkan akan semakin besar. F1 yang

berkerja pada alat suntikan A lebih kecil dibandingkan F2 yang berkerja pada

suntikan B ini juga di pengaruhi oleh luas penampang masing- masing pada gaya

tersebut. Sehingga penulis dapat mengetahui bahwa bardasarkan hukum Pascal

F1

A1

=F2

A2 atau P1 = P2 ini terbukti pada penelitian yang peneliti analisa.

11 Supiyanto. Fisika SMA untukKelas XI. (Jakarta :Erlangga. 2004) hal 158

22

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan yang penulis lakukan dapat disimpulkan

bahwa:

1. Tekanan yang diberikan fluida selalu tegak lurus dengan permukaan dinding

suntikan . Ketika kita menambahkan tekanan ke dalam fluida, maka tekanan

fluida akan bertambah secara merata di setiap bagian fluida yang berada dalam

suntikan. Berdasarkan hukum Pascal ini diperoleh bahwa “ Ketika perubahan

tekanan diberikan pada suatu fluida pada ruang tertutup, perubahan tersebut

akan diteruskan sama besar ke segala arah”

2. Cara kerja dongkrak hidrolik ini memanfaatkan hukum Pascal bahwa “ Ketika

perubahan tekanan diberikan pada suatu fluida pada ruang tertutup, perubahan

tersebut akan diteruskan sama besar ke segala arah”. Percobaan diatas

membuktikan bahwa ketika suntikan A di letakkan beban maka suntikan B

akan terdorong keatas. Dari suntikan B ini kita dapat mengetahui berapa

tekanan yang dapat kita berikan sehinnga beban pada suntikan A dapat

terangkat keatas kembali dan gaya yang didapatkan ini merupakan hasil kali

dari tekanan dengan luas penampang pengisap yang dipakai untuk Menaikan

beban . dan berdasarkan hukum Pascal tekanan yang pertama sama dengan

tekanan yang kedua.

23

B. Saran

Penulis berharap kepada pengajar atau pendidik seharusnya lebih

menekankan pada praktikum atau percobaan-percobaan fisika, tidak hanya

berorientasi pada teorinya saja. Dengan demikian diharapkan mahasiswa fisika

mampu mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari.

24