LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

PENERAPAN HUKUM PASCAL

Disusun Oleh :

Shofiuddin (B42120449)

Yongki Adi Pratama Putra (B42120491)

Yoecca Nasocha Ditya Rasha (B42120623)

Dwi Pinaring Huda (B42120626)

Muhammad Ruslan (B42120673)

Dosen Pembimbing :

Aditya Wahyu Pratama, ST, MT.

Golongan A / Kelompok IV

PROGRAM STUDI D-IV TEKNIK ENERGI TERBARUKAN

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

POLITEKNIK NEGERI JEMBER

OKTOBER 2013

3MF - TET

A4

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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.

Perubahan global berlangsung cukup cepat menempatkan fisika sebagai

salah satu ilmu pengetahuan yang merupakan tulang punggung teknologi terutama

teknologi manufaktur dan teknologi modern. Teknologi modern seperti teknologi

informasi, elektronika, komunikasi, dan teknologi transportasi memerlukan

penguasaan fisika yang cukup mendalam.

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. Air merupakan salah satu contoh zat cair. Masih ada

contoh zat cair lainnya seperti minyak pelumas, susu, dan sebagainya. Semua zat

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

dari satu tempat ke tempat yang lain.

Fenomena fluida statis (fluida tak bergerak) berkaitan erat dengan tekanan

hidraustatis. Dalam fluida statis dipelajari hukum-hukum dasar yang berkaitan

dengan konsep tekanan hidraustatis, salah satunya adalah hukum Pascal. Hukum

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

berasal dari Perancis.

Hukum-hukum fisika dalam fluida statis sering dimanfaatkan untuk

kesejahteraan manusia dalam kehidupannya, salah satunya adalah prinsip hukum

Pascal. Namun, belum banyak masyarakat yang mengetahui hal tersebut. Oleh

karena itu, diperlukan studi yang lebih mendalam mengenai hukum Pascal dan

penerapannya dalam kehidupan.

1.2 Rumusan Masalah

d. Bagaimanakah prinsip tekanan dan mengukur tekanan pada konsep hukum

pascal?

e. Bagaimanakah cara menguji hukum pascal dalam terapan tekanan fluida?

1.3 Maksud dan Tujuan

a. Mahasiswa dapat memahami prinsip tekanan dan mengukur tekanan pada

konsep hukum pascal.

b. Mahasiswa dapat mengetahui cara menguji hukum pascal dalam terapan

tekanan fluida.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

1.1 Hukum Pascal dan Rumus Hukumnya

Hukum Pascal adalah keterkaitan antara tekanan yang disebabkan oleh zat

cair dalam ruang tertutup. Bunyi Hukum Pascal adalah : Tekanan yang

ditimbulkan zat cair didalam ruang tertutup diteruskan secara merata ke segala

arah. Contohnya, alat semprot obat nyamuk, ketika kita dorong untuk

disemprotkan maka air yang keluar dari lubang penyemprot akan sama besar dan

sama kuat. Hal ini menunjukkan bahwa air menekan secara merata ke segala arah.

1.2 Pemanfaatan Hukum Pascal

Gambar 1. Ilustrasi penerapan hukum pascal

Pemanfaatan Hukum Pascal yang sangat penting dan berguna sekali adalah

dalam hal "memanfaatkan gaya yang kecil menghasilkan gaya yang besar

contohnya adalah pompa hidrolik. Pompa ini memiliki 2 buah tabung yang luas

penampang tabungnya antar keduanya berbeda. Pada tabung kecil dikerjakan

dengan gaya F1. Tekanan yang dihasilkan pada cairan adalah p =F1/ A1 dengan A1

adalah luas penampang dari tabung yang kecil. Tekanan sebesar ini kemudian

diteruskan ke permukaan cairan dalam tabung yang besar. Gaya yang bekerja

pada permukaan cairan dalam tabung besar adalah 

F1

A1

=F2

A2

Melihat rumus diatas, maka gaya F2 pada tabung besar dapat diusahakan sebesar

mungkin dengan perbandingan A2/A1. Dengan kata lain, luas penampang A2 harus

berkali-kali lipat luas penampang A1.

1.3 Penggunaan Hukum Pascal pada Berbagai Peralatan

a. Jembatan Angkat

Penggunaan jembatan angkat ini bisa kita lihat pada bengkel dan tempat

pencucian mobil. Dengan diangkatnya mobil maka akan mempermudah perbaikan

maupun pembersihan mobil bagian bawah. Didalam reservoir atau bak

penampungan cairan jembatan angkat diisi dengan minyak. Diatasnya permukaan

minyak terdapat udara yang dimampatkan atau dipadatkan sehingga mempunyai

tekanan yang tinggi. Ketika jembatan angkat ini dipergunakan, maka udara yang

mampat ini akan meneruskan tekanan kebagian bawah penghisap yang

selanjutnya akan mengangkat mobil yang diletakkan diatasnya. Dengan cara

seperti ini maka akan dengan mudah mengangkat beban mobil yang berat menjadi

mudah dilakukan.

b. Dongkrak Hidrolik

Alat ini merupakan alat wajib yang harus tersedia didalam mobil karena

akan sangat membantu kita untuk mengganti ban mobil kita ketika bocor. Ketika

dongkrak ditekan atau diungkit, maka penghisap kecil akan menekan cairan yang

berada di reservoir. Cairan ini akan meneruskan tekanan ke penghisap besar

sehingga akan mendorong benda yang ada diatasnya.

c. Kempa Hidrolik

Benda lain yang mempergunakan prinsip dasar Hukum Pascal adalah,

Kempa Hidrolik yang biasanya digunakan untuk memeras buah untuk diambil

airnya,  memadatkan kertas dan lain-lain. Digunakan juga pada Dental Chair atau

kursi periksa gigi, pompa ban, elevator atau tangga berjalan untuk menaikkan

barang atau orang ke pesawat dan lain-lain.

d. Rem Hidrolik

Cara Kerja Rem Hidrolik Pada rem hidrolik terdapat pipa-pipa hidrolik

yang berisi cairan berupa minyak rem. Pada ujung-ujung pipa ini terdapat piston

penggerak yaitu piston pedal dan piston cakram. Pipa dan piston inilah yang

memegang peranan penting dimana konsep dan sterukturnya telah didesain

sedemikian rupa sehingga sesuai dengan hukum pascal, dengan tujuan

menghasilkan daya cengkram yang besar dari penginjakan pedal rem yang tidak

terlalu dalam.

Penyesuaian terhadap hukum pascal yang dumaksud adalah dengan

mendesain agar pipa pada pedal rem lebih kecil daripada pipa yang terhubung

dengen piston cakram. Saat pedal rem diinjak pedal yang terhubung dengan

booster rem akan mendorong piston pedal dalam sehingga minyak rem yang

berada pada pipa akan mendapatkan tekanan. Tekanan yang didapat dari pedal

akan diteruskan ke segala arah di permukaan pipa termasuk ujung-ujung pipa

yang terhubung dengan piston cakram.

Karena luas permukaan piston cakram lebih besar daripada piston pedal

maka gaya yang tadinya digunakan untuk menginjak pedal rem akan diteruskan ke

piston cakram yang terhubung dengan kanvas rem dengan jauh lebih besar

sehingga gaya untuk mencengkram cakram akan lebih besar pula. Cakram yang

besinggungan dengan kanvas rem akan menghasilkan gaya gesek, dan gaya gesek

adalah gaya yang bernilai negative maka dari itu cakram yang ikut berputar

bersama roda semakin lama perputarannya akan semakin pelan, dan inilah yang

disebut dengan proses pengereman. Selain itu karena diameter dari cakram yang

lebih lebar juga ikut membantu proses pengereman. Hal itulah yang menyebabkan

system kerja rem cakram hidrolik lebih efektif daripada rem konvensional (rem

tromol).

f. Kursi Dokter Gigi

Kursi dokter gigi termasuk salah satu alat yang memanfaatkan hukum

pascal. Cara kerjanya mirip dengan dongkrak hidrolik. Ketika pedal/tuas tertekan

atau diinjak oleh dokter gigi tekanan fluida dalam bejana berhubungan akan

diteruskan pada kursi pasien sehingga kursi mendapat gaya ke atas. Bayangkan

bahwa tuas injak dan kursi pasien terhubung oleh suatu bejana berhubungan, tuas

injak merupakan tabung kecil dan kursi pasien tabung besar. Ketika dokter

memberikan gaya pada maka tuas injak maka fluida pada tabung kecil akan

mendapat tekanan dan tekanan yang sama besar akan diteruskan pada tabung

besar.

Dari hubungan di atas dapat dilihat bahwa pada tabung kecil (permukaan

kecil), gaya kecil dan untuk tabung besar (permukaan besar) gaya besar. Nah

dengan memanfaatkan hubungan ini dokter gigi cukup memberikan gaya yang

kecil pada tuas injak dan akan menimbulkan gaya yang cukup besar pada kursi

pasien yang membuat kursi pasien naik.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

Alat yang diperlukan atau dipergunakan untuk praktikum adalah:

a. Dokrak hidrolik 2 buah

b. Penggaris

c. Roll meter

d. Jangka Sorong

e. Busur derajat

3.1.2 Bahan

Pada praktikum kali ini bahan yang diperlukan tidak ada karena beban yang akan

diangkat oleh dongkrak hidrolik telah ditentukan besar bebannya yaitu 2 Ton.

3.2 Langkah Kerja

a. Perhatikanlah dan pahami intruksi yang diberikan oleh teknisi laboraturium

agar dapat mengurangi kesalahan dan kerusakan saat praktikum.

b. Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan.

c. Ukur panjang lengan horizontal(Y3) dan vertikal(Y2) dongkrak dengan

menggunakan penggaris dan roll meter.

d. Ukur diameter pipa besi(D2) aliran fluida pada dongkrak yang berada dekat

lengan beban dan pipa besi(D1) yang terletak dibawah tuas penekan.

e. Ukur panjang lengan tuas dengan terlebih dahulu diposisikan terangkat ke

atas dengan pengukuran pada panjang lengan horizontalnya terhadap

kemiringan tuas. Panjang lengan tuas yang diukur ada 2 yaitu lengan

reaksi(X1) dan lengan kuasa(X2).

f. Ukur besar sudut(α) ketika tuas diangkat maksimal keatas.

g. Catat seluruh nilai-nilai yang telah diukur dan analisislah datanya sehingga

akan muncul gaya minimal yang dibutuhkan untuk mengangkat beban seberat

2 Ton.

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Analisa Data

Gambar 2. Dongkrak Hidrolik

4.1.1 Percobaan pertama

a. Data Awal

Bahan : Dongkrak hidrolik warna hitam

m F3(m.g) Y3 Y2 D2 D1 X2 X1 α

2000 Kg19600 N 0,18 m 0,05 m 0,0201 m 0,0113 m 0,32 m 0,04 m

55

°

b. Perhitungan

M 2=M 3

F2. Y 2=F3 . Y 3

F2=F3 .Y 3

Y 2

F2=19600 N . 0,18 m

0,05 m

F2=70560 N

F1

A1

=F2

A2

F1

π .14

.(D1)2=

F2

π .14

.(D1)2

F1

(0,0113 m)2=70560 N

(0,02 01m)2

F1=22300.9 5N

Setelah nilai F1 diketahui, maka perhitungan dilanjutkan dengan menghitung

berapa gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat beban 2 Ton dengan terlebih

dahulu menghitung nilai gaya-gaya yang bekerja pada tuas.

Gambar 3. Arah gaya pada tuas dongkrak pertama

Tahap selanjutnya gaya kuasa akan diperoleh pada perhitungan dibawah ini:

4.1.2 Percobaan kedua

a. Data Awal

Bahan : Dongkrak hidrolik warna merah

m F3(m.g) Y3 Y2 D2 D1 X2 X1 α

2000 Kg 19600 N 0,16 m 0,08 m 0,022 m 0,011 m 0,365 m 0,035 m70

°

b. Perhitungan

M 2=M 3

F2. Y 2=F3 . Y 3

F2=F3 .Y 3

Y 2

F2=19600 N . 0,16 m

0,08 m

F2=39200 N

F1

A1

=F2

A2

F1

π .14

.(D1)2=

F2

π .14

.(D1)2

FR=F1 . cos∝

FR=22300.95 N . cos55 °

FR=22300.95 N . 0 , 57

FR=7627.37 N

M K=M R

FK . X2=F R. X1

FK=FR . X1

X 2

FK=7627.37 N . 0,0 4 m0 , 32 m

FK=953.42 N

F1

(0,011 m)2 =39200 N

(0,022 m)2

F1=9800 N

Setelah nilai F1 diketahui, maka perhitungan dilanjutkan dengan menghitung

berapa gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat beban 2 Ton dengan terlebih

dahulu menghitung nilai gaya-gaya yang bekerja pada tuas.

Gambar 4. Arah gaya pada tuas dongkrak kedua

Tahap selanjutnya gaya kuasa akan diperoleh pada perhitungan dibawah ini:

4.2 Pembahasan

Prinsip kerja dongkrak hidrolik merupakan penerapan dari hukum

pascal yang berbunyi “Tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam

ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah”. Dongkrak hidrolik

terdiri dari dua tabung yang berhubungan dan memiliki diameter yang

berbeda ukurannya. Diameter tabung pendorong(D2) memiliki diameter

yang lebih kecil daripada tabung pengangkat beban(D1) dan setiap tabung

tersebut berisikan cairan oli.

Pada dongkrak hidrolik memiliki tahapan-tahapan dalam proses

kerjanya, tahapan-tahapan kerja pada dongkrak hidrolik terdiri dari 3

tahap. Tahap pertama yaitu kerja sistem momen gaya pada tuas, pada saat

tuas diangkat dan kemudian ditekan, maka momen yang diberikan oleh

pengguna dongkrak(FK.X2) akan diteruskan dengan momen yang sama

FR=F1 . cos∝

FR=9800 N .cos 70°

FR=9800 N .0,34

FR=3332 N

M K=M R

FK . X2=F R. X1

FK=FR . X1

X 2

FK=3332 N . 0,035 m0,365 m

FK=319.51N

besar terhadap tuas yang berada pada tumpuan tabung penekan sehingga

momen dari tuas penekan((FR.X1) untuk menekan tabung sama besar

dengan momen yang diberikan pengguna, meskipun gaya yang diberikan

pengguna(FK) menghasilkan gaya yang lebih besar pada gaya penekan

tuas(FR) untuk menekan tabung penekan.

M K=M R

FK . X2=F R. X1

Tuas penekan memiliki kemiringan(α) terhadap tabung yang akan ditekan

sehingga gaya yang diberikan untuk menekan tabung(F1) memiliki persamaan

rumus F1=FR

cos∝ . Persamaan rumus tersebut menghasilkan nilai gaya F1 yang

lebih besar daripada nilai gaya FR sehingga fungsi tuas didesain miring terhadap

tabung agar gaya yang diberikan pengguna(FK) dapat diperbesar untuk menekan

tabung penekan dengan tetap memiliki nilai momen yang sama besar antara

pengguna dan tuas penekan.

Tahap kedua adalah tahap yang menerapkan prinsip hukum pascal,

pada tahap ini gaya yang diberikan oleh tabung penekan(F1) yang memiliki

diameter kecil(A1) memberikan tekanan pada tabung yang memiliki

diameter lebih besar(A2) dengan tekanan yang merata kesegala arah.

Sehingga tekanan antara tabung kecil dan besar memiliki tekanan yang

sama. Gaya yang diberikan oleh tabung pertama diteruskan menuju tabung

yang lebih besar dengan gaya yang lebih besar oleh cairan oli dalam

tabung tertutup. Penyebab gaya pada tabung kedua(F2) memiliki gaya yang

lebih besar diakibatkan karena diameter tabung kedua lebih besar dan

tekanan pada tabung yang lebih kecil diteruskan kesegala arah dengan

sama besar.

F1

A1

=F2

A2

Selanjutnya pada tahap ketiga, gaya yang dihasilkan oleh tabung

kedua(F2) diteruskan untuk meggerakan tuas pengangkat beban, sehingga

beban terangkat. Prinsip pengangkatan beban menggunakan prinsip

persamaan momen pada tuas pengangkat beban sama seperti pada prinsip

tahap pertama. Beban dapat terangkat keatas karena nilai gaya pendorong

dari F2 lebih besar dibandingkan gaya pada beban(F3) dan nilai momen

dari tabung kedua(M2) memiliki nilai momen yang sama besar dengan

nilai momen beban terhadap tuas pengangkat(M3).

BAB V

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dongkrak hidrolik merupakan alat yang menerapkan hukum pascal

dalam pengaplikasiannya. Sistem kerjanya terdapat 3 tahap yaitu

a. Tahap pertama yaitu penciptaan gaya oleh pengguna yang diteruskan dengan

konsep persamaan momen pada tuas penekan tabung penekan cairan

b. Tahap kedua merupakan tahap penerapan hukum pascal. Gaya yang yang

diperoleh dari tahap pertama diteruskan oleh cairan oli menuju tabung besar

dengan hasil gaya yang lebih besar. Perubahan gaya menjadi lebih besar

disebabkan tekanan yang diberikan oleh penekan diteruskan dengan tekanan

yang merata kesegala arah dan diakibatkan pula karena diameter tabung

kedua lebih besar.

c. Tahap ketiga sama dengan prinsip tahap pertama. Pada tahap ini gaya yang

dihasilkan oleh tahap kedua diteruskan untuk mengangkat tuas pengangkat

beban. Beban dapat terangkat keatas karena nilai gaya pendorong dari tabung

besar lebih besar dibandingkan gaya pada beban dan nilai momennya sama

besar.

Jadi, prinsip-prinsip pada dongkrak hidrolik sangat jelas dapat

meringankan kerja manusia untuk melakukan aktifitasnya dalam membetulkan

ban mobil atau pekerjaan teknis lainnya karena dengan gaya yang kecil dapat

mengangkat beban yang berat. Dalam praktikum kali ini beban yang akan

diangkat adalah 2 ton dengan gaya 19600 N, dengan melakukan perhitungan

maka gaya yang dibutuhkan hanya953.42 N(Dongkrak hitam) dan 319.51 N

(Dongkrak merah)

4.2 Saran

Pengidentifikasian alat sebelum memulai praktikum sangat perlu

dilakukan agar proses praktikum dapat berjalan dengan lancar sehingga teori yang

dipraktekan dapat semakin mudah dipahami.