KEGIATAN KULIAH 1
HUKUM PASCAL PADA SISTEM HIDROLIK ASSIGNMENT
A. Tujuan Kegiatan Perkuliahan
1. Agar mahasiswa mengetahui apa itu Hukum Pascal.
2. Agar mahasiswa mengetahui Hukum Pascal dan penerapannya pada zat cair hidrolik
3. Agar mahasiswa mengetahui Penerapan Hukum Pascal terhadap System Hidrolik.
4. Agar mahasiswa memahami keuntungan mekanik pada pesawat sederhana.
5. Agar mahasiswa mengetahui contoh aplikasi penerapan System Hidrolik
B. Uraian Materi
1. Pengertian Hukum Pascal
Seperti yang kita tahu, tekanan yang dialami zat cair dalam ruang terbuka bergantung pada kedudukannya, namun bagaimana dengan zat cair pada ruang tertutup? Untuk menjawabnya maka digunakan rumusan hukum Pascal. Hukum pascal adalah hukum yang menerangkan tentang tekanan yang dialami oleh zat cair dalam ruang tertutup. Hukum ini dikemukakan oleh Blaise Pascal, seorang ilmuan fisika kelahiran Clermount, Perancis. Hukum pascal sendiri sebenarnya ditemukan secara tidak sengaja saat Pascal sedang bermain-main dengan air.
Bunyi dari hukum ini adalah sebagai berikut “Tekanan yang diberikan oleh zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segalu arah dengan sama besar.”
Contoh yang paling sederhana dari hukum pascal yang dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari misalnya saat memeras kantong plastk yang berisikan air, air dari kantong akan keluar dari kentong dengan sama kuat, hal tersebut ditandai dengan pancaran air dari kantong yang sama jauhnya dan itu menandakan tekanan pada setiap sisi kantong adalah sama besar.
Sekilas hukum pascal tersebut hanya sebatas teori yang tidak berguna, namun jika ditinjau lebih dalam maka dapat diketahui bahwa hukum pascal itu dapat diterapkan dan berguna dalam kehidupan sehari-hari. Hukum pascal dapat dimanfaatkan untuk melipatgandakan usaha seperti pada pesawat sederhana.
Yang mesti ditinjau hanya perbandingan luas permukaan dinding penahan fluida itu sendiri.
Sekarang mari analisis hubungan antara besar tekanan dan luas permukaan. Tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan dan berbanding lurus dengan massa zat. Hal tersebut dapat diketahui dengan percoban sederhana atau dari pengalaman sehari-hari misalnya saat kaki diinjak oleh seorang wanita dengan sepatu hak tinggi akan lebih sakit daripada dengan sepatu biasa yang tidak memakai hak.
Dari hubungan tekanan, massa dan luas permukaan maka besar tekanan pada P1 dapat diketahui dengan rumusan:P 1=F1/ A1
Sesuai dengan rumusan hukum pascal yang menyatakan bahwa tekanan yang dilami zat cair adalah sama disegala arah, maka dapat disimpulkan bahwa tekanan di P1 sama dengan tekanan yang ada di P2. Maka dapat disimpulkan dengan :
F1: gaya yang bekerja pada piston kecil F2: gaya yang bekerja pada piston besar A1: luas penampang pada piston kecil A2: luas penampang pada piston besar.
Dari rumasan sederhana itu kita dapat mengetahui bahwa semakin jauh perbedaana antara luas penampang antara piston besar dengan piston kecil maka semakin besar pula perbedaan gaya antara piston besar dengan piston kecil.
Maka dari rumusan ini dapat dibuat suatu alat dimana dengan input gaya yang kecil (F1), menghasilkan output gaya yang besar (P2).
Gambar.prinsip kerja hukum pascal
2. Hukum Pascal Dan Penerapannya Pada Zat Cair / Hidrolik Prinsip-prinsip Penting dari Zat Cair/ Hidrolik
Cairan tidak dapat dimampatkan/ dikompresikan / diperkecil volumenya.
Hukum Pascal : Tekanan yang diberikan pada zat cair / hidrolik dalam bejana tertutup, besarnya tekanan akan diteruskan ke segala arah, dengan tekanan sama besar.
Fluida terdiri atas zat cair [liquid], satuan tekanan yang digunakan Standard Internasional (S1) ialah Pascal (Pa).
1 kPa = 1000 Pa
di Eropa satuan tekanan menggunakan "bar" 1 bar = 100 kPa Kegunaan Prinsip Hidrolik
1. Dapat meneruskan gerakan dalam jarak yang jauh
2. Dapat meningkatkan panjang gerakan, dalam hal ini tenaga gerakan akan turun
3. Dapat meningkatkan besarnya tenaga tekan, dalam hal ini panjang gerakan akan turun
Jika kedua silinder sama ukurannya, lalu sebuah gaya (N) bekerja pada silinder utama menyebabkan piston pada silinder kedua (actuator) mendapat gaya yang sama, bila kedua piston bergerak pada jarak yang sama.
Untuk menghitung gaya, tekanan atau penambahan gaya dapat digunakan rumus segitiga, yaitu:
Gaya Tekanan Luas penampang
= F (Force)
= P (Pressure)
= A (Area)
= Newton (N)
= Kpa
= m² F = P x A P = F / A = Kpa A = F / P = m²
Contoh penghitungan :
Gaya yang bekerja 50 N luas penampang 40 mm². Besarnya gaya yang bekerja / satuan luas atau tekanan = 50 N : 0,04 m² = 1250 Kpa.
Memperpanjang Gerakan
Jika piston pada silinder I lebih besar dari pada piston II (actuator) maka Piston II pergerakannya lebih panjang.
Jika piston pada silinder I lebih besar 10 X dibanding piston II, maka piston II akan pergerakannya 10 X lebih besar.
3. Penarapan Hukum Pascal Dalam Teknologi Rem Hidrolik
Setelah penemuan hukum pascal, banyak orang yang menciptakan berbagai peralatan yang menggunakan hukum pascal sebagai konsep dasarnya.
Alat ini biasanya berguna untuk menghasilkan gaya yang besar dari input gaya yang kecil. Peralatan yang menggunakan hukum pascal tentu saja menggunakan cairan sebagai media utamanya, terutama air. Maka dari itulah peralatan yang menggunakan konsep hukum pascal dikenal dengan peralatan hidrolik (hidro=air) misalnya dongkrak hidrolik, pompa hidrolik dan tentu saja termasuk yang akan kami bahas kali ini yaitu rem hidrolik.
Seperti yang kita tahu bahwa rem adalah salah satu komponen dasar dari kendaraan bermotor, dari mobil, sepeda motor, sepeda, sampai skuter pun pasti memiliki rem. Rem ini berfungsi untuk mengurangi laju kendaraan, dan menahan kendaraan saat diparkai di jalanan yang menurun. Tidak semua rem menggunakan prinsip hukum pascal, kendaraan yang sederhana seperti sepeda, skuter atau bahkan masih ada sepeda motor yang menggunakan taknik rem biasa yang hanya memenfaatkan konsep gaya gesek. Hal tersebut dikarenakan rumitnya peralatan rem hidrolik, sehingga membuatnya lebih mahal daripada rem konvensional.
1. Komponen Rem Hidrolik
Rem hidrolik merupakan suatu rangkaian yang sangat rumit dimana terdiri dari berbagai komponen alat yang memeiliki fungsi kerja berbeda-beda. Setiap komponen memiliki peranan dalam hal pengeraman. Berikut adalah komponen rem hidrolik pada mobil.
2. Master Silinder
Master silinder berfungsi meneruskan tekanan dari pedal menjadi tekanan hidrolik minyak rem untuk menggerakkan sepatu rem (pada model rem tromol) atau menekan pada rem (pada model rem piringan).
3. Piston
Merupakan komponen pengerak dari system kerja rem hidrolik. Piston rem ada 2 jenis yatu piston pedal dan piston cakram. Piston pedal adalah piston yang terhubung dengan pedal penginjak rem, sedangkan piston cakram adalah piston yang terhubung dengan kanvas rem, dimana kanvas ini akan menghentikan perputaran roda dengan cara mencengkram cakram.
4. Boster Rem
Boster rem termasuk alat tambahan pada sistem rem yang berfungsi melipatgandakan tenaga penekanan pedal. Rem yang dilengkapi dengan boster rem disebut rem servo (servo brake). Boster rem ada yang dipasang menjadi satu dengan master silinder, tetapi ada juga yang dipasang terpisah.
5. Katup Pengimbang
Katup pengereman atau yang lebih dikenal dengan nama katup proporsional adalah alat yang berfungsi sebagai pembagi tenaga pengereman. Komponen ini berfungsi misalnya saat mobil yang mengerem mendadak, yang mengakibatkan sebagian besar beban kendaraan tertumpu pada ban depan. Alat ini bekerja secara otomatis Menurunkan tekanan hidrolik pada silinder roda belakang, dengan demikian daya pengereman roda belakang lebih kecil daripada daya pengereman roda depan.
6. Cakram
Adalah bagian yang ikut berputar bersama roda. Bagian inilah yang akan menjadi media untuk menghentikan perputaran roda
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).
4. Penerapan Hukum Pascal Pada Dongkrak Hidrolik
Penerapan hukum Pascal dalam prinsip kerja dongkrak hidrolik.
Dongkrak hidrolik merupakan salah satu aplikasi sederhana dari Hukum Pascal. Berikut ini prinsip kerja dongkrak hidrolik. Saat pengisap kecil diberi gaya tekan, gaya tersebut akan diteruskan oleh fluida (minyak) yang terdapat di dalam pompa. Akibatnya, minyak dalam dongkrak akan
menghasilkan gaya angkat pada pengisap besar dan dapat mengangkat beban di atasnya. Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah dengan memanfaatkan hukum Pascal, “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- masig ditutup dan diisi cairan seperti pelumas (oli dkk).
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. Akibatnya, cairan menekan pipa yang luas permukaannya lebih besar hingga pipa terdorong ke atas . Luas permukaan pipa yang ditekan kecil, sehingga gaya yang diperlukan untuk menekan cairan juga kecil. Tapi karena tekanan (Tekanan= gaya / satuan luas) diteruskan seluruh bagian cairan, maka gaya yang kecil tadi berubah menjadi sangat besar ketika cairan menekan ke pipa yang luas permukaannya besar. P1 adalah tekanan pada tabung kecil, dan P2 adalah tekanan pada tabung besar.
Gambar. Mekanisme Dongkrak Hidrolik
Prinsip Kerja Dongkrak Tabung Hidrolik
Gambar . Dongkrak Tabung Hidrolik
Ketika penghisap kecil di dorong maka penghisap tersebut diberikan gaya sebesar F1 terhadap luas bidang A1, akibatnya timbul tekanan sebesar P1. Menurut hukum Pascal, tekanan ini akan diteruskan ke penghisap besar dengan sama besar. Dengan demikian pada penghisap besar akan terjadi tekanan yang besarnya sama dengan P1.
p1 = p2
=
Tekanan ini menimbulkan gaya pada luas bidang tekan penghisap kedua (A2) sebesar F2 sehingga dapat dituliskan persamaan sebagai berikut :
Keterangan :
F1 = besar gaya penampang 1 (N) F2 = besar gaya penampang 2 (N)
A1 = Luas penampang penghisap 1 (m2) A2 = Luas penampang penghisap 2 (m2)
Keadaan tersebut menunjukkan bahwa apabila gaya F1 yang kecil akan menimbulkan gaya F2 yang besar. Prinsip inilah yang mendasari cara kerja dongkrak hidrolik.
5. Penerapan Hukum Pascal Pada Pompa Hirolik Prinsip Pompa Hidrolik Sederhana
Secara sederhananya, sistem hidrolik ini adalah gaya yang digunakan atau diberikan pada suatu titik akan dipindahkan menuju titik lainnya dengan menggunakan cairan berupa oli atau minyak yang ditekan atau dimampatkan.
Dengan begitu, maka minyak atau oli yang dimampatkan tersebut dapat mendorong sisi lainnya sehingga dapat memberikan daya yang lebih besar.
Pompa hidrolik sederhana menggunakan dua unit piston serta pipa berisi minyak atau oli.
Hukum Pascal pada Pompa Hidrolik
Pompa hidrolik menggunakan prinsip hukum pascal pada penerapannya.
Hukum yang dicetuskan oleh Blaise Pascal ini menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada suatu zat cair di tempat tertentu dalam ruangan tertutup akan diteruskan ke semua arah dengan besaran dan tekanan yang sama rata. Hal ini juga dapat diasumsikan bahwa tekanan yang ada pada suatu wadah memiliki besaran yang sama di segala sisi.
Hukum pascal dinyatakan dalam rumus sederhana yakni tekanan hidrostatik sebanding dengan massa jenis zat cair, percepatan gravitasi dan perbedaan ketinggian zat cair yang berada di antara 2 titik kolom.
Cara Kerja Pompa Hidrolik
Cara kerja pompa hidrolik sederhana adalah dengan memberikan tekanan pada suatu kolom berisi minyak atau zat cair. Jika Anda memberikan tekanan pada sisi kanan pipa, maka sisi kiri pipa akan terangkat dan memberikan gaya yang besar ke sisi kiri pipa tersebut. Uniknya, pipa ini bisa memiliki panjang berapapun dan pompa hidrolik akan tetap bekerja dengan normal selama tidak ada kebocoran pada pipa tersebut karena dapat mengurangi tekanan pada minyak atau oli.
Pipa ini juga bisa berbentuk seperti garpu, yakni satu bagian pipa besar yang terletak dibawah yang dapat mengangkat beberapa bagian pipa kecil diatasnya yang saling terhubung. Ada pula pompa hidrolik lanjutan berupa sirkuit hidrolik yang terdiri dari pompa hidrolik, katup pengatur, silinder dan motor hidrolik, filter, serta saluran pipa dan tangki fluida. Ada pula sirkuit hidrolik yang mengandung motor hidrolik dengan aktuator silinder yang digunakan sebagai tenaga putar.
Penggunaan Pompa Hidrolik
Pompa hidrolik digunakan dalam berbagai macam bidang, seperti pada bengkel cucian mobil yang menggunakan prinsip pompa hidrolik sederhana. Ada pula penggunaan pompa sepeda yang menggunakan pompa hidrolik. Selain itu, prinsip pompa hidrolik juga digunakan dalam mesin pres kapas.
6. Penerapan Hukum Pascal Pada Silinder Hidrolik
Cylinder atau Silinder Hidrolik merupakan sebuah unit atau komponen penggerak atau aktuaktor pada sistem hidrolik alat berat yang memiliki peranan sebagai pengubah tenaga fluida untuk diubah menjadi tenaga mekanik atau gerak.
Gambaran sederhana yakni coba amat sebuah excavator. Excavator meruapakan salah satu jenis alat berat yang dapat mengangkat beban hingga ratusan kilogram. Pertanyaannya, dari mana energi tersebut diperoleh?
Energi yang diperoleh dari excavator yakni berasal dari fluida. Fluida merupakan suebuah zat cair yang menjadi cikal bakal sebuah energi untuk diubah menjadi torsi pembangkit. Zat cair bisa berupa oli dan minyak, namun mayoritas hampir menggunakan oli. Fluida terlebih dahulu diubah menjadi energi dalam pompa hidrolik.
Sistem Kerja Cylinder Hidrolik
Sudah paham mengenai sistem kerja silinder hidrolik? Siapa bilang memahami mesin silinder hidrolik itu rumit? Nyatanya tidak. Berikut penjelasan sederhana akan diurai dibawah ini;
Perlu diketahui, bahwa silinder hidrolik mendapatkan tekanan sebuah gaya dari fluida yang sudah memiliki torsi atau tekanan. Pada silinder hidrolik terdapat sebuah piston yang saling terhubung dengan rod. Komponen inilah yang dapat bergerak maju dan munder, tergantung pada sisi yang mendapat tekanan dari fluida.
Ingat, besar tekanan yang digunakan tentu berbeda pada masing-masing silinder. hal ini dipengaruhi oleh beban yang didapatkan, luas penampang silidner, serta sisi rod-ya.
7. Penerapan Hukum Pascal Pada Akuator Hidrolic
Akuator adalah suatu alat atau peralatan mekanis untuk dapat menggerakkan dan mengontrol suatu mekanisme di dalam sebuah sistem.
Aktuator ini diaktifkan oleh lengan mekanik yang umumnya digerakkan oleh jenis motor listrik yang dapat dikendalikan oleh pengontrol dengan cara otomatis yang telah diprogram di antara berbgai mikrokontroler. Aktuator merupakan komponen elemen yang dapat mengubah kuantitas listrik secara analog untuk menjadi kuantitas lain seperti pada kecepatan, dan juga perangkat elektromagnetik yang mampu menghasilkan energi secara kinetik sehingga mampu menghasilkan gerakan di dalam robot.
Fungsi Aktuator
Pada sebuah sistem pengendalian dari aktuator memiliki fungsi untuk dapat menguatkan sebuah sinyal kontrol yang dapat berasal dari sebuah kontroler yang kemudian menjadi sinyal yang baru dengan berbagai daya yang besar dan juga sesuai dengan daya yang telah dibutuhkan.
Peralatan mekanis untuk dapat menggerakkan dan mengontrol suatu sistem. Aktuator ini diaktifkan oleh lengan para mekanik yang umumnya digerakkan oleh jenis motor listrik yang akan dikendalikan oleh para pengontrol otomatis yang diprogram di antara alat mikrokontroler. Aktuator ini elemen yang mengubah berbagai kuantitas listrik secara analog untuk menjadi kuantitas lain, seperti contoh kecepatan, dan juga perangkat elektromagnetik yang mampu menghasilkan energi kinetik sehingga dapat untuk menghasilkan gerakan di dalam robot.
Jenis-jenis Aktuator
Adapun beberapa jenis dari aktuator ini terbagi menjadi beberapa poin yaitu sebagai berikut.
Aktuator Piston Pneumatik
Aktuator jneis piston pneumatik ini dapat bekerja dengan cara mengubah energi yang telah diciptakan oleh para kompresi udara untuk menjadi gerakan yang mekanis. Sederhananya ialah sebuah drive yang dapat digerakkan oleh pesawat. Ketika berada di udara maka diterapkan, gerakan yang beradaptasi dengan jenis tipenya, apakah ini bentukan linier atau jenis berputar.
Aktuator Motor Listrik
Aktuaktor ini jelas menggunakan motor listrik untuk menjadi torsi mekanis. Jadi jelas sangat dibutuhkan sumber listrik untuk dapat memindahkannya. Mempunyai desain yang cukup rapat dan dengan kekakuan yang dominan tinggi. Oleh sebab itu, tidak ada jenis pipa untuk menyuplai dari tekanan yang perlu untuk dipasang. Selalin itu juga yang mempunyai kapasitas tinggi untuk memecahkan masalah.
Aktuator Elektro-hidrolik
Prinsip dari jenis aktuator ini yaitu menggunakan praktik hukum Pascal.
Hal ini juga menyiratkan bahwa suatu kenaikan tekanan yang terjadi pada bagian tertentu dari sebuah pembatasan fluida yang akan menyebabkan peningkatan suatu tekanan yang sama di dalam sebuah wadah. Ini maksudnya bahwa dari keseluruhan sistem yang bekerja ketika hukum Pascal telah diterapkan.
Aktuator Diafragma dan Pegas
Aktuator jenis diafragma dan pegas ini dapat untuk berperan sebagai jenis direct-acting, yang memiliki arti dapat untuk mendorong batang jenis aktuator ke bawah dengan jenis udara dari sebuah wadah diafragma. Hasil dari jenis proses ini adalah sebuah kompresi udara. Ini merupakan terjadi jika ketika sebuah pasokan dan tekanan berkurang, yang mendorong batang dari penggerak kembali.
Aktuator Diafragma dan Pegas Bertekanan Tinggi
Aktuator jenis ini yang dapat membedakan dengan jenis sebelumnya yaitu terletak pada penggunaan sebuah pegas. Setelahnya memeriksa katup atau dengan setelah daya telah mampu dilepaskan, pegas kemudian dilepaskan dan katup akan kembali digerakkan.
Kelebihan dan Kekurangan Aktuator
Berikut merupakan kekurangan dan kelebihan dari aktuator yang dapat sobat pahami antara lain.
Kelebihan
Memiliki kelebihan yaitu cairan dari hidrolik dapat mempunyai fungsi sebagai bahan pelumas dan juga sebagai bahan pendingin, dengan ukuran yang kecil, juga tenaga atau torsi yang dapat dihasilkan cukup besar, mempunyai tingkat kecepatan dengan reaksi yang cukup tinggi, serta dapat untuk dioperasikan dengan cara yang terputus-putus, mempunyai tingkat kebocoran yang cukup rendah, dan juga fleksibel dalam sebuah desain.
Kekurangan
Mempunyai kekurangan yaitu sebuah tenaga hidrolik tidak lagi tersedia dibandingkan dengan adanya daya listrik, pembiayaan sistem ini lebih mahal, ada risiko untuk kebakaran dan juga sebuah ledakan, sistem dari cenderung hal kotor, serta mempunyai sifat redaman yang cukup rendah.
8. Penerapan Hukum Pascal Pada Mesin Pengangkat Mobil
Prinsip Kerja Alat Pengangkat MobilMesin hidrolik pengangkat mobil ini memiliki prinsip yang sama dengandongkrak hidrolik. Perbedaannya terletak pada perbandingan luas penampang pengisap yang digunakan. Prinsip kerja alat pengangkat mobil ini merupakan penerapan dari hukum Pascal. Bunyi hukum Pascal adalah “Tekanan yangdiberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup diteruskan tanpa berkurang ketiap titik dalam fluida dan ke dinding bejana”. Pada mesin pengangkat mobil perbandingan antara luas penampang kedua pengisap sangat besar sehingga gayaangkat yang dihasilkan pada pipa berpenampang besar dan dapat digunakan untuk mengangkat mobil. Mesin hidrolik pengangkat mobil bekerja saat udara dialirkanoleh kompresor mengalir dan menekan ruang minyak yang ditanam di ba!ahtanah. Minyak di dalam ruangan tersebut akan tertekan dan mendorong torak keatas sehingga mobil akan terangkat ke atas.
Dengan mengingat hukum Pascal dan tekanan Hidrostatis, akan didapatkan hubungan ketinggian hA dan hB sebagai berikut:
Dengan:
ρA = massa jenis fluida A ρB = massa jenis fluida B
hA = tinggi fluida A dari bidang acuan hB = tinggi fluida B dari bidang acuan
Pada mesin pengangkat mobil, luas penampang pada silinder tekan (A1) lebih besar daripada jarak luas penampang pada silinder beban (A2). Adapun gaya pada silinder beban F2 lebih besar daripada gaya pada silinder tekan F1.
Dengan demikian, usaha yang dilakukan pada kedua silinder adalah sama.
C. Rangkuman
1. Pengertian Hukum Pascal
Bunyi dari hukum ini adalah sebagai berikut “Tekanan yang diberikan oleh zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segalu arah dengan sama besar.”
2. HUKUM PASCAL DAN PENERAPANNYA PADA ZAT CAIR / HIDROLIK Prinsip-prinsip Penting dari Zat Cair/ Hidrolik. Cairan tidak dapat dimampatkan/
dikompresikan / diperkecil volumenya. Hukum Pascal : Tekanan yang diberikan pada zat cair / hidrolik dalam bejana tertutup, besarnya tekanan akan diteruskan ke segala arah, dengan tekanan sama besar
3. Penarapan Hukum Pascal Dalam Teknologi Rem Hidrolik
Setelah penemuan hukum pascal, banyak orang yang menciptakan berbagai peralatan yang menggunakan hukum pascal sebagai konsep dasarnya. Alat ini biasanya berguna untuk menghasilkan gaya yang besar dari input gaya yang kecil.
Peralatan yang menggunakan hukum pascal tentu saja menggunakan cairan sebagai media utamanya, terutama air. Maka dari itulah peralatan yang menggunakan konsep hukum pascal dikenal dengan peralatan hidrolik (hidro=air) misalnya dongkrak hidrolik, pompa hidrolik dan tentu saja termasuk yang akan kami bahas kali ini yaitu rem hidrolik. Seperti yang kita tahu bahwa rem adalah salah satu komponen dasar dari kendaraan bermotor, dari mobil, sepeda motor, sepeda, sampai skuter pun pasti memiliki rem. Rem ini berfungsi untuk mengurangi laju kendaraan, dan menahan kendaraan saat diparkai di jalanan yang menurun. Tidak semua rem menggunakan prinsip hukum pascal, kendaraan yang sederhana seperti sepeda, skuter atau bahkan masih ada sepeda motor yang menggunakan taknik rem biasa yang hanya memenfaatkan konsep gaya gesek.
Hal tersebut dikarenakan rumitnya peralatan rem hidrolik, sehingga membuatnya lebih mahal daripada rem konvensional.
4. Penerapan Hukum Pascal Pada Dongkrak Hidrolik
Penerapan hukum Pascal dalam prinsip kerja dongkrak hidrolik. Dongkrak hidrolik merupakan salah satu aplikasi sederhana dari Hukum Pascal. Berikut ini prinsip kerja dongkrak hidrolik. Saat pengisap kecil diberi gaya tekan, gaya tersebut akan diteruskan oleh fluida (minyak) yang terdapat di dalam pompa. Akibatnya, minyak dalam dongkrak akan menghasilkan gaya angkat pada pengisap besar dan dapat mengangkat beban di atasnya.
Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah dengan memanfaatkan hukum Pascal,
“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- masig ditutup dan diisi cairan seperti pelumas (oli dkk). 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. Akibatnya, cairan menekan pipa yang luas permukaannya lebih besar hingga pipa terdorong ke atas . Luas permukaan pipa yang ditekan kecil, sehingga gaya yang diperlukan untuk menekan cairan juga kecil. Tapi karena tekanan (Tekanan= gaya / satuan luas) diteruskan seluruh bagian cairan, maka gaya yang kecil tadi berubah menjadi sangat besar ketika cairan menekan ke pipa yang luas permukaannya besar. P1 adalah tekanan pada tabung kecil, dan P2 adalah tekanan pada tabung besar.
5. Penerapan Hukum Pascal Pada Pompa Hirolik
Prinsip Pompa Hidrolik Sederhana Secara sederhananya, sistem hidrolik ini adalah gaya yang digunakan atau diberikan pada suatu titik akan dipindahkan menuju titik lainnya dengan menggunakan cairan berupa oli atau minyak yang ditekan atau dimampatkan. Dengan begitu, maka minyak atau oli yang dimampatkan tersebut dapat mendorong sisi lainnya sehingga dapat memberikan daya yang lebih besar. Pompa hidrolik sederhana menggunakan dua unit piston serta pipa berisi minyak atau oli.
6. Penerapan Hukum Pascal Pada Silinder Hidrolik
Cylinder atau Silinder Hidrolik merupakan sebuah unit atau komponen penggerak atau aktuaktor pada sistem hidrolik alat berat yang memiliki peranan sebagai pengubah tenaga fluida untuk diubah menjadi tenaga mekanik atau gerak.
7. Penerapan Hukum Pascal Pada Akuator Hidrolic
Akuator adalah suatu alat atau peralatan mekanis untuk dapat menggerakkan dan mengontrol suatu mekanisme di dalam sebuah sistem. Aktuator ini diaktifkan oleh lengan mekanik yang umumnya digerakkan oleh jenis motor listrik yang dapat dikendalikan oleh pengontrol dengan cara otomatis yang telah diprogram di antara berbgai mikrokontroler. Aktuator merupakan komponen elemen yang dapat mengubah kuantitas listrik secara analog untuk menjadi kuantitas lain seperti pada kecepatan, dan juga perangkat elektromagnetik yang mampu menghasilkan energi secara kinetik sehingga mampu menghasilkan gerakan di dalam robot.
8. Penerapan Hukum Pascal Pada Mesin Pengangkat Mobil
Prinsip Kerja Alat Pengangkat MobilMesin hidrolik pengangkat mobil ini memiliki prinsip yang sama dengandongkrak hidrolik. Perbedaannya terletak pada perbandingan luas penampang pengisap yang digunakan. Prinsip kerja alat pengangkat mobil ini merupakan penerapan dari hukum Pascal. Bunyi hukum Pascal adalah “Tekanan yangdiberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup diteruskan tanpa berkurang ketiap titik dalam fluida dan ke dinding bejana”. Pada mesin pengangkat mobil perbandingan antara luas penampang kedua pengisap sangat besar sehingga gayaangkat yang dihasilkan pada pipa berpenampang besar dan dapat digunakan untuk mengangkat mobil. Mesin hidrolik pengangkat mobil bekerja saat udara dialirkanoleh kompresor mengalir dan menekan ruang minyak yang ditanam di ba!ahtanah. Minyak di dalam ruangan tersebut akan tertekan dan mendorong torak keatas sehingga mobil akan terangkat ke atas
D. Tes Formatif 1.Pilihan Ganda
1.Tekanan yang diberikan oleh zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segalu arah dengan sama besar adalah bunyi dari hukum?
A. Pascal Archimedes B. Newton
C. Boyle
2. Pada komponen rem hidrolic yang meneruskan tekanan dari pedal menjadi tekanan hidrolik minyak rem untuk menggerakkan sepatu rem (pada model rem tromol) atau menekan pada rem (pada model rem piringan) adalah?
A. Piston B. Boster Rem C. Master Silinder D. Katup Pengimbang
3.Komponen yang ikut berputar bersama roda adalah ? A. Piston
B. Boster Rem C. Master Silinder D. Cakram
4. Sebuah unit atau komponen penggerak atau aktuaktor pada sistem hidrolik alat berat yang memiliki peranan sebagai pengubah tenaga fluida untuk diubah menjadi tenaga mekanik atau gerak merupakan pengertian dari?
A. Pompa hidrolic B. Silinder hidrolic C. Rem hidrolic
D. Alat pengangkat mobil
5. Suatu alat atau peralatan mekanis untuk dapat menggerakkan dan mengontrol suatu mekanisme di dalam sebuah system merupakan pengertian dari ?
A. Pompa hidrolic B. Silinder hidrolic C. Rem hidrolic D. Aktuator
2. Essay
1. Apa bunyi dari hukum pascal?
2. Apa saja kegunaan prinsip hidrolic?
3. Apa saja Komponen Rem Hidrolic dan jelaskan?
4. Bagaimana prinsip kerja dongkrak Hidrolik ? 5. Jelaskan hukum pascal pada pompa hidrolic
E. Soal Latihan
1. Jelaskan masing-masing fungsi dari komponen rem hidrolic!
2. Jelaskankan system kerja silinder hidrolic!
3. Jelaskan fungsi actuator!
4. Jelaskan Jenis-jenis actuator!
5. Jelaskan Prinsip Kerja Alat Pengangkat mobil!
F. Lembar Kerja Mahasiswa Program Studi: S1 Teknik Mesin
Mata Kuliah : Hidrolik Dan Pneumatik ( 2 SKS ) Pokok Bahasan : Hidrolik
Sub Bahasan : Hukum Pascal pada Sistem Hidrolik Assignment Pada System Hidrolik
Alokasi Waktu : 2 x 80 menit Standar Kompetensi :
Mahasiswa dapat memahami basic Hukum Pascal pada Sistem Hidrolik Assignment Tujuan Kegiatan Perkuliahan :
1. Agar mahasiswa mengetahui apa itu Hukum Pascal.
2. Agar mahasiswa mengetahui Hukum Pascal dan penerapannya pada zat cair hidrolik.
3. Agar mahasiswa mengetahui Penerapan Hukum Pascal terhadap System Hidrolik.
4. Agar mahasiswa memahami keuntungan mekanik pada pesawat sederhana.
5. Agar mahasiswa mengetahui contoh aplikasi penerapan System Hidrolik.
G. Jawaban Tes Formatif I. Pilihan ganda
1. A 2. C 3. D 4. B 5. D
II. Essay
1. “Tekanan yang diberikan oleh zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segalu arah dengan sama besar.”
2. Dapat meneruskan gerakan dalam jarak yang jauh
Dapat meningkatkan panjang gerakan, dalam hal ini tenaga gerakan akan turun Dapat meningkatkan besarnya tenaga tekan, dalam hal ini panjang gerakan akan turun 3. Master Silinder
Master silinder berfungsi meneruskan tekanan dari pedal menjadi tekanan hidrolik minyak rem untuk menggerakkan sepatu rem (pada model rem tromol) atau menekan pada rem (pada model rem piringan).
Piston
Metupakan komponen pengerak dari system kerja rem hidrolik. Piston rem ada 2 jenis yatu piston pedal dan piston cakram. Piston pedal adalah piston yang terhubung dengan pedal penginjak rem, sedangkan piston cakram adalah piston yang terhubung dengan kanvas rem, dimana kanvas ini akan menghentikan perputaran roda dengan cara mencengkram cakram
Boster Rem
Boster rem termasuk alat tambahan pada sistem rem yang berfungsi melipatgandakan tenaga penekanan pedal. Rem yang dilengkapi dengan boster rem disebut rem servo (servo brake). Boster rem ada yang dipasang menjadi satu dengan master silinder, tetapi ada juga yang dipasang terpisah.
Katup Pengimbang
Katup pengereman atau yang lebih dikenal dengan nama katup proporsional adalah alat yang berfungsi sebagai pembagi tenaga pengereman. Komponen ini berfungsi misalnya saat mobil yang mengerem mendadak, yang mengakibatkan sebagian besar beban kendaraan tertumpu pada ban depan. Alat ini bekerja secara otomatis Menurunkan tekanan hidrolik pada silinder roda belakang, dengan demikian daya pengereman roda belakang lebih kecil daripada daya pengereman roda depan.
Cakram
Adalah bagian yang ikut berputar bersama roda. Bagian inilah yang akan menjadi media untuk menghentikan perputaran roda
4. Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah dengan memanfaatkan hukum Pascal,
“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- masig ditutup dan diisi cairan seperti pelumas (oli dkk). 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. Akibatnya, cairan menekan pipa yang luas permukaannya lebih besar hingga pipa terdorong ke atas . Luas permukaan pipa yang ditekan kecil, sehingga gaya yang diperlukan untuk menekan cairan juga kecil. Tapi karena tekanan (Tekanan= gaya / satuan luas) diteruskan seluruh bagian cairan, maka gaya yang kecil tadi berubah menjadi sangat besar ketika cairan menekan ke pipa yang luas permukaannya besar. P1 adalah tekanan pada tabung kecil, dan P2 adalah tekanan pada tabung besar
5. Pompa hidrolik menggunakan prinsip hukum pascal pada penerapannya. Hukum yang dicetuskan oleh Blaise Pascal ini menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada suatu zat cair di tempat tertentu dalam ruangan tertutup akan diteruskan ke semua arah dengan besaran dan tekanan yang sama rata. Hal ini juga dapat diasumsikan bahwa tekanan yang ada pada suatu wadah memiliki besaran yang sama di segala sisi.
Hukum pascal dinyatakan dalam rumus sederhana yakni tekanan hidrostatik sebanding dengan massa jenis zat cair, percepatan gravitasi dan perbedaan ketinggian zat cair yang berada di antara 2 titik kolom.
H. Referensi
1. httBolton, W. (2015). "Mechatronics: Principles and Applications." Pearson Education.
2. Esposito, A. (2009). "Fluid Power: Theory and Applications." Prentice Hall.
3. Giles, R. V. (2004). "Hydraulic Machines: Fundamentals of Hydraulic Power Systems."
Pearson Education.
4. Oosthuizen, P. H., & Carscallen, W. E. (2013). "Introduction to Compressible Fluid Flow."
CRC Press.
5. Shames, I. H., & Cozzarelli, F. A. (1992). "Elastic and Inelastic Stress Analysis." Prentice Hall.
6. White, F. M. (2011). "Fluid Mechanics." McGraw-Hill.ps://materikimia.com/10-penerapan- hukum-pascal-dalam-kehidupan-sehari-hari/
7. http://fitriananurastuti.blogspot.com/2014/12/penerapan-hukum-pascal-pada-mesin.html
8. http://maulanakasep888.blogspot.com/2011/12/penerapan-hukum-pascal-pada- sistem_16.html
9. https://id.scribd.com/document/318673575/Prinsip-Kerja-Alat-Pengangkat-Mobil 10. https://id.scribd.com/document/318673575/Prinsip-Kerja-Alat-Pengangkat-Mobil 11. http://repository.radenintan.ac.id/8457/1/SKRIPSI%20HAIRUL.pdf
