Laporan Eksperimen Fisika II "MINIATUR POMPA HIDROLIK"

MINIATUR POMPA HIDROLIK

Oleh :

HABIB AZHARI

NPM.10230014

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

SEKOLAH TINGGI KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

(STKIP) HAMZANWADI SELONG

2013

KATA PENGANTAR

Puji syukur kita panjatkan ke hadirat Alloh swt. Dengan limpahan rahmatnyalah laporan ini dapat terselesaikan dengan baik dan insya Alloh benar. Sholawat serta salam tak lupa kita hadiahkan kepada junjungan kita nabi besar Muhammad. Saw. Dengan perjuangan beliau kita bisa menjadi manusia yang berfikir dan bernalar, yang kemudian disebut dengan manusia intelektual. Keislaman dan intelektualitas yang telah diperjuangkan oleh nabi Muhammad. Saw telah merubah peradaban manusia, lebih-lebih kita yang hidup dimasa sekarang ini tentu telah merasakan perubahan itu.

Pembuatan alat eksperimen fisika dengan judul “Miniatur Pompa Hidrolik” ini disusun untuk memenuhi nilai tugas di mata kuliah Eksperimen fisika II pada semester enam prodi Fisika. Selain untuk
memenuhi nilai tugas, penelitian tentang pompa hidrolik ini sangat besar sekali manfaatnya bagi masyarakat. Karena dari konsep ini akan lahir inovasi-inovasi menakjubkan yang akan membantu aktivitas manusia. Contohnya adalah dongkrak hidrolik pengangkat mobil atau barang-barang berat.

Ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu suksesnya penyusunan laporan ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik. Khususnya buat bapak dosen pengampu yang senantiasa bersedia untuk memberikan rambu-rambu di dalam penyusunan laporan. Terbukti dari banyaknya konsultasi yang dilayani oleh bapak dosen pengampu.

Penyusunan laporan ini juga tentu ada kesalahan atau kekeliruan dari penulis, karena penulis juga seorang manusia yang pasti punya salah dan dosa. Karena setiap manusia itu tidak ada yang sempurna. Oleh karena itulah penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang membaca laporan ini dan jika ditemukan kekeliruan tersebut mohon untuk dikritisi dan memberikan masukan yang sifatnya membangun, demi kesempurnaan dimasa mendatang. Akhirnya semoga tulisan ini bermanfaat bagi setiap pembacanya dan dinilai sebagai amal ibadah oleh Alloh swt. Amin.

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...........................................................................................

KATA PENGANTAR ......................................................................................... i

DAFTAR ISI ....................................................................................................... ii

BAB I : PENDAHULUAN ................................................................................ 1

A.    Latar belakang .................................................................................. 1

B.     Rumusan masalah ............................................................................. 2

C.     Tujuan .............................................................................................. 2

D.    Manfaat ............................................................................................ 2

BAB II : LANDASAN TEORI .......................................................................... 3

A.    Tekanan ............................................................................................ 3

B.     Hukum Pascal .................................................................................. 6

C.     Air .................................................................................................... 7

D.    Pompa hidrolik ................................................................................. 10

BAB III : RANCANGAN PERCOBAAN......................................................... 17

A.    Alat dan Bahan ................................................................................ 17

B.     Cara kerja ......................................................................................... 17

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 18

A.    Hasil ................................................................................................. 18

B.     Pembahasan ...................................................................................... 19

BAB V : PENUTUP ............................................................................................ 22

A.    Kesimpulan ...................................................................................... 22

B.     Saran ................................................................................................ 23

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 24

BAB I

PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

Sukses dalam mengajarkan materi pelajaran di sekolah adalah keinginan semua guru, karena seorang guru dituntut professional dalam membawakan materi pelajaran kepada siswanya. Melihat kondisi pembelajaran di Indonesia pada umumnya dan di Lombok Timur pada khususnya masih banyak kekurangan dalam menyampaikan materi pelajaran sehingga banyak siswa yang tidak paham dengan materi pelajaran yang disampaikan oleh guru. Kondisi rill yang di temukan di sekolah-sekolah bahwasanya pelajaran eksak masih ditakuti oleh siswa karena merasa kesulitan dalam perhitungannya terutama mata pelajaran Fisika yang merupakan mata pelajaran yang kurang diminati siswa karena memiliki tingkat kesulitan pemahaman yang tinggi. Padahal Fisika merupakan ilmu dasar yang tidak boleh tidak harus dikuasai, untuk mencegah ketertinggalan dibidang ilmu pengetahuan dan teknologi. Dengan demikian, Fisika harus ditanamkan secara mendalam kepada seluruh siswa.

Setelah mengamati proses pembelajaran di sekolah-sekolah ternyata salah satu penyebab tidak diminatinya mata pelajaran Fisika adalah karena kebanyakan metode yang digunakan guru adalah metode ceramah dan seringkali tidak menggunakan alat peraga untuk melakukan simulasi atau praktikum pada mata pelajaran fisika. Hal ini jelas sangat berpengaruh pada motivasi belajar siswa, maka untuk membangkitkan motivasi belajar siswa ini salah satu caranya adalah dengan membuat alat peraga sederhana. Pembelajaran yang menyenangkan tentu akan memancing motivasi belajar siswa, terutama dalam mata pelajaran Fisika haruslah dikemas pembelajaran dengan semenarik mungkin agar menjadi sebuah pembelajaran yang menyenangkan.

Miniatur pompa hidrolik adalah alat peraga yang dibuat  untuk menjawab kegelisahan guru dalam membangkitkan motivasi belajar siswa pada mata pelajaran Fisika. Proses pembuatan alat peraga miniature pompa hidrolik ini sangat sederhana dan relative mudah. Alat dan bahan yang mudah ditemukan dan murah harganya, menjadikan alat ini mudah didapatkan dan siap untuk

membangkitkan motivasi belajar siswa. Alat ini digunakan untuk membantu siswa dalam memahami prinsip kerja hukum pascal yang berkaitan dengan tekanan.

B.  Rumusan Masalah

1.    Bagaimana cara pembuatan miniatur pompa hidrolik ?

2.    Bagaimana miniatur pompa hidrolik dapat menjelaskan konsep hukum pascal ?

3.    Apa saja aplikasi pompa hidrolik dalam kehidupan sehari-hari ?

C.  Tujuaan

1.    Mengetahui cara pembuatan dan cara kerja miniatur pompa hidrolik.

2.    Menjelaskan konsep hukum pascal dengan miniatur pompa hidrolik.

3.    Menyebutkan aplikasi atau penerapan pompa hidrolik dalam kehidupan sehari-hari.

D.  Manfaat

Adapun manfaat pembuatan alat ini adalah sebagai berikut.

1.    Dapat membantu guru dalam membangkitkan minat belajar siswa dengan cara melakukan percobaan-percobaan menggunakan alat peraga sederhana.

2.    Menjadi konsep dasar dalam membuat alat berat seperti dongkrak hidrolik, mobil pengangkat alat berat, dan sebagainya.

3.    Sebagai acuan untuk menganalisis konsep tentang hukum pascal.

BAB II

LANDASAN TEORI

A.  Tekanan

Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas (A) yaitu secara matematis ditulis ;    .Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan atau gas. Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah tekanan lebih tinggi. Akan tetapi pernyataan ini tidak selamanya benar atau terkecuali untuk uap air, uap air jika tekanan ditingkatkan maka akan terjadi perubahan dari gas kembali menjadi cair. (dikutip dari wikipedia : kondensasi). Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau yang diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam. Semakin kecil luas permukaan, dengan gaya yang sama akan didapatkan tekanan yang lebih tinggi.

Tekanan udara dapat diukur dengan menggunakan barometer.

Saat ini atau sebelumnya unit tekanan rakyat adalah sebagai berikut:

·      Atmosfer (atm)

·      Manometric unit:

-       Sentimeter, inci, dan milimeter merkuri (torr)

-       Templat: Jangkar Tinggi kolom air yang setara, termasuk milimeter (mm H₂O), sentimeter (cm H₂O), meter, inci, dan kaki dari air

·      Adat unit:

-       Tidur, ton-force (pendek), ton-force (lama), pound-force, ons-force, dan Poundal inci per persegi

-       Ton-force (pendek), dan ton-force (lama) per inci persegi

·      Non-SI unit metrik:

-       Bar, decibar, milibar

-       Kilogram-force, atau kilopond, per sentimeter persegi (tekanan atmosfer).

-       Gram-force dan ton-force (ton-force metrik) per sentimeter persegi

-       Barye (dyne per sentimeter persegi)

-       Kilogram-force dan ton-gaya per meter persegi

-       Sthene per meter persegi (pieze)

1.    Hukum bejana berhubungan

Apabila kita mengamati bentuk permukaan air dalam teko atau selang yang ditekuk? Ternyata, permukaan zat cair tersebut tetap mendatar, dan tidak terpengaruh bentuk tempat zat cair itu. Teko dan selang termasuk bejana berhubungan. Hal ini kemudian dinyatakan dalam hukum yang terkenal dengan nama hukum bejana berhubungan. Hukum bejana berhubungan berbunyi: “Bila bejana-bejana berhubungan diisi dengan zat cair yang sama dan berada dalam keadaan setimbang maka permukaan zat cair dalam bejana-bejana terletak pada sebuah bidang datar”.Hukum bejana berhubungan membahas mengenai zat cair sejenis dalam bejana berhubungan. Lalu, apa yang akan terjadi jika bejana berhubungan tersebut diisi dengan beberapa zat cair tidak sejenis? Untuk kasus seperti ini digunakan prinsip tekanan hidrostatis, yaitu tekanan zat cair akan sama pada kedalaman yang sama.

Gambar 19.11 Bejana berhubungan yang diisi dengan zat cair yang massa jenisnya berbeda.

2.    Tekanan hidrostatis

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut. Hubungan ini dirumuskan sebagai berikut:

"P = ρgh" dimana ρ adalah masa jenis cairan, g (10 m/s²) adalah gravitasi, dan h adalah kedalaman cairan.

Hukum utama hidrostatis adalah sebagai berikut :

Perhatikan gambar di bawah ini:

Gambar 7.7 Tekanan di titik A, B, C, dan D sama besar, serta tidak bergantung pada bentuk penampang tempat fluida tersebut.

Hukum Utama Hidrostatis menyatakan bahwa “semua titik yang berada pada bidang datar yang sama dalam fluida homogen, memiliki tekanan total yang sama”. Jadi, walaupun bentuk penampang tabung berbeda, besarnya tekanan total di titik A, B, C, dan D adalah sama. Persamaan Hukum Utama Hidrostatis dapat diturunkan dengan memperhatikan Gambar 7.8. Misalkan, pada suatu bejana berhubungan dimasukkan dua jenis fluida yang massa jenisnya berbeda, yaitu ρ 1 dan ρ 2.

Gambar 7.8 Tekanan total di titik A dan B pada bejana U yang terisi fluida homogen adalah sama besar, pA = pB.

Jika diukur dari bidang batas terendah antara fluida 1 dan fluida 2, yaitu titik B dan titik A, fluida 2 memiliki ketinggian h₂ dan fluida 1 memiliki ketinggian h₁. Tekanan total di titik A dan titik B sama besar. Menurut persamaan tekanan hidrostatis, besarnya tekanan di titik A dan titik B bergantung pada massa jenis fluida dan ketinggian fluida di dalam tabung. Secara matematis, persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.

p_A = p_B

p₀ + ρ₁gh₁ = p0 + ρ₂gh₂

ρ₁ h₁ = ρ₂ h₂

dengan: h₁ = jarak titik A terhadap permukaan fluida 1,

h₂ = jarak titik B terhadap permukaan fluida 2,

ρ₁ = massa jenis fluida satu, dan

ρ₂ = massa jenis fluida dua.

B.  Hukum Pascal

Hukum pascal ditemukan oleh Blaise Pascal, seorang ilmuwan Prancis yang hidup pada (1623-1662). Pada dasarnya Blaise pascal adalah seorang ahli filsafat dan teologi, namun hobinya pada ilmu matematika dan fisika, terutama geometri proyektif, mengantarkan menjadi ilmuwan dunia yang terkenal sepanjang masa berkat penemuannya dalam bidang fisika mekanika fluida yang berhubungan dengan tekanan dan gaya yang dikenal dengan Hukum Pascal.

Salah satu penggunaan hukum Pascal yaitu pada dongkrak hidrolik , yang prinsipnya ditunjukkan pada gambar (1.3) di bawah yaitu sebuah bejana tertutup yang dilengkapi dengan dua buah pengisap pada dua kakinya. Luas penampang kaki (1) ialah A₁ dan luas penampang pada kaki (2) ialah A₂ (A₁ < A₂), dengan A = 1/4 πd².

   ( gambar 1.3 prinsip dongkrak hidrolik )

Tekanan yang diberikan pada pengisap (1) ialah p₁. Tekanan ini akan diteruskan oleh zat cair ke kaki (2) dengan sama besar yaitu p₂. Jadi, P₁ = P₂. Maka :

1.    Bunyi hukum pascal

Bunyi hukum pascal adalah sebagai berikut :

“Tekanan yang diberikan pada suatu zat cair didalam suatu wadah, akan diteruskan ke segala arah dan sama besar”

2.    Rumus hukum pascal

Hukum Pascal dirumuskan dengan istilah Pa (Pascal) yaitu sebuah satuan turunan untuk tekanan. Sesuai dengan bunyinya, maka Hukum Pascal di rumuskan sebagai berikut:

P_A = P_B    atau  F₁ = F₂

 Jika:

F₁/A₁ =  F₂/A₂  maka  F₁ = A₁/A₂ x F₂
atau  F₁ = (D₁/ D₁)2 X F₂

Keterangan Simbol:

F₁ /F₂ = Gaya pada permukaan A atau B (N)
A₁/A₂ = Luas permukaan A atau B (m2)
D₁/D₂ = Diameter permukaan A atau B (m).

C.  Pompa Hidrolik

Pompa hidrolik merupakan komponen dari sistem hidrolik yang membuat oli mengalir atau pompa hidrolik sebagai sumber tenaga yang mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga hidrolik. Pompa hidrolik menggunakan energy kinetik dari cairan yang dipompakan pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk lain (energi tekan). Pompa ini berfungsi untuk mentransfer energi mekanik menjadi energi hidrolik. Pompa hidraulik bekerja dengan cara menghisap oli dari tangki hidraulik dan mendorongnya kedalam sistem hidraulik dalam bentuk aliran (flow). Aliran ini yang dimanfaatkan dengan cara merubahnya menjadi tekanan. Tekanan dihasilkan dengan cara menghambat aliran oli dalam sistem hidraulik. Hambatan ini dapat disebabkan oleh orifice, silinder, motor hidraulik, dan aktuator. Pompa hidraulik yang biasa digunakan ada dua macam yaitu positive dan nonpositive displacement pump (Aziz, 2009). Ada dua macam peralatan yang biasanya digunakan dalam merubah energi hidraulik menjadi energi mekanik yaitu motor hidraulik dan aktuator. Motor hidraulik mentransfer energi hidraulik menjadi energi mekanik dengan cara memanfaatkan aliran oli dalam sistem merubahnya menjadi energi putaran yang dimanfaatkan untuk menggerakan roda, transmisi, pompa dan lain-lain

1.    Sistem hidrolik

Sistem hidraulik adalah teknologi yang memanfaatkan zat cair, biasanya oli, untuk melakukan suatu gerakan segaris atau putaran. Sistem ini bekerja berdasarkan prinsip Pascal, yaitu jika suatu zat cair dikenakan tekanan, tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya. Prinsip dalam rangkaian hidraulik adalah menggunakan fluida kerja berupa zat cair yang dipindahkan dengan pompa hidraulik untuk menjalankan suatu sistem tertentu (Anonim, 2009c).

2.    Macam – macam pompa hidrolik

a.    Pompa sirip burung

Pompa ini bergerak terdiri dari dari banyak sirip yang dapat flexible bergerak di dalam rumah pompanya. Bila volume pada ruang pompa membesar, maka akan mengalami penurunan tekanan, oli hydrolik akan terhisap masuk, kemudian diteruskan ke ruang kompressi. Oli yang bertekanan akan dialirkan ke sistim hydrolik.

b.    Pompa torak aksial

Pompa hydrolik ini akan mengisap oli melalui pengisapan yang dilakukan oleh piston yang digerakkan oleh poros rotasi. Gerak putar dari poros pompa diubah menjadi gerakan torak translasi, kemudian terjadi langkah hisap dan kompressi secara bergantian. Sehingga aliran oli hydrolik menjadi kontinyu.

c.    Pompa torak radial

Pompa ini berupa piston-piston yang dipasang secara radial, bila rotor berputar secara eksentrik, maka piston2 pada stator akan mengisap dan mengkompressi secara bergantian. Gerakan torak ini akan berlangsung terus menerus, sehingga menghasilkan alira oli / fluida yang kontinyu.

d.   Pompa sekrup

Pompa ini memiliki dua rotor yang saling berpasangan atau bertautan (engage), yang satu mempunyai bentuk cekung, sedangkan lainnya berbentuk cembung, sehingga dapat memindahkan fluida oli secara aksial ke sisi lainnya. Kedua rotor itu identik dengan sepasang roda gigi helix yang saling bertautan.

3.    Sifat cairan hidrolik

Cairan hydrolik yang digunakan pada sistem hydrolik harus memiliki ciri-ciri atau watak (propertiy) yang sesuai dengan kebutuhan. Property cairan hydrolik merupakan hal-hal yang dimiliki oleh cairan hydrolik tersebut sehingga cairan hydrolik tersebut dapat melaksanakan tugas atau fungsingnya dengan baik.

·      Demulsibility (Water separable)

Yang dimaksud dengan de-mulsibility adalah kemampuan cairan hydrolik, karena air akan mengakibatkan terjadinya korosi bila berhubungan dengan logam.

·      Minimal compressibility

Secara teoritis cairan adalah uncomprtessible (tidak dapat dikempa). Tetapi kenyataannya cairan hydrolik dapat dikempa sampai dengan 0,5 % volume untuk setiap penekanan 80 bar oleh karena itu dipersyaratkan bahwa cairan hydrolik agar seminimal mungkin dpat dipompa.

4.    Komponen utama pompa hidrolik

System hidrolik ini didukung oleh tiga unit komponen utama, yaitu:

a.    Unit Tenaga, berfungsi sebagai sumber tenaga dengan liquid  minyak hidrolik. Pada sistem ini, unit tenaga terdiri atas:

·      Penggerak mula yang berupa motor listrik atau motor bakar

·      Pompa hidrolik, putaran dari poros penggerak mula memutar pompa hidrolik sehingga pompa hidrolik bekerja

·      Tangki hidrolik, berfungsi sebagai wadah atau penampang cairan hidrolik

·      Kelengkapan (accessories), seperti : pressure gauge, gelas penduga, relief valve

a.    Unit Penggerak (Actuator), berfungsi untuk mengubah tenaga fluida menjadi tenaga mekanik. Hidrolik actuator dapat dibedakan menjadi  dua macam yaitu penggerak lurus (linier Actuator) : silinder hidrolik dan penggerak putar : motor hidrolik, rotary actuator.

b.    Unit Pengatur, berfungsi sebagai pengatur gerak sistem hidrolik.

Unit ini biasanya diwujudkan dalam bentuk katup atau valve yang macam-macamnya akan dibahas berikut ini.

1)   Katup Pengarah (Directional Control Valve = DCV)

Katup (Valve) adalah suatu alat yang menerima perintah dari luar untuk melepas, menghentikan atau mengarahkan fluida yang melalui katup tersebut. Contoh jenis katup pengarah: Katup 4/3 Penggerak lever, Katup pengarah dengan piring putar, katup dengan pegas bias.

2)   Macam-macam Katup Pengarah Khusus

(a) Check Valve adalah katup satu arah, berfungsi sebagai pengarah aliran dan juga sebagai pressure control (pengontrol tekanan)

(b) Pilot Operated Check Valve, Katup ini dirancang untuk aliran cairan hidrolik yang dapat mengalir bebas pada satu arah dan menutup pada arah lawannya, kecuali ada tekanan cairan yang dapat membukanya.

(c) Katup Pengatur Tekanan, Tekanan cairan hidrolik diatur untuk berbagai tujuan misalnya untuk membatasi tekanan operasional dalam sistem hidrolik, untuk mengatur tekanan agar penggerak hidrolik dapat bekerja secara berurutan, untuk mengurangi tekanan yang mengalir dalam saluran tertentu menjadi kecil.

3)   Macam-macam Katup pengatur tekanan adalah:

(a) Relief Valve, digunakan untuk mengatur tekanan yang bekerja pada sistem dan juga mencegah terjadinya beban lebih atau tekanan yang melebihi kemampuan rangkaian hidrolik.

(b) Sequence Valve, berfungsi untuk mengatur tekanan untuk mengurutkan pekerjaan yaitu menggerakkan silinder hidrolik yang satu kemudian baru yang lain.

(c) Pressure reducing valve, berfungsi untuk menurunkan tekanan fluida yang mengalir pada saluran kerja karena penggerak yang akan menerimanya didesain dengan tekanan yang lebih rendah.

(d) Flow Control Valve, katup ini digunakan untuk mengatur volume aliran yang berarti mengatur kecepatan gerak actuator (piston).

Fungsi katup ini adalah sebagai berikut:

·      Untuk membatasi kecepatan maksimum gerakan piston atau motor hidrolik

·      Untuk membatasi daya yang bekerja pada sistem

·      Untuk menyeimbangkan aliran yang mengalir pada cabang-cabang rangkaian.

Macam-macam dari Flow Control Valve :

·      Fixed flow control yaitu: apabila pengaturan aliran tidak dapat berubah-ubah yaitu melalui fixed orifice.

·      Variable flow control  yaitu apabila pengaturan aliran dapat berubah-ubah sesuai dengan keperluan

·      Flow control yang dilengkapi dengan check valve

·      Flow control yang dilengkapi dengan relief valve guna menyeimbangkan tekanan

5.    Klasifikasi pompa

a.    Non Positive Displacement pump : mempunyai penyekat antara lubang masuk/inlet port dan lubang keluar/out port, sehingga cairan dapat mengalir di dalam pompa apabila ada tekanan.

Contoh : Pompa air termasuk disebut juga tipe non positive diplasement.

b.    Positive diplacement pump : Memiliki lubang masuk/inlet port dan lubang keluar/outlet port yang di sekat di dalam pompa. Sehingga pompa jenis ini dapat bekerja dengan tekanan yang sangat tinggi dan harus di proteksi terhadap tekanan yang berlebihan dengan menggunakan pressure relief valve.

Contoh : Pompa hidrolik alat-alat berat

c.    Fixed displacement pump : mempunyai sebuah ruang pompa dengan volume tetap (fixed volume pumping chamber) Out putnya hanya bisa diubah dengan cara merubah kecepatan kerja (drive speed ).

d.   Variable displacement pump : mempunyai ruang pompa dengan volume bervariasi, outputnya dapat diubah dengan cara merubah displacement atau drive speed, fixed displacement pump maupun variable pump dipakai pada alat-alat pemindah tanah.

6.    Aplikasi prinsip pompa hidrolik dalam kehidupan sehari-hari.

Aplikasi hukum pascal yang sangat terkenal adalah yang terdapat pada alat pengangkatan Hidrolik atau yang banyak dikenal dengan istilah Dongkrak Hidrolik. Setiap benda yang menggunakan istilah Hidrolik biasanya merupakan aplikasi dari hukum pascal. Contahnya Dongkrak hidrolik. Dongkrak hidrolik sering digunakan untuk mengangkat berat seperti saat harus mengganti ban mobil. Prinsip kerjanya seperti gambar berikut.

Dua buah bejana seperti gambar (1.4), bejana I diisi satu jenis zat cair, sedangkan bejana II diisi dua jenis zat cair. Pada bejana I permukaan air pada kedua kaki tabung sama tinggi, sedangkan pada bejana II permukaan zat cair pada kedua kaki tabung tingginya berbeda. Tinggi permukaan pada bejana II masing-masing h₁ dan h₂ diukur dari bidang yang melalui persentuhan kedua zat cair AB. Setiap titik pada bidang tersebut mempunyai tekanan yang sama (P_A = P_B).

Dengan mengingat hukum Pascal dan tekanan Hidrostatis, akan didapatkan hubungan ketinggian h_A dan h_B sebagai berikut:

Keterangan:
ρ_A = massa jenis fluida A
ρ_B = massa jenis fluida B
h_A = tinggi fluida A dari bidang acuan
h_B = tinggi fluida B dari bidang acuan.

BAB III

RANCANGAN PERCOBAAN

A.  Alat dan Bahan

1.    Tabung suntikan berdiameter besar : 1 buah.

2.    Tabung suntikan berdiameter kecil : 1 buah.

3.    Selang berdiameter kecil

4.    Papan brukuran kecil : 2 buah.

5.    Sabuk pengikat pipa : 4 buah.

6.    Sabuk pengikat kabel : 1 buah

7.    Air secukupnya.

B.  Cara kerja

1      Menyiapkan alat dan bahan seperti gambar berikut:

 

2      Menyambungkan suntikan berdiameter besar dengan suntikan berdiameter kecil menggunakan selang.

3      Mengisi selang dan suntikan kecil dengan air sampai penuh.

4      Memasang suntikan besar yang tidak berisi air pada ujung selang yang sudah terisi air.

5      Mendorong suntikan kecil dan merasakan tekanan dan perubahan yang terjadi.

6      Mendorong suntikan besar dan merasakan tekanan dan perubahan yang terjadi.

7      Membandingkan perbedaan antara tekanan pada suntikan kecil dengan suntikan besar.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil

1.    Tabel hasil pengamatan

NO	Yang di berikan gaya (F)	Yang menerima gaya (F)	Hasil tekanan (P)
1	Suntikan kecil (A)	Suntikan besar (A)	Tekanan yang diberikan sama dengan tekanan yang diterima. P1 = P2 dan terasa lebih ringan tapi ketinggian air di suntikan  yang menerima gaya lebih pendek dari yang memberikan gaya.
2	Suntikan besar (A)	Suntikan kecil (A)	Tekanan yang diberikan sama dengan tekanan yang diterima. P1 = P2 dan terasa lebih berat tapi ketinggian air di suntikan yang menerima gaya lebih tinggi dari yang memberikan gaya.

2.    Gambar hasil percobaan

a.    Ketika suntikan kecil di tekan (diberi gaya) maka tekanannya terasa ringan dan ketinggian air di suntikan besar tidak sampai memenuhi panjangnya.

b.    Ketika suntikan besar di tekan (diberi gaya) maka tekanannya terasa agak berat dan ketinggian air pada suntikan kecil memenuhi panjangnya.

B.     Pembahasan

Miniature pompa hidrolik merupakan alat peraga praktikum pada mata pelajaran fisika. Alat ini digunakan untuk menjelaskan secara kualitatif prinsip dari hukum pascal. Cara pembuatan alat ini sangat mudah dan murah, yaitu cukup dengan menggunakan alat dan bahan yang sederhana seperti selang kecil, suntikan berdiameter besar dan kecil, dua buah potongan papan dan air. Dengan alat dan bahan yang sederhana ini kemudian rangkai  alat dan bahan tersebut dengan cara menyambungkan suntikan kecil dan besar dengan menggunakan selang, lalu ikat kedua suntikan dan selang pada papan yang sudah disambungkan dengan papan lainnya dengan tegak lurus. Untuk lebih jelasnya seperti gambar berikut:

Setelah rangkaian sudah siap, maka untuk melakukan praktikum yaitu dengan cara mengisi selang dengan air sampai penuh dan mengisi suntikan kecil sampai penuh lalu sambungkan suntikan kecil dengan selang. Setelah itu masukkan suntikan besar yang belum terisi ari ke ujung selang yang sudah terisi air. Sekarang antara suntikan kecil dengan suntikan besar sudah tersambung dengan selang yang sudah terisi air. Untuk percobaan pertama, mendorong suntikan kecil dan percobaan kedua mendorong suntikan besar. Pada saat mendorong suntikan kecil, air mengalir ke suntikan besar sehingga poston pada suntikan besar naik. Ketinggian air di suntikan besar tidak bisa memenuhi panjangnya suntikan dan terasa ringan saat mendorong suntikan kecil. Kemudian pada percobaan kedua yaitu mendorong suntikan besar, air juga mengalir ke suntikan kecil dan ketinggian ari di suntikan kecil sampai memenuhi panjang suntikan dan pada saat mendorong suntikan besar terasa sedikit berat dibandingkan dengan mendorong suntikan kecil.

Miniature pompa hidrolik ini dibuat untuk menjelaskan secara kualitatif prinsip dari hukum pascal. Prinsip ini membahas tentang tekanan. Jadi dalam hukum pascal ini juga berkaitan dengan bejana berhubungan. Untuk memahami konsep tekanan, prisnsip bejana berhubungan dan hukum pascal, maka sangat tepat sekali miniatur pompa hidrolik dibuat untuk mengilustrasikan konsep itu.

Tekanan atau biasa dilambangkan (P) adalah sebuah satuan fisika yang digunakan untuk menyatakan gaya (F) yang dikeluarkan persatuan luas (A). secara matematis dirumuskan  . Biasanya tekanan ini digunakan untuk mengukur kekuatan suatu cairan atau gas. Untuk pompa hidrolik, tekanan ini digunakan untuk mengukur kekuatan cairan. Semakin tinggi tekanan dalam suatu tempat dengan isi (volume) yang sama, maka suhu akan semakin naik. Itulah hubungan tekanan dengan suhu. Alat peraga miniature pompa hidrolik ini menggunakan dua buah suntikan yang berdiameter besar dan kecil yang dihubungkan dengan seutas selang kecil. Artinya bahwa pompa hidrolik ini menggunakan prinsip bejana berhubungan, bunyi hukum bejana berhubungan adalah “bila bejana-bejana berhubungan di isi dengan zat cair yang sama dan berada dalam keadaan seimbang maka permukaan zat cair pada bejana-bejana terletak pada sebuah bidang datar”. Hukum bejana berhubungan ini membahas mengenai zat cair sejenis dalam sebuah bejana yang berhubungan. Tepat sekali dengan alat peraga yang dibuat ini (miniature pompa hidrolik) yaitu mengguanakan zat cair yang sejenis, hanya menggunakan air saja sebagai bahan.

Pompa hidrolik tidak lepas dari konsep tekanan. Ada hal menarik pada pompa hidrolik untuk dianalisis yaitu pada luas penampang tabung yang berbeda, ternyata ketika diberikan tekanan maka antara tabung yang kecil dengan yang besar akan memiliki tekanan total yang sama. Inilah yang kemudian disebut dengan hukum utama hidrostatis yaitu berhubungan dengan fluida yang homogen dan tekanan total yang sama pada luas penampang yang berbeda. Untuk menjelaskan sistim kerja pompa hidrolik ini digunakan prinsip hukum utama hidrostatis dan juga hukum pascal, hukum pascal berbunyi “tekanan yang diberikan pada suatu zat cair dalam suatu wadah akan diteruskan ke segala arah dan sama besar”. Jelaslah bahwa antara hukum utama hidrostatis dengna hukum pascal tidak jauh beda, menjelaskan tentang kesamaan tekanan antara luas penampang yang berbeda satu dengan lainnya.

Di kehidupan sehari-hari penerapan konsep hukum pascal, dalam hal ini adalah pompa hidrolik sudah banyak sekali membantu meringantkan kerja manusia khususnya dalam bidang gerak. Inovasi yang sudah dibuat oleh manusia dengan konsep pompa hidrolik adalah adanya dongkrak hidrolik yang mengangkat mobil-mobil besar pada bengkel mobil. Kemudian di bidang pembangunan ada mobil penggali tananh (mobil sekop). Itu menggunakan prinsip kerja pompa hidrolik, karena dibagian atas sekop mobil itu terdapat pompa besar yang menggunakan pelumas sebagai cairannya. Di bidang pertanian misalnya, digunakan juga prisnsip pompa hidrolik ketika musim kering tiba dan hanya terdapat sedikit air. Kekurangan air ini bisa digunakan pompa hidrolik untuk memompa air dengan cara otomatis. Karena tenaga yang memompa air berasal dari air itu sendiri. Inilah beberapa contoh penerapan konsep hukum pascal atau lebih khususnya aplikasi dari pompa hidrolik. Jadi miniature pompa hidrolik dapat membantu siswa untuk memahami konsep hukum pascal secara kulitatif sehingga dengan pemahaman ini akan ada inovasi – inovasi untuk membuat alat berat yang dapat membantu aktivitas manusia.

BAB V

PENUTUP

A.  Kesimpulan

a.    Miniature pompa hidrolik adalah sebuah alat yang dibuat untuk menjelaskan secara kualitatif prinsip hukum pascal. Cara pembuatannya adalah dengan merangkai suntikan kecil dan suntikan besar yang dihubungkan dengan selang kecil. Kemudian mengisi selang dan suntikan kecil dengan air sampai penuh, lalu mengikat kedua suntikan dan juga selang pada papan yang sudah dirangkai menjadi tegak lurus. Cara kerja alat ini dengan cara mendorong suntikan kecil dan besar secara bergiliran dan merasakan besar tekanan yang terjadi. Ternyata hasilnya adalah ketika suntikan kecil di dorong tekanannya kecil dan ketika suntikan besar di dorong tekanannya lebih besar.

b.    Tekanan (P) adalah sebuah satuan fisika yang digunakan untuk untuk menyatakan banyaknya gaya (F) persatuan luas (A). Secara matematis dapat ditulis   .

c.    Hukum bejana berhubungan berbunyi “bila bejana-bejana berhubungan di isi dengan zat cair yang sama dan berada dalam keadaan seimbang maka permukaan zat cair pada bejana-bejana terletak pada sebuah bidang datar”.

d.   Hukum utama hidrostatis berbunyi “semua titik yang berada pada bidang datar yang sama dalam fluida homogeny, memiliki tekanan total yang sama”.

e.    Hukum pascal berbunyi “tekanan yang diberikan pada suatu zat cair dalam suatu wadah, akan diteruskan ke segala arah dan sama besar”. Maka dengan menggunakan alat peraga praktikum fisika yaitu miniature pompa hidrolik, dapat dijelaskan konsep hukum pascal. Terlihat jelas bahwa ketika salah satu suntikan di tekan maka tekanan itu akan diteruskan oleh air yang ada pada selang ke suntikan lainnya.

f.     System hidrolik adalah teknologi yang memanfaatkan zat cair, biasanya oli untuk melakukan suatu gerakan segaris atau putaran.

g.    Penerapan konsep pompa hidrolik dalam kehidupan sehari-hari contohnya adalah dongkrak hidrolik, mobil penggali tanah, pompa penyiram tanah pertanian, dan lain sebagainya.

B.  Saran

Alat peraga praktikum fisika (miniature pompa hidrolik) ini cukup bagus untuk menambah pemahaman siswa untuk menjelaskan konsep hukum pascal secara kualitatif, tapi alat ini masih ada kekurangannya yaitu tidak bisa menjelaskan konsep tekanan secara kuantitatif yaitu dengan menerapkan rumus-rumus tekanan. Diharapkan kedepannya untuk membuat pengembangan lagi mengenai alat ini yaitu dapat menjelaskan konsep hukum pascal baik secara kualitatif maupun secara kuantitatif.