Bank Soal Fisika SMA Hukum-Hukum Fluida Statik

Diketahui:

Luas penampang kecil A₁ = 20 cm² = 0,002 m²

Luas penampang besar A₂ = 40.000 cm² = 4 m²

Gaya pada penampang kecil F₁ = 7,5 N

Ditanya:

Massa mobil di penampang besar m = ?

Dijawab:

Mesin hidrolik pengangkat mobil merupakan salah satu aplikasi dari hukum Pascal. Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruangan tertutup diteruskan sama besar ke segala arah. Berdasarkan hukum Pascal, gaya yang kecil pada penampang kecil dapat menghasilkan gaya yang besar pada penampang besar dan dinyatakan dengan

$P_1=P_2$

$\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}$

sehingga, sesuai dengan hukum Pascal

$\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}$

$\frac{7,5}{0,002}=\frac{F_2}{4}$

$F_2=\frac{\left(7,5\right)\left(4\right)}{0,002}$

$F_2=\frac{30}{0,002}$

$F_2=15.000$ N

Untuk menetukan massa maksimum mobil, gaya yang dihasilkan dari gaya pada penampang kecil (F₂) adalah sama besar dengan gaya berat mobil. Gaya Berat adalah gaya yang bekerja pada benda akibat percepatan gravitasi bumi.

$w=mg$

Sesuai dengan hukum I Newton

$\Sigma F=0$

$F_2-w=0$

$F_2=w$

$F_2=mg$

$m=\frac{F_2}{g}$

$m=\frac{15.000}{10}$

$m=1.500$ kg

Jika mobil yang diletakkan pada penampang besar mesin hidrolik lebih besar dari 1.500 kg, maka mesin hidrolik tidak akan dapat mengangkat mobil naik dengan gaya 7,5 N dari penampang kecil. Jadi, massa maksimal mobil yang dapat diangkat pada penampang besar adalah 1.500 kg.