DISKRISI ALAT PERAGA Dongkrak Hidrolik [PDF]

Citation preview

DESKRIPSI ALAT PERAGA FISIKA SMA KELAS/ SEMESTER



: XI IPA/ 1



NAMA ALAT PERAGA



: DONGKRAK HIDROLIK



MATERI



: FLUIDA STATIS (PENERAPAN HUKUM PASCAL)



PENYUSUN



: Dra. TITI ALISA LESTARI



A. DESKRIPSI ALAT PERAGA Alat peraga ini berupa percobaan Hukum Pascal dengan alat Dongkrak Hidrolik. Alat ini berfungsi untuk mempermudah siswa dalam memahami konsep fluida statis dalam penerapan hukum Pascal. Pembelajaran ini dilakukan dengan cara demonstrasi untuk menunjukkan bagaimana cara kerja dongkrak hidrolik pada penerapan Hukum Pascal. Setiap demonstrasi siswa mengamati fluida dalam ruang tertutup di beri tekanan tersebut akan diteruskan ke semua arah secara merata dan sama besar. Dengan data tersebut siswa diharapkan dapat menentukan tekanan yang dilakukan benda cair akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. (Keterangan lebih detail dijelaskan dalam skenario). B. LATAR BELAKANG Hidrolik merupakan cabang dari ilmu yang meneliti arus zat cair yang melalui pipa-pipa dan pembuluh-pembuluh tertutup. Kata Hidrolika berasal dari kata hudor (bahasa Yunani) yang berarti air. Didalam tehnik hidrolika berarti: penggerakan, pengaturan, pengendalian dimana berbagai gerakan yang kita dengan bantuan tekanan suatu zat cair Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak dapat lepas dari berbagai alat-alat bantu yang mempermudah pekerjaan kita. Akan tetapi kita sering tidak menyadari apa prinsip dasar dari berbagai alat yang kita gunakan tersebut, padahal hampir setiap hari kita menggunakan alat-alat tersebut. Seperti dongkrak hidrolik, rem



1



hidrolik dan lainnya yang pada dasarnya menggunakan prinsip kerja Hukum Pascal. Hukum pascal berbunyi “tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama besar (sama rata)”. Dongkrak hidrolik yang menggunakan prinsip hukum pascal ini sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia, kita dapat mengangkat benda yang berat dengan tenaga yang ringan. Hal tersebut tentu sangat membantu kita. Bayangkan jika kita harus mengangkat benda berat seperti mobil dengan tenaga kita sendiri tentu akan sangat menyulitkan dan membutuhkan banyak tenaga. Bagaimana cara kerja dongkrak hidrolik, sehingga bisa mengangkat benda yang berat? Untuk itu kita harus mengetahui bagaimana hukum pascal dapat bekerja pada dongkrak hidrolik atau pengaplikasian hukum pascal pada alat tersebut. Setelah melakukan demonstrasi siswa diharapkan mampu menjelaskan dan memahami apa yang dimaksud dengan hukum Pascal serta mampu menggunakan prinsip hukum pascal dengan menggunakan Dongkrak hidrolik C. TUJUAN 1) Mengetahui cara pembuatan dan cara kerja miniatur pompa hidrolik 2) Menjelaskan konsep Hukum Pascal dengan miniatur pompa hidrolik. D. MANFAAT 1) Menjadi konsep dasar membuat alat berat seperti dongkrak hidrolik, mobil pengangkat alat berat. 2) Sebagai acuan untuk menganalisis konsep tentang Hukum Pascal E. ALAT DAN BAHAN 1. Alat dan Bahan a. Bekas stik es krim 14 batang b. 2 tabung suntikan tinta printer bekas ukuran sedang c. Selang plastik kurang lebih 30 cm d. Kawat dengan diameter kecil kurang lebih 3 m e. Lem kayu f. Pisau cutter g. Jarum dari suntikan primer h. Jarum pentul i. Kertas kardus bekas



2



2. Langkah-Langkah a. Masukkan selang pada ujung tabung suntikan, pastikan tertempel rapat dan tidak ada celah.



b. Isi tabung suntikan dengan air sampai penuh. Agar lebih menarik, air bisa diberi variasi warna.



c. Masukkan ujung selang yang lain dengan ujung suntikan printer yang lainnya. d. Lubangi 12 stik es krim menggunakan jarum di bagian tengah dan kedua ujungnya. Ingat jarak antarlubang harus sama, sementara dua stik yang lain dibuat lubang memanjang di kedua ujungnya.



3



e. Satukan stik es krim dengan menggunakan jarum pentul seperti pada gambar. Buatlah dua susunan stik.



f. Hubungkan bagian bawah dari dua buah susunan stik dengan menggunakan bambu bekas tusuk sate atau sejenisnya.



g. Ikatkan ujung tusuk sate yang satu pada kertas kardus sementara tusuk lain diikatkan pada suntikan. Agar suntikkan tidak bergerak saat ditekan, ikatkan badan suntikkan pada sterofoam atau kertas kardus menggunakan kawat. h. Tempelkan potongan kardus pada ujung tumpukan stik menggunakan lem.



4



i. Hasil jadinya seperti ini



F. CARA KERJA DONGKRAK HIDROLIK Cara kerja dasar di balik setiap sistem hidrolik sangat sederhana: Tenaga yang diterapkan pada satu titik ditransmisikan ke titik lain yang menggunakan cairan yang dimampatkan. Cairan yang digunakan hampir semuanya berupa minyak. Tenaga yang dialirkan akan dilipat gandakan. Sistem hidrolik sederhana terdiri dari dua piston dan pipa berisi minyak yang menghubungkan kedua piston.Dua piston dalam dua silinder dipenuhi dengan minyak dan terhubung satu sama lain dengan pipa yang diisi minyak. Jika gaya diterapkan ke bawah pada salah satu piston, maka tenaga akan diteruskan ke piston kedua melalui minyak di dalam pipa. Karena minyak termampatkan akan membuat efisiensi sangat baik, hampir semua tenaga akan disalurkan ke piston kedua. Hal yang menarik mengenai sistem hidrolik adalah bahwa pipa yang menghubungkan dua silinder dapat memiliki panjang dan bentuk yang bervariasi, sehingga memungkinkan untuk merancang jalur pipa melalui segala macam rintangan yang memisahkan dua piston tersebut.



5



G. LANDASAN TEORI Dongkrak Hidrolik (Alat Pencuci Mobil) 1. Fenomena Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak dapat lepas dari berbagai alat-alat bantu yang mempermudah pekerjaan kita. Akan tetapi kita sering tidak menyadari apa prinsip dasar dari berbagai alat yang kita gunakan tersebut, padahal hampir setiap hari kita menggunakan alat-alat tersebut. Seperti dongkrak hidrolik, rem hidrolik dan lainnya yang pada dasarnya menggunakan prinsip kerja Hukum Pascal. Hukum pascal berbunyi “tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama besar (sama rata)”. Dongkrak hidrolik yang menggunakan prinsip hukum pascal ini sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia, kita dapat mengangkat benda yang berat dengan tenaga yang ringan. Hal tersebut tentu sangat membantu kita. Bayangkan jika kita harus mengangkat benda berat seperti mobil dengan tenaga kita sendiri tentu akan sangat menyulitkan dan membutuhkan banyak tenaga. Bagaimana cara kerja dongkrak hidrolik sehingga bisa mengangkat benda yang berat? Untuk itu kita harus mengetahui bagaimana hukum pascal dapat bekerja pada dongkrak hidrolik atau pengaplikasian hukum pascal pada alat tersebut. 2. Prinsip kerja sistem hidrolik Hal lain yang menarik tentang sistem hidrolik adalah sangat mudah untuk menambah kekuatan perkalian (atau divisi) sistem. Dalam sistem hidrolik, kunci utamanya adalah mengubah ukuran satu piston dan silinder relatif terhadap yang lain, sehingga piston lain ukurannya lebih besar dan menghasilkan tenaga yang lebih kuat pula. Perkalian Hidrolik. Untuk menentukan faktor perkalian, dimulai dengan melihat ukuran piston. Pada dasarnya cukup sederhana. Ambil saja contoh terdapat dua piston X dan Y. Piston Y memiliki area permukaan 10 kali lebih besar daripada piston X. Ketika kekuatan diterapkan pada piston X akan menggerakkan piston Y sebesar 10 unit untuk setiap satu unit gerakan piston X, dan tenaga yang dihasilkan berlipat ganda hingga 10 kali pada piston Y.



6



Rem di mobil Anda adalah contoh lain dari implementasi sistem hidrolik. Ketika Anda menekan pedal rem di mobil Anda, sistem akan mendorong piston dalam master rem silinder. Empat piston, satu di setiap roda yang menekan bantalan rem untuk menghentikan mobil. Sangat penting untuk memastikan bahwa sistem hidrolik bebas dari gelembung udara. Jika ada gelembung udara dalam sistem hidrolik, gaya yang diberikan ke piston biasanya akan mengompresi udara dalam gelembung terlebih dulu daripada menggerakkan piston kedua, sehingga sangat berpengaruh besar pada efisiensi sistem hidrolik. 3. Penerapan Dongkrak Hidrolik dalam Kehidupan Sehari-hari 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



7



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.



Dengan mengetahui gaya berat mobil maka dapat dihitung gaya minimal yang diberikan pada pompa hidrolik untuk mengangkat mobil tersebut. Semakin besar gaya berat mobil yang diangkat maka semakin besar luas permukaan keluaran (A2) dari dongkrak hidrolik. Minimal gaya keluaran (F2) yang dihasilkan oleh dongkrak hidrolik harus lebih besar/ sama dengan gaya berat benda yang diangkat.  Tekanan ini menimbulkan gaya padaluas bidang tekan penghisap kedua (A2) sebesar F2 sehingga dapat dituliskan persamaan sebagai berikut:



Keterangan : F1 = besar gaya penghisap 1 (N) F2 = besar gaya penghisap 2 (N) A1 = Luas penampang penghisap 1 (cm2) A2 = Luas penampang penghisap 2 (cm2) Keadaan tersebut menunjukkan bahwa apabila gaya F1 yang kecil akan menimbulkan gaya F2 yang besar.



8



H. ANALISA DATA



:



Karena terdapat berbagai faktor maka dilakukan 5 kali percobaan untuk mendapatkan perbandingan yang lebih akurat



No



A1



A2



F1



F2



Perbandingan



Keterangan



1 2



1 cm 1 cm



2 cm 2 cm



5N 5N



5N 15 N



P1 > P2 P1 < P2



Terangkat Tidak Terangkat



3



1 cm



2 cm



10 N



30 N



P1 < P2



Tidak Terangkat



4



1 cm



2 cm



20 N



40 N



P1 = P2



Terangkat



5



1 cm



2 cm



30 N



15 N



P1 = P2



Terangkat



.







Apabila tekanan 1(P1) lebih kecil dari tekanan 2(P2) maka mobil tidak terangkat







Sedangkan,apabila tekanan 1(P1) lebih besar atau sama dengan dari tekanan 2(P2) maka mobil dapat terangkat



I. KESIMPULAN 1. Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung yang berhubungan yang memiliki diameter yang berbeda ukurannya.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 . 2.



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.



3.



Dengan mengetahui gaya berat mobil maka dapat dihitung gaya minimal yang diberikan pada pompa hidrolik untuk mengangkat mobil tersebut. Semakin besar gaya berat mobil yang diangkat maka semakin besar luas



9



permukaan keluaran (A2) dari dongkrak hidrolik. Minimal gaya keluaran (F2) yang dihasilkan oleh dongkrak hidrolik harus lebih besar/ sama dengan gaya berat benda yang diangkat.



10