“Pernahkah kamu memperhatikan mesin hidrolik pada tempat pencucian mobil? Mesin tersebut digunakan untuk memudahkan pencuci mobil untuk membersihkan mobil bagian bawah. Kalau diperhatikan keren ya, terdapat satu pilar kecil yang mampu mengangkat mobil yang memiliki berat mencapai 1 ton atau 1000 kg. Bagaimana mesin ini dapat bekerja?” “Ayo… kita cari tahu bersama.”
“Tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar.”
Blaise Pascal
Dongkrak hidrolik terdiri atas dua tabung utama yang saling berhubungan dan memiliki diameter berbeda ukuran. Masing-masing tabung ini ditutup dan kemudian diisi dengan fluida. Saat gaya diberikan pada tabung berdiameter lebih kecil, maka tekanan akan disebar secara merata ke segala arah, termasuk ke tempat diletakkannya mobil. Fluida tersbeut memberikan gaya dorong terhadap tabung berdiameter besar sehingga menimbulkan kekuatan untuk mengangkat mobil.
Cara kerja ini memang sangat memudahkan para mekanik untuk mencuci, memperbaiki maupun mengganti komponen kendaraan khususnya mobil. Dongkrak hidrolik umumnya juga bisa digunakan pada industri perkapalan, pabrik besar, pembangunan jembatan, dan lainnya. Dongkrak hidrolik ini dapat digunakan untuk membantu mengangkat benda berat agar lebih menghemat tenaga manusia.
Apakah kamu pernah mencermati, penerapan Hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari? Selain dongkrak hidrolik yang sudah dijelaskan sebelumnya, masih ada rem hidrolik dan kempa.
Tekanan pada pembuluh darah merupakan tekanan yang berada pada ruang tertutup. Ketika jantung memompa darah, darah akan mendapatkan dorongan sehingga mengalir melalui pembuluh darah. Dorongan lebih lanjut dilakukan oleh darah pada dinding pembuluh darah. Inilah yang disebut tekanan darah. Pengukuran tekanan darah menggunakan tensimeter dilakukan melalui pembuluh nadi (arteri) besar. Tekanan darah normal berkisar antara 120/80 mmHg.
“Apakah kamu pernah menikmati pemandangan dengan balon udara? Atau ingin mencoba? Di Indonesia ada tempat wisatanya lho… Terletak di Ciwidey Bandung, Taman Mini Indonesia Indah (TMII) Jakarta, Nglegok Blitar, di Hot Air Balloon Bali, dan lain-lain. Kira-kira kamu tahu gak kenapa balon udara sebesar itu bisa terbang? Ayo kita cari tahu bersama”
Balon udara dapat terbang karena massa jenis total dari balon udara lebih rendah daripada massa jenis udara di sekitarnya. Massa jenis balon udara dikendalikan oleh perubahan temperatur pada udara dalam balon. Seorang pilot mengontrol temperatur udara dalam balon dengan menggunakan pembakar yang ada di bawah lubang balon. Ketika bara api dari pembakar memanaskan udara dalam balon, berat balon menjadi lebih kecil dari gaya ke atas sehingga balon akan bergerak ke atas (perlu diingat bahwa udara panas lebih ringan daripada udara dingin). Jika ingin turun, pemanasan balon dikurangi atau dihentikan sehingga suhu udara dalam balon menurun. Gaya ke atas pada balon udara sama dengan udara dingin yang dipindahkan balon tersebut (Hukum Archimedes).
Pada keadaan setimbang, gaya-gaya yang bekerja pada balon udara memenuhi persamaan:
Pada hukum Archimedes, kita telah mengenal persamaan gaya ke atas, pada balon udara dapat ditentukan dengan persamaan berikut.
Massa beban yang dapat diangkat oleh balon udara dapat dirumuskan dengan persamaan berikut.
“Kira-kira alat apa saja ya yang digunakan untuk mengukur tekanan udara (gas) pada ruang tertutup?”
Manometer raksa ini berbentuk huruf U yang kedua ujungnya terbuka. Sesuai dengan namanya, salah satu ujung tabung selalu dihubungkan dengan udara luar supaya tekanannya sama dengan tekanan atmosfer (terbuka). Sementara ujung lainnya dihubungkan dengan ruangan yang akan diukur tekanannya. Tekanan gas dapat dihitung dengan rumus berikut.
Manometer raksa tertutup memiliki salah satu ujung dari tabungnya yang ditutup. Prinsip kerjanya sama dengan manometer raksa terbuka. Tekanan gas dapat dihitung dengan rumus berikut.
Manometer yang satu ini terbuat dari logam dan digunakan untuk mengukur tekanan udara (berupa uap) yang sangat tinggi. Seperti uap pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) dan memeriksa tekanan udara dalam ban kendaraan. Untuk mengetahui nilai tekanan gas pada manometer ini tidak perlu menggunakan rumus lho. Cukup dengan memperhatikan jarum yang ditunjukkan oleh manometer Bourdon yang menunjukkan nilai tekanan udara dari uap tersebut.
“Konsep tekanan dalam kehidupan sehari-hari tidak hanya terdapat pada benda tak hidup disekitar kita lho. Tahukah kamu jika konsep tekanan juga terdapat pada proses pernapasan dan peredaran darah manusia? lalu tahukah kamu bahwa konsep tekanan juga ada pada pengangkutan air dan pengangkutan nutrisi pada tumbuhan? Ayo kita cari tahu bersama”
Saat menarik napas (inspirasi) mengalami ciri-ciri:
Saat mengeluarkan napas (ekspirasi) mengalami ciri-ciri:
Prinsip tekanan gas juga ada pada diri kita lho, pada sistem pernapasan dan sistem peredaran darah manusia misalnya. Di dalam paru-paru, tepatnya di alveolus terjadi pertukaran antara oksigen dan karbondioksida. Setiap menit paru-paru dapat menyerap sekitar 250 mL oksigen (O2) dan mengeluarkan 200 mL karbon dioksida (CO2). Proses pertukaran oksigen dan karbon dioksida terjadi secara difusi. Artinya, proses perpindahan zat terlarut dari daerah yang memiliki konsentrasi dan tekanan parsial tinggi ke daerah yang memiliki konsentrasi dan tekanan parsial yang rendah. Tekanan parsial adalah tekanan yan diberikan oleh gas tertentu dalam campuran gas tersbeut. Tekanan parsial pada proses pernapasan ini adalah oksigen dan karbon dioksida di dalam darah. Coba cermati gambar difusi gas pada proses pernapasan dan sirkulasi darah berikut!
Pada sistem peredaran darah, tekanan parsial oksigen (PO2) dan tekanan parsial karbon dioksida (PCO2) bervariasi pada setiap organ. Darah yang masuk ke paru-paru melalui arteri pulmonalis memiliki (PO2) lebih rendah daripada udara di dalam alveoli, namun memiliki (PCO2) yang lebih tinggi daripada udara di dalam alveoli. Alveoli adalah istilah jamak dari alveolus. Pada saat darah memasuki kapiler alveoli, CO2 yang terkandung dalam darah berdifusi menuju alveoli dan O2 yang terkandung dalam udara di alveoli berdifusi ke dalam darah. Akibatnya, tekanan parsial oksigen dalam darah menjadi naik (banyak mengandung oksigen) dan tekanan parsial karbon dioksida dalam darah menjadi turun (sedikit mengandung karbondioksida).
Darah selanjutnya menuju jantung untuk dipompa ke seluruh bagian tubuh. Saat darah tiba di jaringan tubuh, kandungan karbon dioksida dalam jaringan tubuh lebih besar daripada kandungan karbon dioksida di dalam darah, sehingga karbon dioksida dalam jaringan tubuh mengalami difusi ke dalam darah. Setelah melepas oksigen dan membawa karbon dioksida dari jaringan tubuh, darah kembali menuju jantung dan dipompa lagi ke paru-paru.
Tahukah kamu bahwa gelas berisi air dan udara yang ditutup dengan kertas HVS kemudian dibalik air di dalam gelas tersebut tidak tumpah? Ketika gas yang berisi air ditutup menggunakan kertas HVS kemudian dibalik, ternyata kertas HVS dapat menahan air yang ada di dalam gelas. Hal ini terjadi karena HVS mendapat tekanan dari udara luar yang besarnya lebih besar daripada tekanan air di dalam gelas.
Nilai tekanan udara digunakan untuk meramalkan cuaca suatu daerah. Jika nilai tekanan udara suatu daerah jauh dari tekanan normal, maka dapat diramalkan di daerah tersebut akan terjadi bencana. Tekanan udara normal adalah 760 mmHg.
“Tahukan kamu bahwa tekanan pada pembuluh darah memiliki prinsip kerja seperti Hukum Pascal? Kok bisa?”
Pada saat jantung memompa darah, darah akan mendapatkan dorongan sehingga mengalir melalui pembuluh darah. Saat mengalir dalam pembuluh darah, darah memberikan dorongan pada dinding pembuluh darah yang disebut dengan tekanan darah. Agar tekanan darah tetap terjaga, maka pembuluh darah harus diisi penuh oleh darah. Bila terjadi kehilangan darah akibat kecelakaan atau penyakit, tekanan darah dapat hilang, sehingga darah tidak dapat mengalir menuju sel-sel di seluruh tubuh. Akibatnya, sel-sel tubuh akan mati karena tidak mendapatkan pasokan oksigen dan nutrisi. Sesuai dengan bunyi hukum Pascal, tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Oleh karena itu tekanan darah yang berada pada bagian aorta, akan sama dengan tekanan yang ada pada arteri atau pembuluh nadi yang ada di lengan atas atau di bagian tubuh yang lainnya.
“Tahukah kamu, bahwa tumbuhan memiliki jaringan yang bertugas khusus untuk mengangkut nutrisi pada tumbuhan? kira- kira apa ya namanya? dan bagaimana proses pengangkutan air dan nutrisi pada tumbuhan?” Xilem adalah jaringan pengangkut yang bertugas untuk mengangkut air dan mineral dari akar menuju bagian batang dan daun. Floem adalah jaringan pengangkut yang bertugas untuk mengangkut dari daun menuju seluruh bagian tumbuhan.
Proses pengangkutan air pada tumbuhan secara berurutan melalui tahapan berikut (Champbell, 2008).
Naiknya air dari akar ke bagian tumbuhan yang lebih tinggi disebabkan oleh beberapa faktor yaitu tekanan akar, kapilaritas batang, dan daya isap daun.
Proses pengangkutan nutrisi pada tumbuhan secara berurutan melalui tahapan berikut.