4. Sebuah mesin memiliki dua tabung piston seperti gambar berikut. F Az A р F p р llustrator: Arif Nursahid Luas penampang tabung piston kecil 20 cm² dan luas penañpang tabung piston besar 140 cm2. Jika tekanan pada mesin sebesar 7.500 Pa, besar gaya pada masing-masing piston adalah .... F F 15 N a. 105 N b. 15 N 210 N C. 150 N 1.050 N d. 150 KN 1.050 KN 

Pernahkah kamu mendengar istilah tabung piston seperti pada soal? Piston merupakan salah satu komponen mesin yang bentuknya seperti yang terlihat pada soal. Tabung piston ini bekerja menggunakan prinsip Hukum Pascal. Apakah kamu ingat bagaimana bunyi hukum Pascal? Yuk kita bahas dulu konsep Hukum Pascal.

Identifikasi Konsep

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada fluida (umumnya zat cair) pada ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama. Prinsip Hukum Pascal ini biasanya digunakan pada tabung piston seperti pada soal atau pompa hidrolik yang digunakan untuk mengangkat mobil pada pencucian mobil.

Menurut Hukum Pascal tekanan yang diberikan akan diteruskan sama besar ke segala arah, sehingga:

\(P_1=P_2\)

Ingat, tekanan merupakan gaya persatuan luas, sehingga persamaan Hukum Pascal dapat dituliskan sebagai

\(\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}\)

\(F_1\) = gaya pada luas penampang 1 (N)
\(F_2\) = gaya pada luas penampang 2 (N)
\(A_1\) = luas penampang 1 (\(\text m^2\))
\(A_2\) = luas penampang 2 (\(\text m^2\))

Pada soal diketahui:
luas penampang kecil 
\(A_1\) = \(20\ \text {cm}^2\) = \(20\times 10^{-4}\) \(\text m^2\)
luas penampang besar 
\(A_2\) = \(140\ \text {cm}^2\) = \(140\times 10^{-4}\) \(\text m^2\)
tekanan dalam mesin \(P\) = 7500 Pa 

Yang ditanyakan adalah gaya \(F_1\) dan \(F_2\)?

Dalam tabung piston tersebut, besar tekanan pada luas penampang 1 sama dengan tekanan pada luas penampang 2
\(P_1=P_2=P=7500\) Pa

Maka kita gunakan persamaan tekanan, 
\(P_1=\frac{F_1}{A_1}\)
\(F_1=P_1\times A_1\)
\(F_1=7500\times 20\times 10^{-4}\)
\(F_1=150000\times 10^{-4}\)
\(F_1=15\) N

\(P_2=\frac{F_2}{A_2}\)
\(F_2=P_2\times A_2\)
\(F_2=7500\times 140\times 10^{-4}\)
\(F_2=1050000\times 10^{-4}\)
\(F_2=105\) N

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Jadi besar gaya pada masing-masing piston adalah \(F_1\) = 15 N dan \(F_2\) = 105 N. Jawabannya adalah A. 