PRINSIP KERJA MOTOR BENSIN 4 TAK

PRINSIP KERJA MOTOR BENSIN 4 TAK Proses Kerja adalah keseluruhan langkah yang berurutan untuk terjadinya satu siklus kerja dari motor. Proses kerja ini terjadi berurutan dan berulang-ulang. Piston motor bergerak bolak balik dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) dan dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) pada langkah selanjutnya PRINSIP KERJA MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH Langkah Hisap Dalam langkah ini, campuran bahan bakar dan bensin di hisap ke dalam silinder.Katup hisap membuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak dari titik mati atas ( TMA ) ke titik mati bawah (TMB), menyebabkan ruang silinder menjadi vakum dan menyebabkan masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder yang disebabkan adanya tekanan udara luar. ( Sumber: New Step 1, hal 3 — 4) Langkah Kompresi Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan. Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), campuran yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya akan naik, sehingga akan mudah terbakar. Saat inilah percikan api dari busi terjadi . Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai titk mati atas ( TMA ). ( Sumber : New Step 1, hal 3 -4) Langkah Usaha Dalam langkah ini, mesin menghasilkan tenaga untuk menggerakkan kendaraan. Saat torak mencapai titik mati atas ( TMA ) pada saat langkah kompresi, busi memberikan loncatan bunga api pada campuran yang telah dikompresikan. Dengan adanya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin. Langkah Buang Dalam langkah ini, gas yang sudah terbakar, akan dibuang ke luar silinder. Katup buang membuka sedangkan katup hisap tertutup.Waktu torak bergarak dari titik mati bawah ( TMB ) ke titik mati atas ( TMA ), mendorong gas bekas keluar dari silinder. Pada saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap kedua katup akan membuka sedikit ( valve overlap ) yang berfungsi sebagai langkah pembilasan ( campuran udara dan bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran ). Ketika torak mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan langkah berikutnya, yaitu langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu siklus yang terdiri dari empat langkah yaitu, 1 langkah hisap, 1 langkah kompresi, 1 langkah usaha, 1 langkah buang yang merupakan dasar kerja dari pada mesin empat langkah. Pada motor empat langkah, proses kerja motor diselesaikan dalam empat langkah piston. Langkah pertama yaitu piston bergerak dari TMA ke TMB, disebut langkah pengisian. Langkah kedua yaitu piston bergerak dari TMB ke TMA disebut langkah kompresi. Langkah ketiga piston bergerak dari TMA ke TMB disebut langkah usaha. Pada langkah usaha in terjadilah proses pembakaran bahan bakar (campuran udara dan bahan bakar) didalam silinder motor / ruang pembakaran yang menghasilkan tenaga yang mendorong piston dariTMA keTMB. Langkah keempat yaitu piston bergerak dari TMB ke TMA disebut langkah pembuangan. Gas hasil pembakaran didorong oleh piston keluar silinder motor. Jadi pada motor empat langkah proses kerja mptor untuk menghasilkan satu langkah usaha (yang menghasilkan tenaga) diperlukan empat langkah piston. Empat langkah piston berarti sama dengan dua kali putaran poros engkol. Pada motor dua langkah proses kerja motornya untuk mendapatkan satu kali langkah usaha hanya diperlukan dau kali langkah piston. Motor dua langkah yang paling sederhana, pintu masuk atau lubang masuk dan lubang buang terletak berhadap-hadapan yaitu berada pada sisi bawah pada dinding silinder motor. Proses kerjanya adalah sebagai berikut. Piston berada TMB, kedua lubang (masuk dan buang) sama sama terbuka kemudian campuran udara dan bahan bakar dimasukkan kedalam silinder melalui lubang masuk. Gerakan piston dari TMB ke TMA, maka lubang masukakan tertutup dan tertutup pula lubang buang.maka terjadilah langkah kompresi. Pada akhir langkah kompresi ini terjadilah pembakaran gas bahan bakar. Dengan terjadinya pembakaran gas bahan bakar maka dihasilkan tenaga pembakaran yang mendorong piston ke bawah dari TMA ke TMB. Langkah usaha terakhir terjadilah pembuangan gas bekas begitu terbuka lubang buang. Sesudah itu terbuka pula lubang masuk sehingga terjadi pemasukkan gas baru sekaligus mendorong mendorong gas bekas keluar melalui lubang buang. Dengan demikian pada motor dua langkah proses motor untuk menghasilkan satu kali langkah usaha / pembakaran gas dalam silinder , hanya diperlukan dua langkah piston . dilihat dari putaran poros engkolnya diperlukan satu kali putaran poros engkol.

Read More

Sejarah Praktik Otomotif PTM

Sejarah Praktek Otomotif Mahasiswa PTM Program Studi Pendidikan Teknik Mesin merupakan salah satu program studi yang dimiliki oleh Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan (JPTK) Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret. Jurusan PTK FKIP Universitas Sebelas Maret berasal dari Fakultas Keguruan Teknik (FKT) IKIP Negeri Surakarta. IKIP Negeri Surakarta digabung dengan beberapa perguruan tinggi suasta di Surakarta menjadi Universitas Gabungan Surakarta (UGS). Selanjutnya Universitas Gabungan Surakarta diresmikan menjadi universitas negeri pada tanggal 11 Maret 1976 dengan Surat Keputusan Presiden Republik Indonesia No. 10 tahun 1976 tertanggal 8 Maret 1976 bernama Universitas Negeri Surakarta Sebelas Maret dan disingkat UNS. Universitas Sebelas Maret mempunyai sembilan fakultas, dua diantaranya adalah Fakultas Ilmu Pendidikan (FIP) dan Fakultas Keguruan (FKG). Pada tahun 1984 melalui Surat Keputusan Dirjen Dikti Nomor 39/DIKTI/1984, kedua Fakultas tersebut digabung menjadi satu, dan bernama Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret, selanjutnya disingkat FKIP UNS. Dengan digabungnya kedua Fakultas tersebut, jurusan-jurusan yang ada statusnya berubah menjadi program studi, sehingga program studi yang ada di FKIP UNS berjumlah 22. Ke-22 program studi tersebut dikelompokkan berdasarkan kedekatan jenis keilmuannya menjadi 6 kelompok atau jurusan. Salah satu dari 6 jurusan tersebut adalah jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan (JPTK), yang terdiri dari 2 program studi yaitu Program Studi Pendidikan Teknik Mesin (PTM) dan Program Studi Pendidikan Teknik Bangunan. Sejak tahun 1976/1977 kedua prodi tersebut telah menerima mahasiswa jenjang Sarjana Muda (BSc). Mulai tahun akademik 1979/1980, jenjang sarjana muda dihapus dan kedua prodi tersebut mulai menerima mahasiswa jenjang Strata satu (S1) Saat ini status akreditasi Program Studi Pendidikan Teknik Mesin adalah B dengan sertifikat akreditasi No. 06797/Ak-VIII-S1-036-USFCMM/VIII/2004 yang dikeluarkan oleh Badan Akreditasi Nasional Perguruan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional. sumber http://ptm.fkip.uns.ac.id/profil-ptm/riwaya

Read More

Aplikasi Termodinamika pasa Dongkrak Hidrolik Carlift

TERMODINAMIKA

APLIKASI TERMODINAMIKA PADA DONGKRAK HIDROLIK/CAR LIFT

BAB I
PENDAHULUAN

a.      Latar Belakang

Prinsip termodinamika telah terjadi secara alami dalam kehidupan sehari-hari. Bumi setiap hari menerima energi gelombang elektromagnetik dari matahari, dan dibumi energi tersebut berubah menjadi energi panas, energi angin, gelombang laut, proses pertumbuhan berbagai tumbuh-tumbuhan dan banyak proses alam lainnya. Proses didalam diri manusia juga merupakan proses konversi energi yang kompleks, dari input energi kimia dalam makanan menjadi energi gerak berupa segala kegiatan fisik manusia, dan energi yang sangat bernilai yaitu energi pikiran kita.

Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka prinsip alamiah dalam berbagai proses termodinamika direkayasa menjadi berbagai bentuk mekanisme untuk membantu manusia dalam menjalankan kegiatannya. Mesin-mesin transportasi darat, laut, maupun udara merupakan contoh yang sangat kita kenal dari mesin konversi energi, yang merubah energi kimia dalam bahan bakar atau sumber energi lain menjadi energi mekanis dalam bentuk gerak atau perpindahan diatas permukaan bumi, bahkan sampai di luar angkasa. Pabrik-pabrik dapat memproduksi berbagai jenis barang, digerakkan oleh mesin pembangkit energi listrik yang menggunakan prinsip konversi energi panas dan kerja.

Tekanan adalah salah satu konsep dasar termodinamika yang harus diketahui. Salah satu prinsip berdasarkan tekanan adalah Prinsip Pascal yang menyatakan bahwa “Tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar .” Salah satu aplikasi dari hukum Pascal adalah alat dongkrak hidrolik/car lift yang berguna bagi pengangkatan mobil.

Berdasarkan latar belakang diatas, kami mengangkat judul “Aplikasi Termodinamika pada Dongkrak Hidrolik/Car Lift”.

b.      Rumusan Masalah

1.         Bagaimana prinsip kerja dongkrak hidrolik?

2.         Bagaimana hubungan prinsip kerja dongkrak hidrolik dengan Termodinamika?

c.       Tujuan dan Manfaaat

1.      Mengetahui prinsip kerja dongkrak hidrolik.

2.      Mengetahui hubungan prinsip kerja hidrolik dengan Termodinamika.

BAB II

LANDASAN TEORI

A.         Konsep Dasar Termodinamika

1.      Pengertian

Termodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Seperti telah diketahui bahwa energi didalam alam dapat terwujud dalam berbagai bentuk. Selain energi panas dan kerja, yaitu energi kimia, energi listrik, energi nuklir, energi gelombang elektromagnet, energi akibat gaya magnet, dan lain-lain. Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara alami maupun hasil rekayasa teknologi. Selain itu energi di alam semesta bersifat kekal, tidak dapat dibangkitkan atau dihilangkan, yang terjadi adalah perubahan energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain tanpa ada pengurangan atau penambahan. Prinsip ini disebut sebagai prinsip konservasi atau kekekalan energi.

2.      Siklus dalam termodinamika

Dengan menganggap sejumlah tertentu gas terkandung dalam sebuah silinder yang disusun dengan piston dan thermometer. Dengan menggerakan piston dan memanaskan atau mendinginkan silinder, tekanan P, volume V, dan suhu T dapatdiubah.Keadaan termodinamika gas ditentukan dengan memberikan nilai dari variable variabel termodinamika P,V dan T. Jika variable-variabel dihubungkan oleh persamaan : PV=nRT

Dimana n adalah jumlah mol gas dan R=8,314 J/K adalah tetapan gas .Persamaan ini menunjukan bahwa jika dua variable diketahui, variable ketiga dapat Ditentukan . Hal ini berarti hanya dua variable yang diperlukan untuk menentukan keadaan. Bahkan jika gas tidak ideal, hanya dua variable yang diperlukan, karena terdapat persamaan keadaan yang berhubungan dengan variable-variabel ini. Siklus termodinamika terdiri dari urutan operasi/proses termodinamika, yang berlangsung dengan urutan tertentu, dan kondisi awal diulangi pada akhir proses.

Jika 2 operasi atau proses dilukiskan pada diagram p-v, akan membentuk lintasan tertutup. Karena daerah dibawah setiap kurva merupakan kerja yang dilakukan, sehingga kerja netto dalam satu siklus diberikan oleh daerah yang ditutupi oleh lintasan.Pengetahuan mengenai siklus termodinamika adalah penting di dalam sistem pembangkit tenaga (seperti mesin bensin, diesel, turbin gas, dll). Mesin-mesin ini menggunakan campuran bahan bakar dan udara untuk operasinya. Karena massa bahan bakar yang digunakan sangat kecil bila dibandingkan dengan massa udara, sehingga campuran diasumsikan mengikuti sifat-sifat gas sempurna.

3.      Klasifikasi Siklus Termodinamika

Siklus termodinamika, secara umum, bisa diklasifikasikan kedalam dua tipe:

1. Siklus reversibel,

2. Siklus irreversibel.

a.        Siklus Reversibel

Sebuah proses, dimana perubahan dalam arah sebaliknya, akan membalik proses seutuhnya, dikenal dengan proses reversibel. Sebagai contoh, jika selama proses termodinamika dari keadaan 1 ke 2, kerja yang dilakukan oleh gas adalah W_1-2, dan kalor yang diserap adalah Q_1-2. Sekarang jika kerla dilakukan pada gas sebesar W_1-2 dan mengeluarkan kalor sebesar Q1-2, kita akan membawa sistem kembali dari keadaan 2 ke 1, proses disebut reversibel. Pada proses reversibel, seharusnya tidak ada kerugian panas karena gesekan, radiasi atau konduksi, dan sebaginya. Siklus akan reversibel jika semua proses yang membentuk siklus 3 adalah reversibel. Maka pada siklus reversibel, kondisi awal dicapai kembali pada akhir siklus.

b.      Siklus Ireversibel

Sebagaimana telah disebut di atas bahwa jika perubahan dalam arah sebaliknya, akan membalik proses seutuhnya disebut sebagai proses reversibel. Tetapi jika perubahan tidak membalik proses, maka disebut proses ireversibel. Pada proses ireversibel, terjadi kerugian panas karena gesekan, radiasi atau konduksi. Dalam keadaan di lapangan, sebgai besar proses adalah ireversibel. Penyebab utama ireversibel adalah : (1) gesekan mekanik dan fluida, (2) ekspansi tak tertahan, (3) perpindahan panas dengan perbedaan temperatur tertentu. Lebih jauh, gesekan akan merubah kerja mekanik menjadi panas. Panas ini tidak bisa dirubah kembali dalam jumlah yang sama ke dalam kerja mekanik. Sehingga jika ada gesekan di dalam proses maka proses adalah ireversibel. Sebuah siklus adalah ireversibel jika ada proses ireversibel pada proses-proses pada siklus tersebut. Maka pada siklus ireversibel, kondisi awal tidak didapati pada akhir siklus.

4.      Reversibilitas Proses Termodinamika

1.      Isothermal dan Adiabatik

Perlu dicatat bahwa proses atau siklus penuh adalah hal yang ideal. Dalam keadaan sebenarnya, operasi isotermal atau adiabatik lengkap tidak dicapai. Namun demikian keadaan ini bisa diperkirakan. Alasan dari hal tersebut adalah tidak mungkin mentransfer kalor pada temperatur konstan pada operasi isotermal. Lebih jauh, adalah tidak mungkin membuiat silinder non-konduksi pada proses adiabatik. Pada keadaan sebenarnya, proses isotermal bisa dicapai jika proses begitu lambat sehingga kalor yang diserap atau dilepaskan pada laju dimana temperatur tetap konstan. Dengan cara yang sama, proses adiabatik bisa dicapai jika proses terjadi dengan sangat cepat sehingga tidak ada waktu bagi kalor untuk masuk atau meninggalkan gas. Dengan pandangan tersebut, proses isotermal dan adiabatik dianggap sebagai proses reversibel.

2.       Volume konstan, tekanan konstan dan pvn konstan

Kita tahu bahwa temperatur benda panas, yang memberikan panas, tetap konstan selama proses, temperatur zat kerja akan bervariasi ketika proses berlangsung. Dalam pandangan ini, ketiga operasi di atas adalah ireversibel. Tetapi hal ini bisa dibuat 4 mendekati reversibilitas dengan memanipulasi temperatur benda panas bervariasi sehingga pada setiap tingkatan temperatur zat kerja tetap konstan. Dalam hal ini, proses volume konstan, tekanan konstan dan pvn konstan dianggap sebagai proses reversibel.

5.      Hukum Termodinamika

a.      Hukum Pertama Termodinamika

Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan  energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem. Hukum pertama termodinamika adalah konservasi energi. Secara singkat, hukum tersebut menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya.Untuk tujuan termodinamik, perlu lebih spesifik dan menguraikan hukum tersebut secara lebih kuantitatif. Termodinamika memperhitungkan hubungan antara system S, misalnya gas dalam silinder dan lingkungan ε di sekelilingnya.Lingkungan adalah  segala sesuatu yang ada di luar system yang dapat mempengaruhi system, dimana pada  banyak kasus termasuk pada sekeliling system. Sistem dan lingkungan merupakan semesta U.

Energi sestem (Es) adalah jumlah energi kinetik molekul-molekul system

(energi termal) dan energi potensial atom-atom dalam molekul (energi kimia). Energi Es bergantung pada keadaan system,berubah ketika keadaan berubah.Misalnya, perubahan isobaric ,sumber panas meningkatkan energi termal system. Jika sumber panas adalah bagian dari lingkungan, energi Eε lingkungan juga berubah. Hukum pertama termodinamika mengatakan bahwa energi Eu semesta

Eu = Es + Eε

Tidak berubah.Ini berarti, jika Es dan Eε adalah energi sistem dan lingkungan ketika sistem berada pada satu keadaan dan E’s dan E’ε adalah energi ketika sistem berada pada keadaan lain, maka

E’s + E’ε = Es + Eε atau (E’s – Es ) + ( E’ε - E ε )

Seperti sebelumnya, delta digunakan sebagai awalan yang berati “perbedaan dalam“ atau perubahan dari“. Secara spesifik ΔES adalah energi dari keadaan akhir sistem dikurangi energi dari keadaan awal,

ΔES = E’S – ES

Dan ΔES adalah energi akhir lingkungan dikurangi energi awal

ΔEε = E’ε – Eε

Hubungan simbol-simbol persamaan diatas dapat dituliskan

ΔES + ΔEε = 0 atau

ΔES = - ΔEε hukum pertama

Ini adalah ungkapan matematika yang sesuai untuk hukum pertama termodinamika. Persamaan tersebut digunakan untuk menghitung perubahan energi sistem jika perubahan energi lingkungan diketahui, dan serbaliknya.

b.      Hukum kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya. Sebuah benda dengan massa m dilepaskan dari ketinggian h secara spontan jatuh ke tanah, kemudian diam.Pada situasi ini energi semesta adalah jumlah energi termal benda, energi termal tanah dan energi mekanik benda.Sebelum dilepaskan, benda mempunyai energi mekanik yang sama dengan energi potensialnya U = mgh, dan setelah benda tersebut diam di tanah, energi mekaniknya nol.Pada proses ini, dengan demikian energi mekanik semesta berkurang dari mgh menjadi nol.Jika energi total  semesta tidak berubah (hukum pertama termodinamika), energi termal semesta dapat meningkat dengan mgh.Peningkatan energi termal menunjukan peningkatan yang kecil pada temperatur benda dan tanah. Sebagaimana diketahui dari pengalaman sehari-hari bahwa suatu benda yang awalnya diam di tanah tidak akan pernah secara spontan meloncat ke udara. Hal tersebut tidak mungkin terjadi karena melanggar hukum pertama.Jika sebuah benda meloncat ke udara, akan terjadi peningkatan energi mekanik semesta. Hal ini tidak akan melanggar hukum pertama, bagaimanapun jika terdapat hubungan penurunan energi termal semesta. Hukum pertama tidak menjelaskan mengapa benda tidak pernah meloncat ke udara secara spontan.

Proses benda meloncat ke udara secara spontan adalah kebalikan dari proses benda jatuh ke tanah secara spontan.Satu proses terjadi dengan mudah. Sedangkan proses kebalikannya tidak akan pernah terjadi sama sekali.Banyak proses irreversibel yang lain yang dapat terjadi hanya dalam satu arah.Sebagai contoh, ketika benda yang dingin dan benda panas bersentuhan, kalor selalu mengalir dari benda panas kebenda yang dingin, dan tidak pernah dari benda dingin ke benda yang panas. Akibatnya suhu benda yang panas menurun, sedangkan suhu benda yang dingin meningkat. Jika proses kebalikan yang terjadi, benda yang dingin akan menjadi lebih dingin sedangkan benda yang panas akan lebih panas. Contoh lain, tinta diteteskan kedalam segelas air, menyebar hingga tinta tersebut dalam air.proses kebalikannya, dimana campuran air dan tinta secara spontan memisah menjadi air murni dan tinta murni, tidak akan pernah terjadi

Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan

bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas salju, maka salju dibawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya.

c.       Hukum ketiga Termodinamika

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

B.     Konsep Tekanan pada Fluida

Dalam ilmu fisika, Tekanan diartikan sebagai gaya per satuan luas, di mana arah gaya tegak lurus dengan luas permukaan. Secara matematis, tekanan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :

P =

P = tekanan,

F = gaya

A = luas permukaan. Satuan gaya (F) adalah Newton (N), satuan luas adalah meter persegi (m2). Karena tekanan adalah gaya per satuan luas maka satuan tekanan adalah N/m². Nama lain dari N/m² adalah pascal (Pa). Pascal dipakai sebagai satuan Tekanan untuk menghormati Blaise Pascal.

Ketika kita membahas Fluida, konsep Tekanan menjadi sangat penting. Ketika fluida berada dalam keadaan tenang, fluida memberikan gaya yang tegak lurus ke seluruh permukaan kontaknya. Misalnya kita tinjau air yang berada di dalam gelas,setiap bagian air tersebut memberikan gaya dengan arah tegak lurus terhadap dinding gelas. jadi setiap bagian air memberikan gaya tegak lurus terhadap setiap satuan luas dari wadah yang ditempatinya, dalam hal ini gelas. Demikian juga air dalam bak mandi atau Air kolam renang. Ini merupakan salah satu sifat penting dari fluida statis alias fluida yang sedang diam. Gaya per satuan luas ini dikenal dengan istilah tekanan. Mengapa pada fluida diam arah gaya selalu tegak lurus permukaan ? Hukum III Newton yang pernah kita pelajari mengatakan bahwa jika ada gaya aksi maka akan ada gaya reaksi yang besarnya sama tetapi berlawanan arah. Ketika fluida memberikan gaya aksi terhadap permukaan, di mana arah gaya tidak tegak lurus, maka permukaan akan memberikan gaya reaksi yang arahnya juga tidak tegak lurus. Hal ini akan menyebabkan fluida mengalir. Tapi kenyataannya fluida tetap diam. Jadi kesimpulannya, pada fluida diam, arah gaya selalu tegak lurus permukaan wadah yang ditempatinya.

Sifat penting lain dari fluida diam adalah fluida selalu memberikan tekanan ke semua arah. Untuk lebih memahami penjelasan ini, masukan sebuah benda yang bisa melayang ke dalam gelas atau penampung yang berisi air. Jika air sangat tenang, maka benda yang anda masukan tadi tidak bergerak karena pada seluruh permukaan benda tersebut bekerja tekanan yang sama besar. Jika tekanan air tidak sama besar maka akan ada gaya total, yang akan menyebabkan benda bergerak (ingat hukum II Newton).

P_gage = P_abs – P_atm         (untuk P > P_atm)

P_vac = P_atm – P_abs          (untuk P < P_atm)

a.      Tekanan Atmosfir (Tekanan Udara)

Sebagaimana setiap fluida, tekanan atmosfir bumi juga berubah terhadap kedalaman (atau ketinggian). Tetapi tekanan atmosfir bumi agak berbeda dengan zat cair. Perubahan massa jenis zat cair sangat kecil untuk perbedaan kedalaman yang tidak sangat besar, sehingga massa jenis zat cair dianggap sama. Hal ini berbeda dengan massa jenis atmosfir bumi. Massa jenis atmosfir bumi bervariasi cukup besar terhadap ketinggian. Massa jenis udara di setiap ketinggian berbeda-beda sehingga kita tidak bisa menghitung tekanan atmosfir menggunakan persamaan yang telah diturunkan di atas.

Selain itu tidak ada batas atmosfir yang jelas dari mana h dapat dukur. Tekanan atmosfir juga bervariasi terhadap cuaca.

b.      Tekanan absolut

Tekanan absolut = tekanan atmosfir + tekanan terukur. Jadi untuk mendapatkan tekanan absolut, kita menambahkan tekanan terukur dengan tekanan atmosfir. Dengan kata lain, tekanan absolut = tekanan total. Secara matematis bisa ditulis :

P = Patm +  P terukur

misalnya jika tekanan ban yang kita ukur = 100 kPa, maka tekanan absolut adalah : P = Pa + pukur

  P = 101 kPa + 100 kPa

  P = 201 kPa

c.       Tekanan gauge (tekanan tolok)

Tekanan gauge merupakan kelebihan tekanan di atas tekanan atmosfir. Misalnya kita tinjau tekanan ban sepeda motor. Ketika ban sepeda motor kempes, tekanan dalam ban = tekanan atmosfir (Tekanan atmosfir = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa

C.    Hukum Pascal

Mungkin kita pernah melihat mobil mogok di jalan karena ban dalam mobil tersebut kempis alias pecah. Ketika roda mobil mengalami kerusakan maka  sopir atau kondektur harus menggantinya dengan roda yang lain. Atau kadang mobil harus digiring ke bengkel. Agar roda mobil yang rusak bisa diganti maka digunakan bantuan dongkrak hidrolik.

Sebagaimana telah kita pelajari pada pokok bahasan Tekanan pada Fluida, setiap fluida selalu memberikan tekanan pada semua benda yang bersentuhan dengannya. Air yang kita masukan ke dalam gelas akan memberikan tekanan pada dinding gelas. Demikian juga apabila kita mandi dalam kolam renang atau air laut, air kolam atau air laut tersebut juga memberikan tekanan pada seluruh tubuh kita. Nah, tekanan total air pada kedalaman tertentu, misalnya tekanan air laut pada kedalaman 200 meter merupakan jumlah tekanan atmosfir yang menekan permukaan air laut dan “tekanan terukur” pada kedalaman 200 meter. Jadi selain lapisan bagian atas air menekan lapisan air yang ada di bawahnya, terdapat juga atmosfir alias udara yang menekan permukaan air laut tersebut.

Tekanan yang ditimbulkan oleh lapisan fluida yang ada di atas bisa kita katakan “tekanan dalam” karena tekanan itu sendiri berasal dari dalam fluida sedangkan tekanan atmosfir bisa kita katakan “tekanan luar” karena atmosfir terpisah dari fluida. Tekanan atmosfir yang dalam kasus ini merupakan tekanan luar, bekerja pada seluruh permukaan fluida dan tekanan tersebut disalurkan pada seluruh bagian fluida. Karenanya tekanan total fluida pada kedalaman tertentu selain disebabkan oleh tekanan lapisan fluida pada bagian atas, juga dipengaruhi oleh tekanan luar (untuk kasus di atas adalah tekanan atmosfir).

Untuk semakin memahami penjelasan ini, mari kita tinjau zat cair yang berada dalam suatu wadah. Tekanan zat cair pada dasar wadah tentu saja lebih besar dari tekanan zat cair pada bagian di atasnya (ingat kembali pembahasan mengenai Tekanan Pada Fluida). Semakin ke bawah, semakin besar tekanan zat cair tersebut, sebaliknya semakin mendekati permukaan atas wadah, semakin kecil tekanan zat cair.

Besarnya tekanan sebanding dengan pgh (p = massa jenis, g = percepatan gravitasi dan h = ketinggian/kedalaman). Pada setiap titik pada kedalaman yang sama, besarnya tekanan sama. Hal ini berlaku untuk semua zat cair dalam wadah apapun dan tidak bergantung pada bentuk wadah tersebut. Apabila kita tambahkan tekanan luar, misalnya dengan menekan permukaan zat cair tersebut, pertambahan tekanan dalam zat cair adalah sama di mana-mana. Jadi apabila diberikan tekanan luar, setiap bagian zat cair mendapat tekanan yang sama. Karenanya besar tekanan selalu sama di setiap titik pada kedalaman yang sama. Ini merupakan Prinsip Pascal, dicetuskan dan dinamakan sesuai dengan nama pencetusnya, Blaise Pascal (1623-1662).

BAB III

PEMBAHASAN

A.    Prinsip Kerja Dongkrak Hidrolik

Bagaimana prinsip kerja dongkrak/ lift hidrolik yang biasa digunakan untuk mengangkat mobil ? Prinsip Pascal menyatakan bahwa “Hukum Pascal menyatakan tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar .”

Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut :                P₁ = P₂

FI/A1 = F2/A2

Keterangan :

P = Tekanan

F₁= Gaya penghisap 1

A₁= Luas permukaan 1

d = Diameter

F₂= Gaya penghisap 2

A₂= Luas permukaan 2

d = Diameter

Kata masuk mewakili tekanan yang diberikan, sedangkan kata keluar mewakili tekanan yang diteruskan.

Add caption

Dongkrak hidrolik terdiri dari sebuah bejana yang memiliki dua permukaan. Pada kedua permukaan bejana terdapat penghisap (piston), di mana luas permukaan piston di sebelah kiri lebih kecil dari luas permukaan piston di sebelah kanan. Luas permukaan piston disesuaikan dengan luas permukaan bejana. Bejana diisi cairan, seperti pelumas. Apabila piston yang luas permukaannya kecil ditekan ke bawah, maka setiap bagian cairan juga ikut tertekan. Besarnya tekanan yang diberikan oleh piston yang permukaannya kecil (gambar kiri) diteruskan ke seluruh bagian cairan. Akibatnya, cairan menekan piston yang luas permukaannya lebih besar (gambar kanan) hingga piston terdorong ke atas. Luas permukaan piston 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 piston di sebelah kanan yang luas permukaannya besar. Jarang sekali orang memberikan gaya masuk pada piston yang luas permukaannya besar, karena tidak menguntungkan. Pada bagian atas piston yang luas permukaannya besar biasanya diletakan benda atau bagian benda yang mau diangkat (mobil).

Jangan heran jika mobil yang massanya sangat besar dengan mudah diangkat hanya dengan menekan salah satu piston. Ingat bahwa luas permukaan piston sangat kecil sehingga gaya yang kita berikan juga kecil. Walaupun demikian gaya masukan yang kecil tersebut bisa berubah menjadi gaya keluaran yang sangat besar bila luas permukaan keluaran sangat besar. Jika dongkrak hidrolik dirancang untuk mengangkat mobil yang massanya sangat berat maka perancang perlu memperhatikan besar gaya berat mobil tersebut dan besarnya gaya keluaran yang dihasilkan oleh dongkrak. Semakin besar gaya berat mobil yang diangkat maka semakin besar luas permukaan keluaran dari dongkrak hidrolik. Minimal gaya keluaran yang dihasilkan oleh dongkrak hidrolis lebih besar/sama dengan gaya berat benda yang diangkat

B.     Hubugan Prinsip Kerja Hidrolik dengan Termodinamika

Prinsip kerja hidrolik adalah aplikasi dari Hukum I Termodinamika yaitu tersebut menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya. Dalam dongkrak hidrolik mengubah energy fluida  menjadi energy gerak.

Dongkrak Hidrolik bekerja dengan sistem tertutup (Closed System) yang mempunyai massa yang tertentu jumlahnya dan tidak ada massa yang dapat melintasi/melewati batas sistem. Suatu sistem tertutup hanya dapat mengadakan pertukaran energi dengan lingkungannya atau sistem lain. Sistem yang tidak memindahkan atau menukarkan massa ke lingkungan (massa tetap), tapi mungkin panas dan kerja dapat melintas batas sistem.

BAB IV

PENUTUP

A.    Kesimpulan

1.      Prinsip kerja dongkrak hidrolik/car lift adalah berdasarkan salah satu konsep dasar termodinamika yaitu Tekanan ( Hukum Pascal) yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar.

2.      Hubungan prinsip kerja dongkrak hidrolik dengan termodinamika adalah Hukum I Termodinamika yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya. Dongkrak Hidrolik bekerja dengan system tertutup.

DAFTAR PUSTAKA

Hamid, Abu Ahmad.2007. Kalor dan Termodinamika. http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Diktat%20Termodinamika.pdf.Diakses 6 Maret 2014

Paulisa,Osa.2008.Fisika Kelas Teknologi dan Kesehatan untuk SMA Kelas XI. Bandung : Grafindo Media Pratama.

            San,Alexander Lohat.Tanpa Tahun. Fluida Statis Untuk Kelas XI. http://si.itats.ac.id/repository/Materi-Perkuliahan/Fisika/Fluida%20dinamis.pdf. Diakses tanggal 11 Maret 2014

            Wijayanto, Danar Susilo.Tanpa Tahun. Prinsip Dasar Termodinamika.

            Yas, M.Ali.2007. Fisika Kelas XI. Jakarta : Yudhistira Quadra

Read More