Pembelajaran Interaktif Prinsip Pascal

Masteri Fizik: Prinsip Pascal

DSKP Fizik Tingkatan 5 | Bab 2.4

2.4 Prinsip Pascal

Prinsip Pascal menyatakan bahawa:

            “Tekanan yang dikenakan ke atas bendalir tertutup akan dipindahkan secara seragam ke semua arah dalam bendalir itu.”
        

Syarat Utama:

Sistem mesti tertutup sepenuhnya (tiada kebocoran).
Menggunakan cecair (seperti minyak atau air) kerana cecair sukar dimampatkan berbanding gas.

Rumus Matematik:

Oleh kerana Tekanan ($P$) dipindahkan secara seragam, maka Tekanan Input = Tekanan Output.

$$P_1 = P_2$$ $$\frac{F_1}{A_1} = \frac{F_2}{A_2}$$

Di mana:

$F_1$: Daya Input (N)
$A_1$: Luas Omboh Input ($m^2$ atau $cm^2$)
$F_2$: Daya Output (N)
$A_2$: Luas Omboh Output ($m^2$ atau $cm^2$)

Simulasi 1: Pemindahan Tekanan

Objektif: Memahami bagaimana tekanan bertindak ke semua arah dalam bekas tertutup.

Klik ‘Picit’ untuk melihat penyebaran tekanan dari hujung tiub

DAYA INPUT

⬇

⬆

UBAT GIGI

→

↑

↓

↗

↘

            Pemerhatian: 
            Daya dikenakan pada hujung tertutup (kiri) menyebabkan kawasan itu menjadi kemek.
Tekanan dipindahkan secara seragam melalui ubat gigi.
Bahagian tengah tiub mengembang akibat tekanan dalaman.
Ubat gigi terkeluar di muncung (kanan).

        

Simulasi 2: Sistem Jek Hidraulik

Masukkan nilai untuk melihat bagaimana daya digandakan dan kiraan jarak pergerakan omboh.

Daya Input ($F_1$) dalam Newton:

Luas Omboh Kecil ($A_1$) dalam $cm^2$:

Luas Omboh Besar ($A_2$) dalam $cm^2$:

Jarak Omboh Kecil Ditekan ($h_1$) dalam cm:

↓
F1

🚗

Faktor Penggandaan (Multiplication Factor)

Sistem hidraulik dikenali sebagai pendarab daya. Keberkesanan sistem ini bergantung kepada nisbah luas permukaan omboh.

Definisi: Faktor yang menunjukkan berapa kali ganda daya input dibesarkan.

Rumus Faktor Penggandaan:

$$ k = \frac{A_2}{A_1} $$

Maka, Daya Output ($F_2$) boleh dikira sebagai:

$$ F_2 = F_1 \times k $$

Contoh Pengiraan Lengkap:

Soalan:
Satu jek hidraulik mempunyai luas omboh kecil $10 \, cm^2$ dan luas omboh besar $200 \, cm^2$. Jika daya $50 \, N$ dikenakan pada omboh kecil, berapakah daya yang terhasil pada omboh besar?

Penyelesaian:

Langkah 1: Kenal pasti maklumat
$A_1 = 10 \, cm^2$, $A_2 = 200 \, cm^2$, $F_1 = 50 \, N$

Langkah 2: Kira Faktor Penggandaan ($k$)
$k = \frac{A_2}{A_1} = \frac{200}{10} = \mathbf{20}$

Langkah 3: Kira Daya Output ($F_2$)
$F_2 = F_1 \times 20 = 50 \times 20 = \mathbf{1000 \, N}$

Kesimpulan: Daya digandakan sebanyak 20 kali!

Uji Kefahaman Anda

Jawab soalan berikut untuk menguji penguasaan topik Prinsip Pascal.

1. Antara berikut, manakah syarat utama Prinsip Pascal?

2. Mengapakah minyak digunakan dalam jek hidraulik dan bukan udara?

3. Jika $F_1 = 10N$, $A_1 = 2 cm^2$ dan $A_2 = 10 cm^2$. Berapakah $F_2$?

4. Dalam sistem hidraulik, jika omboh input ditekan ke bawah sebanyak 10 cm, adakah omboh output (yang lebih besar) akan naik setinggi 10 cm?