Bunyi Hukum Bernoulli – Penerapan, Contoh Soal, Rumus

Sayanda.com – Bunyi Hukum Bernoulli – Penerapan, Contoh Soal, Rumus

Daniel Bernoulli (1700-1782) adalah seorang matematikawan dan fisikawan Swiss yang berasal dari keluarga ahli matematika. Teori-teorinya banyak digunakan dalam pembelajaran mekanika fluida dan hidrodinamika.

Salah satu teori yang membuatnya dikenal dunia adalah Hukum Bernoulli, hukum yang dipublikasikan pada tahun 1783, setahun setelah kematiannya.

Bunyi Hukum Bernoulli

Hukum Bernoulli (dikenal pula dengan Asas Bernoulli atau Prinsip Bernoulli) menyatakan bahwa tekanan dari fluida yang bergerak seperti udara akan berkurang ketika fluida tersebut bergerak lebih cepat.

Dari konsep dasar Hukum Bernoulli tersebut, dapat disimpulkan beberapa hal.

  1. Fluida tidak dapat melekat juga tidak dapat dimampatkan.
  2. Aliran fluida memiliki sifat laminar (lapisannya memiliki nilai yang tetap). Oleh karena itu, kecepatan partikel fluida akan bernilai sama di setiap penampangnya.
  3. Tidak ada energi yang hilang atau terbuang ketika fluida dan dinding pipa mengalami gesekan.
  4. Meskipun dipengaruhi oleh energi panas, tidak ada energi yang ditransfer melintasi batas-batas pipa tempat suatu fluida berada.
  5. Selain gaya berat, tidak ada gaya ataupun energi eksternal lain yang memengaruhi sistem kerja fluida.

 

Rumus Hukum Bernoulli

Secara umum, Hukum Bernoulli dapat dijabarkan dalam persamaan berikut.

p + ½ ρ v2 + ρ g h = konstan

Dengan

  • p = tekanan (Pascal)
  • ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
  • v = kecepatan (m/s)
  • g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)
  • h = ketinggian (m)

Persamaan umum tersebut merupakan hasil penyederhanaan dari dua persamaan berikut.

p1 + ½ ρ v12 + ρ g h1 = p2 + ½ ρ v22 + ρ g h2

Kedua persamaan di atas menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran suatu fluida dengan tinggi permukaan air dan tekanan di dalam pipa tempat fluida itu bergerak. Rumus ini berlaku untuk aliran fluida yang tidak termampatkan.

 

Contoh Soal Hukum Bernoulli

Dua buah pipa berukuran besar dan kecil disambung untuk mengalirkan air di dalam sebuah rumah.

Posisi pipa besar adalah 5 meter di atas tanah, sementara pipa kecil dipasang 1 meter di atas permukaan tanah. Luas penampang kedua pipa tersebut berbanding 4:1 dengan kecepatan air 10 m/s pada pipa besar dan 40 m/s pada pipa kecil. Jika pipa besar memiliki tekanan sebesar 9,1 x 105 Pa, hitunglah selisih tekanan pada kedua pipa.

Pembahasan

Langkah pertama: Menguraikan data

h1 = 5 m

h2 = 1 m

v1 = 10 m/s

v2 = 40 m/s

P1 = 9,1 x 105 Pa

ρ air = 1000 kg/m3

g = 9,8 m/s2, dibulatkan menjadi 10 m/s2

Langkah kedua: Menghitung selisih tekanan kedua pipa dengan persamaan Hukum Bernoulli

p1 + ½ ρ v12 + ρ g h1 = p2 + ½ ρ v22 + ρ g h2

P1 – P2 = ½ ρ (v222 – v21) + ρg (h2 – h1)

P1 – P2 = ½ (1.000)(402 – 102) + (1.000)(10)(1-5)

P1 – P2 = (500 x 1.500) + (-40.000)

P1 – P2 = 710.000 Pa = 7,1 x 105 Pa

Maka, selisih tekanan kedua pipa adalah 7,1 x 105 Pa

 

Penerapan Hukum Bernoulli dalam Kehidupan Sehari-hari

Hukum Bernoulli yang melibatkan aliran fluida dalam bentuk cair maupun gas banyak diterapkan pada berbagai sistem dan teknologi di kehidupan sehari-hari. Contoh penerapan konsep dasar dan cara kerja Hukum Bernoulli dapat ditemukan dalam beberapa sistem di bawah ini.

  1. Cerobong asap

Cerobong asap yang berfungsi mengeluarkan hasil pembakaran ternyata menggunakan Hukum Bernoulli sebagai prinsip utamanya.

Bagian atas cerobong asap yang berada di luar rumah atau gedung memiliki tekanan udara yang lebih kecil. Hal ini akan mendorong asap yang berada di dalam untuk naik dan keluar dari cerobong.

  1. Tabung penyemprot

Hukum Bernoulli juga diterapkan dalam sistem kerja tabung penyemprot, seperti penyemprot air, parfum, pengharum ruangan, serta semprotan racun serangga. Saat tombol tabung penyemprot ditekan ke bawah, udara di dalam akan dipaksa keluar dan memampat di bagian lubang sempit tabung.

Tekanan ini menyebabkan peningkatan atmosfer yang akhirnya memaksa cairan naik ke bagian atas hingga menyembur ke bagian luar tabung.

  1. Sayap pesawat terbang

Gaya angkat pada sayap pesawat terbang ditentukan dengan penerapan Hukum Bernoulli.

Pertimbangan tersebut dilakukan untuk memperoleh ukuran sayap dan badan pesawat terbang yang memiliki presisi tepat dan sesuai. Dalam sistem sayap pesawat terbang, gaya yang dimanfaatkan meliputi gaya gravitasi, gaya angkat, dan gaya hambatan.

  1. Tabung venturi pada venturimeter

Venturimeter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur kelajuan zat cair. Salah satu bagian dari alat ini yang menerapkan Prinsip Bernoulli adalah tabung venturi yang berada di bagian dasar venturimeter.

Tabung venturi sendiri merupakan sebuah pipa dengan bagian yang menyempit.

  1. Tabung pitot pada pengukur kelajuan gas

Tabung pitot menerapkan prinsip yang hampir sama dengan tabung venturi. Untuk mengukur kelajuan partikel gas atau udara, tabung pitot memanfaatkan dua buah lubang di kedua ujungnya.

Kecepatan aliran udara pada salah satu lubang akan menentukan tekanan aliran udara di lubang lainnya.

  1. Proses pembakaran di dalam karburator

Karburator adalah bagian mesin mobil maupun motor yang menjadi tempat pencampuran udara dan bahan bakar. Proses pembakaran yang terjadi di dalam karburator mengadaptasi cara kerja pergerakan fluida dari Hukum Bernoulli.

Proses ini akan mengolah bahan bakar di dalam silinder-silinder mesin yang selanjutnya dapat menggerakkan mesin kendaraan.

  1. Pipa yang mengalirkan air dari tangki ke bak penampung

Hukum Bernoulli yang diterapkan pada pipa penyalur air biasanya dapat ditemukan pada sistem pengairan di suatu permukiman.

Dari tangki penampung, pipa-pipa akan disusun dengan menerapkan prinsip Bernoulli sehingga mampu mengalirkan air secara merata ke dalam bak-bak penampung di setiap rumah.

 

Demikianlah artikel Bunyi Hukum Bernoulli – Penerapan, Contoh Soal, Rumus dari Sayanda.com; jangan ragu untuk bertanya.

Sumber:

loading...

Leave a Reply