Contoh Pemakaian Hukum Bernoulli Dalam kehidupan Sehari-hari

Hukum Bernoulli pertama kali dicetuskan oleh Daniel Bernoulli, seorang yang ahli dibidang matematika yang lahir di Groningen, Belanda pada tanggal 8 februari 1700.

Hukum Bernoulli sering kita terapkan dalam kehidupan sehari-hari yang sering kita jumpai, contohnya dipakai pada sistem karburator pada kendaraaan bermotor dan jenis alat-alat lainnya.

Karburator adalah alat dalam mesin kendaraan yang berfungsi untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara lalu campuran ini dimasukkan ke dalam silinder mesin untuk pembakaran. Prinsip kerja Karbulator adalah seperti penampang pada bagian atas jet menyempit, sehingga udara yang mengalir pada bagian ini bergerak degnan kelajuan yang tinggi, sesuai dengan asas bernoulli, tekanan pada bagian ini rendah. Tekanan didalam tangki bendin sama dengan tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer memaksa bahan bakar ( bensin atau solar) tersembur keluar melalui jet, sehingga bahan bakar bercampur dengan udara sebelum memasuki silinder mesin.

Venturimeter



Venturimeter adalah alat untuk mengukur kelajuan cairan dalam pipa. Ada dua jenis venturimeter, yaitu : venturimeter tanpa manometer dan venturimeter menggunakan manometer yang berisi cairan lain. Prinsip keduanya hampir sama. Tabung venturi merupakan tabung atau pipa yang mempunyai penyempitan di salah satu bgiannya. Karena kedudukan tabung mendatar maka h1 = h2, sehingga persamaan Bernoulli cukup ditulis:
P1 – P2 = (1/2 〖PV_2〗^2- 1/2 〖PV_1〗^2 ) …………………………… (1)
Menurut persamaan hidrostatis
P1 = P0 + gh1
P2 = P0 + gh2
P0 = tekanan atmosfer
Selisih tekanan antara p1 dan p2 adalah:
P1 – P2 = Pgh1 – Pgh2 atau P1 –P2 = Pg (h1 – h2) …………………………….......... (2)

Persamaan menunjukkan bahwa selisih tekanan p1 dan p2 sama dengan tekanan hidrostatis zat cair setinggi. selanjutnya masukkan persamaan (2) ke persamaan (1) maka diperoleh:

Pgh = ½PV22 - ½PV12
gh = ½ V22 - ½ V12

Alat Penyemprot Nyamuk



Prinsip kerja penyemprot nyamuk mirip dengan prinsip kerja karburator bahkan lebih sederhana. Ketika pengisap pompa ditekan, udara dari tabung silinder dipaksa keluar melalui lubang sempit. Pancaran udara yang kecepatannya besar itu menurunkan tekana dibagian atas nosel. Tekanan dibagian itu lebih kecil daripada tekanan atmosfer pada permukaan cairan di dalam wadah, sehingga cairan mengalir dari tempat bertekanan tinggi ke tempat

bertekanan rendah atau menyemprot keluar dalam bentuk kabut. Cara kerja alat penyemprot nyamuk adalah Jika gagang pengisap (T) ditekan maka udara keluar dari tabung melalui ujung pipa kecil A dengan cepat, karena kecepatannya tinggi maka tekanan di A kecil, sehingga cairan insektisida di B terisap naik lalu ikut tersemprotkan keluar.

Penyemprot Parfum


Prinsip kerja penyemprot parfum atau yang sejenisnya, juga menggunakan prinsip Bernoulli. Perhatikan gambar di bawah (gambaran umum saja, bagaimanapun setiap pabrik mempunyai rancangan yang berbeda).

Secara garis besar, prinsip kerja penyemprot parfum bisa digambarkan sebagai berikut. Ketika bola karet diremas, udara yang ada didalam bola karet meluncur keluar melalui pipa 1. Karenanya, udara dalam pipa 1 mempunyai laju yang lebih tinggi. Karena laju udara tinggi, maka tekanan udara pada pipa 1 menjadi rendah. Sebaliknya, udara dalam pipa 2 mempunyai laju yang lebih rendah. Tekanan udara dalam pipa 2 lebih tinggi. Akibatnya, cairan parfum didorong ke atas. Ketika cairan parfum tibadi pipa 1, udara yang dihasilkan dari dalam bola karet mendorongnya keluar, cairan parfum akhirnya keluar membasahi tubuh.
Biasanya lubang berukuran kecil, sehingga parfum dapat keluar dengan cepat (persamaan kontinuitas, seandainya luas penampang kecil, maka fluida bergerak lebih cepat. Sebaliknya, seandainya luas penampang pipa besar, maka fluida bergerak pelan).

Hukum Bernoulli (tugas mekanika Fluida)

Bernoulli adalah diambil dari sebuah nama ilmuwan Swiss yang bernama asli Daniel Bernoulli sekitar tahun 1700-an. Hukum Bernoulli menyatakan bahwa tekanan dari fluida yang bergerak seperti udara berkurang ketika fluida tersebut bergerak lebih cepat. Prinsip ini merupakan penyederhanaan dari persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatau titik didalam suatu aliran tertutup sama bessarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama.

Hukum Bernoulli memiliki beberapa asumsi, diantaranya :
1. fluida tidak daoat dimampatkan (incompresible) dan nonviscous.
2. tidak ada kehilangan energi akibat gesekan antara fluida dan dinding pipa.
3. tidak ada energi panas yang ditransfer  melintasi batas-batas pipa untuk cairan baik sebagai
    keuntungan atau kerugian panas.
4. tidak ada pompa dibagian pipa.
5. aliran fluida laminar ( bersifat tetap).

Rumus Benoulli :

keterangan :

P : tekanan (pascal)
v : kecepatan (m/s)
p : massa jenis fluida (kg/m"3)
h : ketinggian (m)
g : gravitasi (9.8 m/s"2)


Persamaan diatas berlaku pada aliran tak termampatkan dengan asumsi - asumsi sebagai berikut :
1. aliran bersifat tunak (steady state)
2. tidak terdapat gesekan

Dalam bentuk lain persamaan Bernoulli dapat dijelaskan sebagai berikut :

Hukum Bernoulli dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari seperti :
tangki air, gaya angkat pada pesawat terbang, manometer.

Gerak Aliran Fluida (tugas mekanika fluida)

Fluida adalah zat yang mengalir. Kata Fluida mencakup zar cair dan gas, karena kedua zat ini mampu mengalir. Contoh dalam kehidupan sehari-hari air yang mengalir dari gunung ke hilir sungai dan angin yang berhembus. Gerak fluida adalah

Gerak fluida bisa dibedakan menjadi 4 Bagian.

1. Steam Line
2. Streak line
3. Path line
4. Stream tube


1. Stream line merupakan garis yang tangensial pada setiap titik pada kecepatan dan pada waktu tertentu dengan syarat tidak perpotongan satu sama lainnya atau sembarang garis yang dilukiskan dalam medan aliran, diamana setiap garis singgung pada setiap titik dalam garis tersebut menytakan arah aliran kecepatan.

saat waktu t, persamaan - persamaan dx = u dt, dy = v dt

2. Streakline merupakan garis yang menghubungkan semua partikel yang telah melewati posisi euler yang benar dan tepat atau gabungan garis lintasan dari sejumlah partikel yang mengalir, dimana identitas partikel sudah diketahui dan partikel tersebut pernah lewat titik yang sama.

3. Pathline merupakan garis jejak / jejak partikel sebagai fungsi waktu. pathline juga dapat diartikan garis yang dilalui partikel tertentu dalam suatu periode atau lintasan yang dibentuk oleh sebuah partikel yang bergerak dalam suatu airan.

4. streamtube merupakan garis - garis streamlines yang berada pada suatu pipa yang membentuk suatu aliran pipa didalamnya dan memiliki kecepatan vektor tertentu.

 

Persamaan kontinuitas (Tugas mekanika fluida part 3)

Persamaan kontiniutas adalah pernyataan matematis sederhana dari prinsip konversasi masa, dimana konversasi masa yang menyatakan bahwa lairan tunak (steady). Laju aliran massa yang masuk kedalam volume harus sama dengan laju aliran massa yang keluar.
Aliran tunak (steady) adalah aliran yang sangat teratur, garis alirnya lurus, paralel, dan mempunyai kecepatan yang sama pada setiap penampang lintang.
Fenomena kontiniutas dapat kita temukan pada air di selang, ketika tuas dari semprotan selang dipencet atau dibuka, maka kecepatan air akan keluar lebih tinggi.

Gambar diatas menunjukan aliran fluida dari kiri ke kanan (fluida mengalir dalam selang / pipa yang diameternya besar ke tuas / alat semprot yang berada diujung pipa yang diameter lubangnya lebih kecil). Garis lurus dalam pipa merupakan garis arus. Kecepatannya terlihat sama karena massa fluida yang masuk  ke salah satu ujung pipa harus sama dengan massa fluida yang keluar diujung lainnya. Jika fluida memiliki massa tertentu masuk pada pipa yang diameternya besar, maka fluida tersebut akan keluar pada pipa yang berdiameter kecil dengan massa yang tetap. Kita bisa melihat dan meninjau bagian pipa yang diameternya besar dan pipa yang diameternya kecil.

Tugas Mekanika Fluida part 2

Fluida statis adalah aliran zat yang berada dalam kondisi diam atau tidak bergerak. Contoh yang sederhana adalah ketika air yang diletakan didalam gelas.
Fluida statis memiliki gaya hidrostatis.
Gaya hidrostatis adalah tekanan pada zat cair yang diam atau tekanan yang diberikan zat cair pada ruang tertutup.
















Variasi tekanan terhadap ketinggian pada fluida dipengaruhi gravitasi.




Pada gambar diatas kita dapat melihat unsur cairan merupakan kolom vertikal dari daerah konstan cross sectional A, dikelilingi oleh cairan yang sama kepadatan masa jenisnya . Tekanan dibawah silinder ditingkat dan diatas adalah ditingkat . Fluida yang diam dalam keseimbangan sehingga semua kekeuatan dalam arah vertikal ke 0.




Mengambil keatas sebagai positif, dalam kesetimbangan kita memiliki :


  


Jadi dalam cairan dibawah gravitasi, tekanan berkurang dalam peningkatan tinggi