Berawal dari seorang ahli matematika asal Belanda bernama Daniel Bernoulli, sosok yang lahir di lingkungan keluarga yang memiliki dedikasi tinggi terhadap ilmu pengetahuan. Sang ibu, Dorothea Falkner dan ayahnya, Johann Bernoulli merupakan seorang kepala matematika di Groningen. Hingga munculah hukum bernoulli yang diciptakan anak kedua dari tiga bersaudara ini.
Singkat cerita, keberhasilan Bernoulli mempublikasikan hasil penelitian terkait fluida mekanis menjadi awal perkembangan ilmu pengetahuan. Bernoulli menjelaskan dasar teori kinetik gas dan hubungannya dengan Hukum Boyle. Melalui penelitiannya itu, Bernoulli menjelaskan mengenai gaya angkat yang muncul pada pesawat hingga bisa membuatnya terbang di udara.
Pengertian Hukum Bernoulli
Bunyi hukum Bernoulli yang menyatakan bahwa kenaikan kecepatan aliran dari fluida mampu menyebabkan adanya penurunan tekanan fluida secara bersamaan. Atau juga bisa diartikan dengan menurunnya energi potensial fluida tersebut. Yang menarik dari hukum Bernoulli menjelaskan tentang dapat diaplikasikan pada berbagai jenis aliran fluida dengan sejumlah asumsi.
Perlu diketahui bahwa hukum Bernoulli hanya bisa diterapkan pada zat cair mengalir, dengan kecepatan yang berbeda-beda melalui sebuah pipa. Hukum ini pada intinya menekankan bahwa suatu tekanan akan menurun apabila kecepatan aliran fluida mengalami kenaikan atau peningkatan, hukum ini diambil dari buku yang dikarangan sang penemu berjudul Hydrodynamica.
Pengertian lain dari hukum Bernoulli adalah fluida dalam komposisi ideal yang memenuhi ciri-ciri atau karakteristik mengalir. Melalui aliran lunak dan garis-garis arus, tak kental hingga tak comprisable, sementara itu belum ada penjelasan lebih mengenai hukum Bernoulli menurut para ahli. Namun hal ini tak masalah karena yang perlu dipahami dalam hal ini bukanlah pengertian para ahli.
Melainkan beberapa hal penting terkait hukum Bernoulli, mulai dari tekanan fluida yang muncul dari apa saja, bagaimana bunyi hukum kontinuitas, pengertian mengenai bunyi hukum stokes, garis ideal hingga prinsip gaya angkut pesawat terbang dan fluida dari tekanan paling kecil terjadi berada pada angka berapa, berikut beberapa asumsi yang dipakai dalam hukum Bernoulli.
- Fluida dalam hal ini bersifat incompressible.
- Fluida tidak memiliki inviscid atau viskositas.
- Aliran fluida tidak mengalami perubahan terhadap waktu.
- Aliran fluida laminar, sifatnya tetap dan tidak ada pusaran.
- Tidak terjadi kehilangan energi karena gesekan fluida dan dinding.
- Tidak terjadi kehilangan energi karena turbulen yang muncul.
- Tidak ada energi panas yang dikirim pada fluida.
Persamaan Hukum Bernoulli
Persamaan hukum Bernoulli erat kaitannya dengan tekanan, kecepatan dan ketinggian dari dua titik poin dengan aliran fluida yang massa jenis. Munculnya persamaan Bernoulli didapat dari keseimbangan energi mekanik atau energi kinetik dan energi potensial bersamaan dengan adanya tekanan yang muncul hingga menghasilkan implementasi berikut.
Tekanan + Ekinetik + Epotensial = konstan
Atau
P : tekanan (Pascal)
rho : massa jenis fluida (kg/m3)
v : kecepatan fluida (m/s)
g : percepatan gravitasi (g = 9,8 m/s2)
h : ketinggian (m)
Persamaan Bernoulli yang satu ini bisa dituliskan seperti di bawah ini:
Prinsip Hukum Bernoulli
Prinsip hukum Bernoulli adalah salah satu istilah yang digunakan dalam mekanika fluida yang menjelaskan terkait adanya peningkatan dalam fluida. Peningkatan fluida ini akan memunculkan suatu penurunan terhadap tekanan aliran yang terdapat pada aliran fluida. Prinsip hukum Bernoulli adalah hasil penyederhanaan dari persamaan Bernoulli.
Prinsip ini juga diterangkan kembali oleh para ahli matematika, yang tak lain dan tak bukan adalah Daniel Bernoulli. Ahli matematika asal Belanda ini membuat bentuk persamaan yang berlaku untuk aliran fluida terhenti dan aliran tak terhenti. Hukum Bernoulli menjelaskan tentang pengetahuan dan ilmu yang dapat mengartikan sesuatu yang berada di sekitar.
Baca juga: Teori Heliosentris: Pengertian, Sejarah, dan Perbedaannya
Rumus Hukum Bernoulli
-
Aliran Tak Termampatkan
Merupakan aliran fluida yang memiliki ciri-ciri dengan tidak adanya perubahan pada besaran kerapatan massa atau densitas dari sebuah fluida di sepanjang aliran yang ada. Contoh sederhana seperti material yang terdapat pada aliran fluida tak-termampatkan, di antaranya air, emulsi, semua jenis minyak dan yang lainnya, berikut rumus hukum Bernoulli tak termampatkan.
Keterangan:
v : kecepatan fluida
g : percepatan gravitasi bumi
h : ketinggian relatif terhadap suatu referensi
p : tekanan fluida
q : densitas fluida
-
Aliran Termampatkan
Aliran termampatkan memiliki karakteristik dengan adanya suatu perubahan pada besaran kerapatan massa atau juga disebut densitas dari fluida dalam sepanjang aliran. Contohnya material yang termasuk aliran fluida termampatkan adalah seperti udara, gas alam dan sejenisnya, rumusnya seperti berikut ini.
v^2/2 + theta + w = konstan
Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan dilambangkan dengan p, energi kinetik per satuan volum dengan (1/2 PV^2 ), energi potensial per satuan volume atau (ɋgh). Semua memiliki nilai yang sama dalam setiap titik sepanjang suatu garis arus, untuk melakukan diskusi diperlukan pemahaman Bernoulli hingga menemukan persamaan dan menuliskannya.
Baca juga: Pengertian Fisika Kuantum, Teori, Gelombang dan Partikel
Hukum Bernoulli dalam Kehidupan Sehari-hari
-
Tangki Air Bocor
Ketika menguras tangki air, hal pertama yang dipikirkan tentu berapa lama waktu yang dihabiskan untuk menunggu air sampai habis. Pertanyaan ini bisa dijawab dengan menggunakan pemahaman Bernoulli, persamaan hukum ini dapat digunakan mencari tahu berapa kecepatan air yang keluar dari lubang kecil pada tangki air.
Buka tutup tangki air yang terdapat di bagian atas, jika tidak memiliki tutup dan ada bagian yang berlubang artinya kedua bagian ini akan langsung bertemu dengan atmosfer di udara. Tekanan yang ada di bagian tersebut sama-sama berasal dari tekanan atmosfer. Setelahnya dapat dicari dengan rumus terkait berapa lama waktu menunggu air habis.
-
Mengendarai Sepeda Motor
Biasanya seseorang yang mengendarai motor dengan tak menggunakan jaket dan hanya memakai kaus, maka kaus bagian belakang terbang dan menggembung. Kondisi yang secara tak langsung memperlihatkan adanya penerapan Bernoulli, kenapa demikian? pada saat mengendarai sepeda motor dengan cepat, kecepatan udara di bagian belakang menjadi lebih kecil.
Tekanan udara yang muncul di belakang tubuh akan menjadi lebih besar, karena perbedaan tekanan udara inilah yang akhirnya membuat tekanan udara mendorong baju ke belakang. Hingga terbang dan menggembung tak karuan.
-
Menekan Selang Air
Kondisi yang biasanya kerap dilakukan saat menyiram bunga, membersihkan motor dan sejenisnya dengan menekan selang air. Tujuannya agar aliran air menjadi lebih kencang dan jarak tembakan menjadi lebih jauh, kondisi ini berkaitan dengan persamaan Bernoulli. Semakin kecil luas permukaan suatu benda, maka semakin besar tekanannya.
-
Gaya Angkut Pesawat
Jika diperhatikan dengan baik, ketika pesawat akan melakukan take off terlihat bentuk sayap berubah membengkok ke bawah. Kondisi ini bukan tanpa alasan dilakukan, hal ini dikarenakan para pembuat pesawat memperhitungkan dengan seksama menggunakan Bernoulli. Kecepatan dan tekanan berbanding terbalik, dalam kecepatan tinggi maka tekanan akan rendah.
Contoh Soal
Sebuah penampung air dengan lubang pada bagian dasar mempunyai ketinggian permukaan air sebesar 120 cm, yang dihitung dari dasar penampung. Hitung kecepatan aliran air yang terdapat pada lubang tersebut.
Jawab
Demikian penjelasan mengenai hukum Bernoulli, mulai dari pengertian, rumus, hingga contoh soal yang mudah dikerjakan. Sampoerna Academy menerapkan kurikulum berstandar internasional, tak hanya memberi materi ilmu pengetahuan termasuk hukum Bernoulli di dalam kelas tetapi juga mengajak para siswa mempraktekkan langsung penerapan hukum Bernoulli.
Sampoerna Academy mengajak para siswa mempelajari ilmu pengetahuan dengan baik dan benar, sehingga detail dari ilmu yang dipelajari dapat dipahami dengan semaksimal mungkin. Dibantu oleh para tenaga pengajar profesional, Sampoerna Academy juga memberi fasilitas lengkap termasuk teknologi masa kini penunjang proses belajar para siswa.
Referensi
Wikipedia
