Pesawat sebagai Aplikasi Hukum Bernoulli

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal

Artikel ini membahas tentang biografi pencetus Hukum Bernoulli, bunyi dan rumus Hukum Bernoulli, penerapan Hukum Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari, serta contoh soal dan pembahasan Hukum Bernoulli.

Lo pernah bertanya-tanya nggak sih, ketika lo kebetulan lagi nggak sengaja lihat pesawat yang melintas di deket rumah lo, hmm, gimana sih cara pesawat itu bisa terangkat dan terbang stabil di udara? Ternyata, hal itu bisa terjawab lewat Hukum Bernoulli, lho! Mau tahu penjelasan lebih lanjutnya? Yuk, langsung aja simak pembahasannya berikut ini!

Daniel Bernoulli

Daniel Bernoulli merupakan seorang ahli matematika yang lahir di Groningen, Republik Belanda pada 8 Februari 1700 dan wafat di Basel, Republik Swiss pada 27 Maret 1782.

Bernoulli lahir di keluarga yang udah lama berkecimpung di bidang matematika nih, Sob. Hal itu membuat Bernoulli nggak hanya tumbuh di lingkungan keluarga yang patuh dan berdedikasi untuk ilmu pengetahuan, tapi juga kompetitif. Ibunya bernama Dorothea Falkner, sementara ayahnya bernama Johann Bernoulli yang merupakan seorang kepala matematika di Groningen. Ia juga memiliki seorang kakak laki-laki bernama Nicolaus (II) Bernoulli dan seorang adik laki-laki bernama Johann (II) Bernoulli.

Daniel Bernoulli
Sumber: Wikipedia

Tahu nggak sih? Johann Bernoulli pada mulanya mencoba untuk mengarahkan Bernoulli untuk memiliki karir di bidang bisnis. Alhasil, Bernoulli menempuh pendidikan filosofi dan logika pada usia 13, kemudian lulus pendidikan sarjana pada tahun 1715, dan berhasil meraih gelar master pada tahun 1716. Pada tahun 1718 hingga 1720, Bernoulli harus kembali menempuh pendidikan dokter pada tingkat sarjana dan doktor di Heidelberg, Strasbourg, dan Basel. Padahal, pada titik itu, Bernoulli ingin mempelajari matematika, tapi Johann tetap tidak setuju. Johann sepakat untuk sebatas mengajari Bernoulli tentang matematika dan fisika lanjutan secara pribadi.

Pada tahun 1738, Bernoulli berhasil mempublikasikan hasil penelitiannya terkait dengan fluida mekanis dalam sebuah tulisan berjudul “Hydrodynamica“. Di dalam tulisannya tersebut, Bernoulli menjelaskan mengenai dasar teori kinetik gas dan hubungannya dengan Hukum Boyle, serta bekerja sama dengan Euler untuk pengembangan persamaan Euler-Bernoulli. Ia menerapkan gagasan konservasi energi ke dalam fluida yang bergerak berdasarkan gagasan awal yang pernah ia pelajari dari Johann dulu. Melalui penelitiannya tersebut, Bernoulli juga merumuskan Efek Bernoulli, yang menjelaskan mengenai gaya angkat pesawat.

Bunyi dan Rumus Hukum Bernoulli

Sebelumnya, nih. Hukum Bernoulli itu merupakan hukum yang dijadikan landasan di dalam fluida dinamis. Buat lo yang belum tahu, fluida dinamis sendiri merupakan jenis fluida yang bergerak dan memiliki dua karakteristik sebagai berikut:

  1. Fluida yang memiliki tekanan besar akan memiliki kecepatan aliran yang kecil.
  2. Fluida yang memiliki tekanan kecil akan memiliki kecepatan aliran yang tinggi.

Nah, Hukum Bernoulli membahas mengenai gimana sih hubungan antara tekanan, kecepatan, dan ketinggian dari dua titik aliran fluida dengan massa jenisnya.

“Jumlah dari tekanan, serta energi kinetik dan energi potensial tiap volume yang berada di setiap titik aliran fluida adalah sama.”

Hukum Bernoulli ini diturunkan dari Hukum Kekekalan Energi Mekanik, Sob. Masih inget kan, rumusnya?

Energi mekanik = Energi kinetik + energi potensial

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 177

Nah, berdasarkan rumus kekekalan energi mekanik tersebut, ketika dihubungkan dengan tekanan, maka akan berlaku persamaan berikut

Tekanan + Energi Kinetik + Energi Potensial = konstan

Dari persamaan di atas, massa yang disimbolkan dengan m bisa lo substitusikan dengan massa jenis atau yang disimbolkan dengan Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 178 pada kedua ruasnya.

Maka, jadilah persamaan Hukum Bernoulli seperti di bawah ini

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 179

Keterangan:

p1 = Tekanan pada ujung pipa 1 (Pascal)

p2 = Tekanan pada ujung pipa 2 (Pascal)

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 1801 = Massa jenis fluida 1 (Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 181)

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 1802 = Massa jenis fluida 2 (Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 181)

v1 = Kecepatan aliran fluida pada pipa 1 (m/s)

v2 = Kecepatan aliran fluida pada pipa 2 (m/s)

g = Percepatan gravitasi (Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 184)

h1 = Ketinggian penampang pipa 1 (meter)

h2 = Ketinggian penampang pipa 2 (meter)

Buat lebih jelasnya, lo bisa lihat ilustrasi berikut.

Hukum Bernoulli
Dok. Zenius

Kondisi Tekanan Hidrostatik

Ada sedikit yang beda nih. Fluida tidak mengalir ketika berada pada kasus kondisi tekanan hidrostatik, sehingga berlaku kecepatan fluida tersebut = 0. Persamaan Hukum Bernoullinya pun akan jadi seperti ini

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 185

Penerapan Hukum Bernoulli pada Kehidupan Sehari-Hari

Gaya Angkat Pesawat Terbang

Yap, seperti yang udah sempet gue singgung di awal. Kalau gaya angkat yang berlaku pada kedua sayap pesawat terbang adalah contoh dari aplikasi Hukum Bernoulli. Ketika pesawat meluncur bersiap untuk take-off di landasan pacuan, tekanan pada sisi atas badan pesawat tersebut akan lebih kecil daripada bagian bawah badan pesawat. Sebaliknya, kecepatan di bagian atas badan pesawat lebih tinggi daripada di bagian bawahnya.

Gaya Angkat Pesawat
Sumber: Fisika Zone

Rumus Gaya Angkat Pesawat sendiri adalah sebagai berikut:

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 186

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 187

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 188

Sementara itu, ketika pesawat sudah berada pada ketinggian tertentu dan mempertahankan kelajuannya, maka akan berlaku rumus berikut

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 189

Keterangan:

F1-F2 = Gaya Angkat (N)

F1 = Gaya pesawat ke arah bawah (N)

F2 = Gaya pesawat ke arah atas (N)

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 180 = Massa jenis udara (Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 181)

v1 = Kecepatan pada bagian atas sayap pesawat (m/s)

v2 = Kecepatan pada bagian bawah pesawat (m/s)

A = Luas penampang pesawat (m^2)

Alat Penyemprot

Alat Penyemprot Racun Serangga
Sumber: Fisika Zone

Coba lo amati alat penyemprot racun nyamuk atau serangga lainnya yang ada di rumah lo. Ketika lo tekan bagian pumpnya, maka akan berlaku kondisi kecepatan tinggi dan tekanan rendah pada bagian tabung berisi cairan racun tersebut, sehingga mendorong cairan di dalamnya untuk naik dan keluar dari alat penyemprot.

Ayo, cari lagi contoh penerapan yang lain! Masih banyak!

Contoh Soal dan Pembahasan

Diketahui sebuah penampung air yang berlubang pada bagian dasarnya memiliki ketinggian permukaan air sebesar 120 cm dari dasar penampung. Hitunglah kecepatan aliran air pada lubang tersebut!

Pembahasan:

a). p1 = p2

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 178 air = 100 kg/m^3

g = 10 m/s^2

h1 = 120 cm (1,2 meter)

v1 = 0

b). Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 193

P1 + 0 + Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 194 (1,2) = P2 + Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 195 + 0

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 196

10. (1,2) = Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 195

Hukum Bernoulli: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 198

v2 = 4,89 m/s.

Jadi, kecepatan aliran air pada lubang penampang air tersebut adalah 4,89 m/s.

***

Nah, itu dia pembahasan kali ini tentang Hukum Bernoulli. Lo bisa cek tautan-tautan di bawah ini ya biar makin paham lagi! Semoga artikel ini bisa bermanfaat buat nambah wawasan dan kuriositas lo, ciao!

Link Video Zenius

Hukum Bernoulli

Baca Juga Artikel Lainnya

Apa Itu Reaksi Redoks dalam Kimia?

Hukum Dalton: Bunyi dan Contoh Soal

Bagikan artikel ini: