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

Buat Sobat Zenius yang duduk di kelas 11 SMA, di artikel ini gue mau membahas tentang rumus Hukum Bernoulli, bunyi, contoh hingga penerapannya di kehidupan sehari-hari

Elo pernah bertanya-tanya nggak sih, ketika kebetulan lagi nggak sengaja lihat pesawat yang melintas di deket rumah elo, hmm, gimana sih cara pesawat itu bisa terangkat dan terbang stabil di udara?

Yap, ternyata hal itu bisa terjawab lewat hukum yang satu ini, lho! Nah, kira-kira apa lagi, ya, contoh penerapan Hukum Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari?

Daripada makin penasaran, yuk, simak artikelnya di bawah ini!

Pencetus Hukum Bernoulli

Sebelum melangkah lebih jauh ke pembahasan rumus Hukum Bernoulli hingga contoh soalnya, Sobat Zenius pasti penasaran, dong, siapa tokoh di balik hukum ini?

Yap, jawabannya yaitu Daniel Bernoulli. Ia 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.

Tahu nggak, sih? Johann Bernoulli pada mulanya mencoba untuk mengarahkan Bernoulli untuk memiliki karier 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.

Gimana? Seru, ya, cerita tokoh di balik hukum ini? Nah, sebelum beranjak ke pembahasan contoh soal Hukum Bernoulli, gue mau kasih tahu ke Sobat Zenius buat download aplikasi Zenius dari sekarang, nih!

Loh, kenapa, kok, harus download? Bakal ada banyak keuntungan yang bisa elo dapatkan dari aplikasi Zenius. Sebab, di dalamnya terdapat fitur-fitur menarik yang bantu tingkatkan produktivitas elo dalam belajar, mulai dari ribuan contoh soal dan pembahasan, simulasi ujian try out, hingga asah adu otak lewat ZenCore dengan siswa lain.

Hmmm, menarik banget, kan? Yuk, segera download aplikasinya!

Bunyi dan Rumus Hukum Bernoulli

Sebelumnya, nih, Hukum Bernoulli itu merupakan hukum yang dijadikan landasan di dalam fluida dinamis. Buat elo 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 ini membahas mengenai gimana sih hubungan antara tekanan, kecepatan, dan ketinggian dari dua titik aliran fluida dengan massa jenisnya. Kira-kira begini bunyi Hukum Bernoulli:

“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

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 elo substitusikan dengan massa jenis atau yang disimbolkan dengan pada kedua ruasnya.

Maka, jadilah persamaan Hukum Bernoulli seperti di bawah ini

Keterangan:

p1 = Tekanan pada ujung pipa 1 (Pascal)

p2 = Tekanan pada ujung pipa 2 (Pascal)

1 = Massa jenis fluida 1 () 2 = Massa jenis fluida 2 ()

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

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

g = Percepatan gravitasi ()

h1 = Ketinggian penampang pipa 1 (meter)

h2 = Ketinggian penampang pipa 2 (meter)

Buat lebih jelasnya, elo bisa lihat ilustrasi berikut.

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

Penerapan Hukum Bernoulli pada Kehidupan Sehari-Hari

Kita udah membahas bunyi dan rumus dan hukumnya. Pada pembahasan kali ini, gue mau mengajak elo semua buat tahu apa saja contoh penerapan Hukum Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari.

Gaya Angkat Pesawat Terbang

Yap, seperti yang udah sempet gue singgung di awal, salah satu contoh yang merupakan aplikasi dari Hukum Bernoulli adalah gaya angkat yang berlaku pada kedua sayap pesawat terbang.

Sementara itu, ketika elo ditanya gini “jelaskan manfaat Hukum Bernoulli pada aplikasi pesawat terbang!”, kira-kira elo mau jawab gimana? Nah, gue mau ngasih penjelasannya kepada Sobat Zenius.

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.

Rumus Gaya Angkat Pesawat sendiri adalah sebagai berikut:

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

Keterangan:

F1-F2 = Gaya Angkat (N)

F1 = Gaya pesawat ke arah bawah (N)

F2 = Gaya pesawat ke arah atas (N)

= Massa jenis udara ()

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

Coba elo amati alat penyemprot racun nyamuk atau serangga lainnya yang ada di rumah. Ketika elo 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 Hukum Bernoulli dan Pembahasannya

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

air = 100 kg/m^3

g = 10 m/s^2

h1 = 120 cm (1,2 meter)

v1 = 0

b).

P1 + 0 + (1,2) = P2 + + 0

10. (1,2) =

v2 = 4,89 m/s.

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

Nah, itu dia pembahasan tentang Hukum Bernoulli dari mulai bunyi, rumus, hingga contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Semoga setelah membaca artikel ini Sobat Zenius jadi semakin paham tentang materi yang satu ini, ya!

Kalau Sobat Zenius mau belajar materi ini lewat video pembelajaran, elo bisa banget mendapatkannya dari Zenius.

Lewat video pembelajaran, elo akan disajikan dengan materi yang menarik dan juga contoh soal serta pembahasannya yang detail dari ZenTutor.

Buat mengaksesnya, elo tinggal klik banner di bawah ini, ya!

Lalu, buat elo yang mungkin butuh ribuan contoh soal dan latihan ujian try out sekolah, elo bisa banget berlangganan paket Zenius Aktiva Sekolah.

Paket tersebut menawarkan beragam keuntungan, seperti akses ribuan video premium Zenius, ikut try out ujian sekolah, sesi live class per minggu, hingga terdapat sebagai anggota ZenClub!

Buat berlangganan, elo tinggal klik banner di bawah ini!

Baca Juga Artikel Lainnya:

Apa Itu Reaksi Redoks dalam Kimia?

Hukum Dalton: Bunyi dan Contoh Soal

Originally published: September 23, 2021
Updated by: Maulana Adieb