File Guru Fisika SMA: Hukum Bernoulli

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.

Hukum Bernoulli

Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).

Aliran Tak-termampatkan

Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:

$p + \rho g h + \frac{1}{2}\rho v^2 = konstan \,$

di mana:

v = kecepatan fluida

g = percepatan gravitasi bumi

h = ketinggian relatif terhadap suatu referensi

p = tekanan fluida

$\rho$ = densitas fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:

Aliran bersifat tunak (steady state)
Tidak terdapat gesekan (inviscid)

Dalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

$p_1 + \rho g h_1 + \frac{1}{2}\rho v_1^2 = p_2 + \rho g h_2 + \frac{1}{2}\rho v_2^2$

Aliran Termampatkan

Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut:

${v^2 \over 2}+ \phi + w =\mathrm{konstan}$

di mana:

$\phi \,$ = energi potensial gravitasi per satuan massa; jika gravitasi konstan maka $\phi = gh \,$

$w \,$ = entalpi fluida per satuan massa

Catatan: $w = \epsilon + \frac{p}{\rho}$ , di mana $\epsilon \,$ adalah energi termodinamika per satuan massa, juga disebut sebagai energi internal spesifik.

LATIHAN.

Mesin pompa air digunakan untuk menyedot air tanah dan mengalirkannya ke tandon penampungan air yang tingginya 8 meter. Perbandingan diameter pipa paralon pada bagian mesin dengan pipa di tandon adalah 3 : 2. Bila tekanan air di mesin 200 kPa dan kecepatan aliran air di tempat itu 4 m/s tentukan :

a. Kecepatan air di pipa pada tandon penampungan air

b. Tekanan air di pipa pada tandon

File Guru Fisika SMA

Senin, 02 April 2012

Hukum Bernoulli

Hukum Bernoulli

Aliran Tak-termampatkan

Aliran Termampatkan

Tidak ada komentar: