Home / Fisika / hukum bernoulli

Hukum Bernoulli

  • 7 min read

Penulis : Jehnsen Hirena Kane, Mahasiswa FMIPA Jurusan Fisika UI 2018

Pengertian Hukum Bernoulli

Hukum Bernoulli merupakan jumlah dari tekanan, energi kinetik tiap volume dan energi potensial dari tiap volume di setiap titik sepanjang aliran fluida yang ialah sama.  Untuk kamu yang suka jalan-jalan menggunakan mobil mungkin pernah mengalami kondisi ketika kamu disalip oleh truk besar yang sedang mengebut? Apakah kamu sedikit takut dan merasa mobil yang kamu tumpangi tertarik ke arah terus yang sedang mengebut?

Daniel Bernoulli

Daniel Bernoulli, sumber wikipedia

Kalau iya, setelah kamu baca artikel ini kamu akan mengerti kenapa dan tak perlu takut lagi. Apa yang kamu rasakan sudah dijelaskan melalui perspektif Fisika oleh Daniel Bernoulli, seorang fisikawan Swiss (1700 – 1782), dalam publikasinya pada tahun 1738 yang berjudul “Hydrodynamica” yang isinya menjelaskan tentang studi teoritis dan praktis mengenai ekuilibrium, tekanan, dan kecepatan fluida.

Rumus

Fluida sederhananya adalah zat yang dapat mengalir, oleh karenanya gas, air, dan minyak masih termasuk fluida. Dari publikasi tersebut lahirlah persamaan Bernoulli:

rumus hukum bernoulli

dengan:

keterangan rumus hukum bernoulli

Dari persamaan di atas, kita dapat menarik kesimpulan bahwa pada fluida dinamis, tekanan yang dialami fluida tersebut akan berkurang seiringnya meningkatnya kecepatan fluida. Nah hukum inilah yang dikenal dengan Hukum Bernoulli.

Hukum Bernoulli hanya berlaku pada fluida dinamis dan tidak pada fluida statis. Semakin ideal fluida dinamis yang digunakan semakin akurat Hukum Bernoulli, berikut syarat fluida ideal di antaranya:

  1. Tidak bisa dimampatkan atau dengan kata lain memiliki massa jenis/kerapatan yang konstan.
  2. Ketika mengalir tidak mengalami turbulensi.
  3. Tidak kental atau dengan kata lain tidak memiliki gesekan internal.
  4. Tidak memiliki tegangan permukaan.

Namun sejatinya di dunia nyata tidak ada yang namanya ideal, apalagi fluida ideal. Peneliti pada masanya saat itu menguji Hukum Bernoulli menggunakan fluida yang mendekati ideal seperti air atau minyak.

Kembali ke pengalaman kamu ketika disalip truk besar yang mengebut, ingat bahwa udara di sekeliling kamu juga merupakan fluida, ketika udara melewati mobil kamu dan truk, udara tersebut harus melewati jalur yang relatif kecil karenanya udara bergerak lebih cepat dibandingkan udara yang ada di sisi lain mobil kamu.

Berdasarkan Hukum Bernoulli, udara yang lebih cepat ini mengakibatkan tekanan yang lebih kecil dibandingkan tekanan dari sisi mobil kamu yang lain, karenanya “udara dari sisi lain mobil kamu” seakan mendorong mobilmu ke arah truk!

Penerapan Hukum Bernoulli di Kehidupan Sehari-hari

Nah selain dapat menjelaskan perasaan takut kamu, Hukum Bernoulli juga dapat menjelaskan banyak hal lainnya di dalam kehidupan kita sehari-hari, di antaranya:

Pesawat terbang

Percaya atau tidak, kunci utama kesuksesan pesawat untuk terbang bukan berada pada mesin jetnya. Kunci utama pesawat untuk terbang adalah daya angkat pada sayap pesawat yang dihasilkan oleh Hukum Bernoulli.

ilustrasi hukum Bernoulli pada sayap pesawat

ilustrasi hukum Bernoulli pada sayap pesawat

Sayap pesawat di desain sedemikian rupa sehingga aliran udara yang berada di bagian atas pesawat memiliki kecepatan yang lebih besar dibandingkan aliran udara di bawah pesawat. Sesuai hukum Bernoulli perbedaan kecepatan aliran udara ini menyebabkan tekanan udara di bawah pesawat lebih besar daripada di atas pesawat.

Hal ini mengakibatkan udara di bawah pesawat mendorong pesawat ke atas dan menyebabkan pesawat dapat terbang.

Venturi Meter

Hukum Bernoulli di dunia industri sangat berguna dalam menganalisis berbagai macam properti fluida yang sedang diukur, melalui persamaan tersebut kita dapat mengukur kerapatan fluida, kecepatan fluida, dan bahkan tekanan fluida. Ini semua dimungkinkan oleh alat ukur bernama venturi meter yang cara kerjanya akan kita bahas lebih lanjut di contoh soal.

Desain Mobil

Mobil yang selama ini kamu kendarai memiliki desain body yang disesuaikan dengan Hukum Bernoulli agar dapat berfungsi dengan optimal. Gaya dorong ke bawah yang diberikan pada kedua ujung mobil bertujuan untuk menjaga mobil tetap stabil ketika melaju kencang, sedangkan gaya angkat ke atas di tengah mobil bertujuan untuk menjaga mobil tetap stabil dengan melawan berat dari beban yang dibawa mobil ketika melaju kencang.

i efek hukum Bernoulli pada desain mobil

efek hukum Bernoulli pada desain mobil

Agar kamu dapat memahami Hukum Bernoulli lebih jauh mari kerjakan contoh soal berikut:

Contoh Soal Latihan

  1. Sebuah venturi meter dengan venturi tube horizontal awalnya mengalirkan fluida bermassa jenis 1000 kg/m3 melalui tabung besar dengan kecepatan 10 m/s dan bertekanan 80 KPa. Ketika melewati tabung yang lebih kecil kecepatan fluida berubah menjadi 15 m/s, berapakah tekanan pada tabung kedua? Coba tebak fluida apa yang mengalir di dalam venturi tube

( gambar diambil di Physics for scientist and engineers, ilustrasi venturi meter)

Diketahui:

gambar hukum bernoulli 1

Ditanya: berapa besar ?

Jawab

  • gambar hukum bernoulli 1

    Dalam hal ini Hukum Bernoulli akan berbentuk sebagai berikut:

gambar hukum bernoulli 4

gambar hukum bernoulli 4

hukum bernoulli 2

Cermati bahwa dalam kasus ini, kita menggunakan fluida dan ketinggian yang sama , serta diasumsikan kerapatannya tidak berubah, sehingga:

  • Fluida yang mengalir di dalam venturi tube adalah air, karena air memiliki massa jenis sebesar 1000kg/m3
ilustrasi soal nomor 2

ilustrasi soal nomor 2

2. Sebuah fluida dengan massa jenis 900 kg/m3 dialiri melalui pipa dengan bentuk seperti pada gambar di bawah ini:

Pada pipa 1 fluida tersebut mengalir dengan kecepatan 5 m/s, bertekanan 11 KPa sedangkan pada pipa yang lebih besar fluida mengalir dengan kecepatan 1 m/s. Apabila selisih ketinggian kedua pipa adalah 2 m dan diasumsikan besarnya 10 m/s2, berapakah tekanan fluida pada pipa 2?

Diketahui:

gambar hukum bernoulli 6

Ditanya: berapa besar ?

Jawab

Dalam hal ini Hukum Bernoulli akan berbentuk sebagai berikut:

gambar hukum bernoulli 7

gambar hukum bernoulli 9

gambar hukum bernoulli 10

Cermati bahwa dalam kasus ini, kita menggunakan fluida yang sama serta diasumsikan kerapatannya tidak berubah. Karena hanya diketahui selisih ketinggian kedua pipa maka boleh ditarik asumsi bahwa dan sehingga:

3. Suatu wadah air terbuka mengalami kebocoran seperti pada gambar di bawah ini.

(diambil dari youphysics.education lalu diedit kembali, ilustrasi wadah air yang bocor)

Analisa gambar yang diberikan kemudian tentukan besar !

Diketahui:

gambar hukum bernoulli 11

Ditanya: berapa besar ?

Jawab

Karena air pada ketinggian dan sama-sama terbuka ke udara bebas, maka tekanan keduanya sama-sama sebesar tekanan atmosfer, sehingga . Dalam hal ini Hukum Bernoulli akan berbentuk sebagai berikut:

gambar hukum bernoulli 12

Cermati bahwa dalam kasus ini, kita menggunakan fluida yang sama serta diasumsikan kerapatannya tidak berubah.

gambar hukum bernoulli 13

Pertanyaan umum

Apakah pernyataan hukum bernoulli?

Hukum bernoulli menyatakan kenaikan kecepatan aliran fluida akan membuat penurunan tekanan fluida secara bersamaan atau penurunan energi potensial fluida.

Apa saja penerapan hukum bernoulli?

Contoh dari penerapan hukum bernoulli yang dapat kita lihat dikehidupan sehari-hari adalah Venturi Meter, Pesawat terbang dan desain mobil.

Kenapa pesawat bisa terbang menurut hukum bernoulli?

Sayap pesawat memang di desain seperti itu agar aliran udara yang berada di bagian atas pesawat memiliki kecepatan yang lebih besar dibandingkan aliran udara di bawah pesawat.

Daftar Pustaka

[1] Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2016). Principles of Physics Extended, International Student Version. India: Wiley India Pvt. Ltd

[2] Serway, R. A., & Jewett, J. W. (1996). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics 9th. International Edition (Brooks/Cole Publishing Co., Pacific Grove, CA, USA, 2011)

Baca juga: