PRINSIP BERNOULLI

Berdasarkan asas kontinuitas, kecepatan aliran fluida dapat berubah-ubah di sepanjang penampangnya, begitupun dengan tekanan. Tekanan juga dapat berubah-ubah, bergantung pada ketinggian dan kecepatan aliran. Prinsip Bernoulli dikemukakan oleh Daniel Bernoulli (1700-1782) yang menyatakan bahwa ketika kecepatan aliran fluida besar, maka tekanannya kecil, dan ketika kecepatan aliran fluida kecil, maka tekanannya besar (Kanginan, 2017).

Gambar diatas menunjukkan fluida dengan massa jenis konstan ρ mengalir melalui suatu pipa dengan luas penampang A1 menuju pipa dengan luas penampang A2. Posisi penampang A1 adalah h1 dari tanah dan posisi penampang A2 adalah h2 dari tanah. Berdasarkan hukum kekekalan energi, persamaan Bernoulli dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

 P1 + ρgh1 + ​½ ρv1^2 = P2 + ρgh2 + ​½ ρv2^2 

Keterangan :

P1 = tekanan fluida pada penampang 1 (N/m^2 atau Pa)

P2 = tekanan fluida pada penampang 2 (N/m^2 atau Pa)

ρ = massa jenis fluida (kg/m^3)

g = percepatan gravitasi (m/s^2)

h1 = ketinggian penampang 1 dari tanah (m)

h2 = ketinggian penampang 2 dari tanah (m)

v1 = kecepatan aliran fluida di penampang 1 (m/s)

v2 = kecepatan aliran fluida di penampang 2 (m/s)

Gaya Angkat Pesawat Terbang

Sayap pesawat terbang berbentuk aerofoil, yakni bagian depan sayap melengkung dan lebih tebal daripada bagian belakangnya (Kanginan, 2017). Bentuk aerofoil sayap pesawat terbang menyebabkan udara mengalir melalui bagian atas dan bawah sayap membentuk garis arus seperti yang terlihat pada gambar berikut:

Karena bentuk sayap yang aerofoil, udara yang mengalir di bagian atas sayap (v2) memiliki kecepatan aliran yang lebih besar dibandingkan bagian bawah sayap (v1). Berdasarkan prinsip Bernoulli, ketika kecepatan aliran udara di bagian atas sayap lebih besar, maka tekanan pada bagian atas sayap (P2) lebih kecil daripada tekanan pada bagian bawah sayap (P1). Perbedaan tekanan tersebut menghasilkan gaya angkat yang dirumuskan sebagai berikut:

 F1 - f2 = (P1 - P2) A 

Dalam kasus ini, tidak terdapat perbedaan ketinggian di antara bagian-bagian fluida, sehingga h1 = h2. Oleh karena itu persamaan Bernoulli pada kasus ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

 P1 + ½ ρgv1^2 = P2 + gv2^2

 P1 - P2 = ½ ρ(v2^2 - v1^2) 

Dengan demikian, gaya angkat pada pesawat terbang dapat dirumuskan sebagai berikut:

 F1 - F2 = (½ ρ(v2^2 - v1^2)) A 

Namun, pesawat terbang dapat terangkat ke atas jika gaya angkat yang dihasilkan lebih besar daripada beratnya. Oleh karena itu, pesawat dapat terbang atau tidak itu bergantung pada berat pesawat, kecepatan pesawat, dan ukuran sayap pesawat (Kanginan, 2017).

Alat Penyemprot Parfum

Venturimeter

Venturimeter adalah alat yang digunakan mengukur laju aliran fluida. Pada dasarnya, venturimeter bekerja menggunakan tabung venturi, yakni tabung yang memiliki bagian yang menyempit (Kanginan, 2017). Terdapat dua jenis venturimeter, yakni venturimeter tanpa manometer dan venturimeter dengan manometer. Venturimeter tanpa manometer ditunjukkan oleh gambar di bawah ini:

Pada pipa dengan luas penampang yang lebih besar, laju aliran fluidanya rendah sehingga tekanannya tinggi. Oleh karena itu, fluida pada pipa dengan luas penampang lebih besar lebih tinggi daripada pipa dengan luas penampang lebih kecil, begitupun sebaliknya. Adapun persamaan yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida pada venturimeter tanpa manometer adalah sebagai berikut.

Gambar di bawah ini menunjukkan venturimeter dengan manometer (berupa pipa U berisi zat cair). Pada dasarnya, prinsipnya sama dengan venturimeter tanpa manometer, di mana pipa dengan luas penampang besar memiliki tekanan yang besar, sehingga ketinggian fluidanya lebih tinggi. Namun, jika dilihat dari cairan pada manometer (pipa U), pipa dengan luas penampang kecil memiliki ketinggan fluida yang lebih tinggi. 

Adapun persamaan yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida pada venturimeter dengan manometer adalah sebagai berikut.

Dengan ρ' adalah massa jenis cairan dalam manometer dan ρ adalah massa jenis fluida.

Cerobong Asap