Hukum Bernoulli - Konsep Dasar Mekanika Fluida
Ilustrasi hukum bernoulli
Dalam ilmu fisika, dikenal salah satu konsep mengenai mekanika fluida atau secara sederhana dapat dikatakan sebagai konsep yang membahas gerak (aliran) zat cair dan gas. Pada konsep mekanika fluida terdapat salah satu hukum (konsep dasar) yang dikenal dengan nama hukum Bernoulli. Artikel ini akan membahas hukum Bernoulli.
Konsep Hukum Bernoulli
Hukum Bernoulli merupakan sebuah konsep dasar dalam mekanika fluida yang disampaikan oleh seorang ahli matematika yang dilahirkan di Goningen, Belanda sekitar tahun 1700 bernama Daniel Bernoulli. Ia adalah anak seorang ahli matematika bernama Johann Bernoulli, dua dari tiga orang turunan keluarga Bernoulli yang terkenal ahli matematika. Hanya saja, Daniel Bernoulli memiliki minat yang sangat besar mengembangkan aplikasi konsep matematika di bidang mekanika fluida sehingga lahirlah hukum Bernoulli.
Benar-benar keluarga yang dianugrahi kecerdasan hati. Mereka tak menggunakan kecerdasannya untuk membodohi orang lain. Mereka memilih untuk lebih memanfaatkan apa yang telah diberikan oleh Tuhan untuk kepentingan umat manusia. Sama seperti Thomas Alva Edison yang lebih memilih berkutat dengan peralatan laboratoriumnya sebagai upaya membayar ‘hutang’ kepada manusia lainnya. Edison merasa berhutang kepada manusia dan kehidupan manusia karena ia tahu ia sangat cerdas dan bisa membuat banyak teknologi yang akan memudahkan hidup manusia. Andai semua orang cerdas berpikir seperti ini, maka dunia akan aman dari tangan-tangan jahil orang cerdas yang menyelewengkan kecerdasannya untuk merugikan manusia.
Sebagai seorang ahli di bidang matematika, pada awalnya Daniel Bernoulli kerap dipaksa oleh sang ayah untuk mempelajari bidang lain, seperti bidang bisnis dan kedokteran, dengan anggapan bahwa profesi seorang ahli matematika tidak terlalu mendatangkan kemakmuran pribadi. Pemikiran ini memang tidak ada salahnya. Sang ayah bercermin kepada dirinya. Ketenaran dna kepopuleran itu terkadang tidak mendatangkan nilai uang yang diharapkan bisa menopang hidup yang lebih layak. Kecerdasan terkadang hanya menjadikan hati kaya tetapi harta sedikit.
Akan tetapi, minat Daniel yang sangat besar terhadap bidang matematika, tidak bisa membendungnya untuk meninggalkan bidang tersebut. Ia tetap mempelajari matematika di sela-sela pendidikan bisnis dan kedokteran yang ditekuninya, hingga akhirnya ia berkonsentrasi pada pembahasan aplikasi matematika dalam bidang fisika mengenai aliran zat cair dan gas (mekanika fluida).
Ia pernah menerbitkan buku berisi hasil karyanya tersebut yang diberi judul Hydrodinamica. Daniel Bernoulli adalah matematikawan termuda dari keluarga Bernoulli.
Tindakan Daniel Bernoulli yang tak ingin mengecewakan ayahnya tetapi juga tak ingin melihat diirnya tertekan batin, telah membuatnya sekuat tenaga menyeimbangkan kedua bidang kehidupan yang akan mempengaruhi hidupnya dan hidup orang lain tersebut. Anak seperti inilah yang akan membuat orangtua bangga seklaigus membuat dirinya sendiri bahagia. Rangkum semuanya kalau sanggup. Tinggalkan sebagaian kalau tidak sanggup. Hebatnya, Daniel Bernoulli, sanggup merengkuh keduanya.
Hukum Bernoulli
Hukum Bernoulli menjelaskan tentang konsep dasar aliran fluida (zat cair dan gas) bahwa peningkatan kecepatan pada suatu aliran zat cair atau gas, akan mengakibatkan penurunan tekanan pada zat cair atau gas tersebut. Artinya, akan terdapat penurunan energi potensial pada aliran fluida tersebut.
Konsep dasar hukum Bernoilli berlaku pada fluida aliran termampatkan (compressible flow), juga pada fluida dengan aliran tak-termampatkan (incompressible-flow). Hukum Bernoulli sebetulnya dapat dikatakan sebagai bentuk khusus dari konsep dalam mekanika fluida secara umum, yang dikenal dalam persamaan Bernoulli.
Persamaan Bernoulli menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida yang tertutup, banyaknya energi suatu fluida di suatu titik sama dengan dengan banyaknya energi di titik lain.
Di awal dikatakan bahwa hukum Bernoulli berlaku pada dua jenis aliran fluida, yaitu termampatkan dan tak-termampatkan. Suatu fluida dengan aliran termampatkan merupakan suatu aliran fluida yang mempunyai karakteristik khusus adanya perubahan kerapatan massa (density) pada sepanjang alirannya.
Contoh aliran fluida termampatkan adalah udara atau gas alam. Adapun fluida dikatakan mempunyai aliran tak-termampatkan adalah fluida yang mempunyai karakteristik tidak terdapat perubahan kerapatan massa (density) pada sepanjang aliran fluida tersebut. Contohnya adalah air, macam-macam minyak, campuran lemak dan larutan basa (emulsi).
Hukum Bernoulli dapat dianggap sebagai konsep dasar yang menyatakan kekekalan energi, seperti yang telah diungkapkan pada konsep dasar persamaan Bernoulli. Selanjutnya, lebih jauh kita dapat menyatakan tentang kekekalan energi tersebut berkaitan dengan energi kinetik dan energi potensial yang terdapat pada suatu aliran fluida. Dengan demikian, penjumlahan energi kinetik dan energi potensial pada suatu aliran fluida akan konstan di setiap titik. itulah konsep dasar hukum Bernoulli.
Adapun berkaitan dengan hukum Bernoulli, suatu fluida dikatakan mempunyai peningkatan kecepatan, jika fluida tersebut mengalir dari suatu bagian dengan tekanan tinggi menuju bagian lainnya yang bertekanan rendah. Sedangkan suatu fluida dikatakan mempunyai penurunan kecepatan, jika fluida tersebut mengalir dari suatu bagian bertekanan rendah, menuju bagian lain bertekanan tinggi. itulsh hukum Bernoulli.
Aplikasi Hukum Bernoulli
Dalam kehidupan sehari-hari, kita dapat menemukan aplikasi hukum Bernoulli yang sudah banyak diterapkan pada sarana dan prasarana yang menunjang kehidupan manusia masa kini. Meskipun kenyataannya, tak ada jenis fluida yang memiliki kecairan dan kekentalan seperti yang disyaratkan dalam konsep dasar hukum Bernoulli tersebut, yaitu kecairan yang merata dan sedikit kekentalan.
Berikut ini beberapa contoh aplikasi hukum Bernoulli tersebut. HUkum ini digunakan untuk beberapa bidang. Misalnya, untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan badan pesawat terbang sehingga diperoleh ukuran presisi yang sesuai, dipakai pada penggunaan mesin karburator yang berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar dan mencampurnya dengan aliran udara yang masuk. Salah satu pemakaian karburator adalah dalam kendaraan bermotor, seperti mobil, berlaku pada aliran air melalui pipa dari tangki penampung menuju bak-bak penampung. Biasanya digunakan di rumah-rumah pemukiman, dan digunakan pada mesin yang mempercepat laju kapal layar.
Hukum Bernoulli pada Penyemprot Parfum
Parfum adalah sesuatu yang sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari. Tapi, tahukah Anda prinsip kerja penyemprot parfum? Ternyata, prinsip kerja penyemprot parfum memakai prinsip hukum Bernoulli.
Prinsip kerja hukum Bernoulli pada penyemprot parfum secara garis besar adalah saat bola karet yang ada di botol parfum diremas, udara yang ada di dalamnya meluncur keluar melalui pipa bola karet tersebut. Oleh karena itu, pipa ini memiliki laju yang lebih tinggi. Laju udara yang tinggi membuat tekanan pada pipa tersebut menjadi rendah.
Sementara itu, udara dalam pipa di dalam botol parfum, memiliki laju yang lebih rendah dan tekanan udara dalam pipa itu lebih tinggi sehingga cairan parfum didorong ke atas. Saat cairan parfum sampai di pipa selanjutnya (pipa bola karet), udara yang melaju dari dalam bola karet mendorongnya ke luar. Cairan parfum pun akhirnya menyembur ke tubuh kita.
Lubang penyemprot parfum biasanya berukuran kecil sehingga cairan parfum melaju dengan cepat. Inilah persamaan kontinuitas, jika luas penampang kecil, fluida akan bergerak lebih cepat. Sebaliknya, jika luas penampang pipa besar, fluida akan bergerak pelan. Itulah penerapan hukum Bernoulli pada penyemprot parfum.
Hukum Bernoulli pada Penyemprot Racun Serangga
Prinsip kerja penyemprot racun serangga hampir sama dengan penyemprot parfum. Jika pada penyemprot parfum dilakukan dengan cara menekan tombol, pada penyemprot racun serangga yang dilakukan adalah menekan masuk batang penghisap.
Hukum Bernoulli pada Cerobong Asap
Pasti Anda semua pernah melihat cerobong asap. Di kota-kota besar seperti Jakarta, Surabaya, dan Semarang banyak dijumpai cerobong asap pabrik. Mengapa asap dapat bergerak naik lewat cerobong? Ternyata, prinsip hukum Bernoulli berlaku dalam proses ini.
Asap yang dihasilkan dari pembakaran mempunyai suhu tinggi atau panas. Suhu yang tinggi ini mengakibatkan massa jenis udara kecil dan mudah tera[ung atau bergerak ke atas. Di sinilah prinsip hukum Bernoulli berperan.
Prinsip hukum Bernoulli menyebutkan bahwa jika pergerakan aliran udara tinggi, tekanannya menjadi kecil. Sebaliknya, jika laju aliran udara rendah, tekanannya akan besar. bagian atas cerobong berada di luar ruangan dan ada angin yang berhembus di bagian atas cerobong. Akibatnya, tekanan udara di sekitarnya lebih kecil. Udara bergerak dari tempat yang bertekanan udara tinggi ke daerah yang bertekanan udara rendah.
