Hukum Bernoulli dan Penerapannya dalam kehidupan

Hukum Bernoulli

Hubungan antara tekanan dan kedalaman di dalam fluida telah dipelajari pada bab tentang fluida statis. Sekarang, bagaimana hubungan antara tekanan dan kecepatan di dalam fluida? Daniel Bernoulli telah membuktikan bahwa makin besar kecepatan fluida, makin kecil tekanannya. Begitu juga sebaliknya, makin kecil kecepatan fluida, makin besar tekanannya. Pernyataan tersebut dikenal sebagai asas Bernoulli.

Pada Gambar 1 (a) terlihat pada gambar tinggi kolom air A, B, dan C berbeda . Hal ini disebabkan tekanan di titik A, B, dan C berbeda. Tekanan terbesar ada pada kolom air A dan tekanan terkecil ada pada kolom air C. Berdasarkan persamaan kontinuitas, pada Gambar 1 (b), pipa B akan memiliki kelajuan paling besar, karena memiliki diameter pipa paling kecil. Hasil pengamatan menunjukkan pada kolom B kenaikan permukaan airnya paling rendah. Hal ini menunjukkan pada titik B tekanannya paling rendah.

Pada pipa mendatar yang memiliki diameter menyempit, kelajuan fluida yang besar adalah pada pipa yang menyempit, tetapi tekanannya justru paling rendah. Sehingga asas Bernoulli menyatakan: “Pada pipa mendatar (horizontal), tekanan fluida paling besar adalah pada bagian yang kelajuan alirannya paling kecil. Dan tekanan yang paling kecil adalah pada bagian yang kelajuan alirannya paling besar”.

Dalam kehidupan sehari-hari, cukup banyak peristiwa yang melibatkan asas Bernoulli ini. Misalnya, Anda sedang mengendarai sepeda motor, kemudian tiba-tiba ada sebuah mobil mendahului dengan posisi sangat berdekatan. Anda pasti merasakan suatu tarikan ke arah mobil tersebut. Hal ini terjadi karena ruang antara sepeda motor dengan mobil cukup sempit sehingga kecepatan udara menjadi lebih cepat dibanding pada tempat lain. Naiknya kelajuan udara menyebabkan tekanan pada ruang ini menjadi lebih rendah dibanding ke tempat lain. Oleh karena itu, Anda mendapat tekanan yang lebih besar dari sisi luar sepeda motor dan mobil.

Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang dialami oleh aliran fluida. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah tekanan (p), energi kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

dengan:
p = tekanan (N/m²),
v = kecepatan aliran fluida (m/s),
g = percepatan gravitasi (m/s²),
h = ketinggian pipa dari tanah (m), dan
ρ = massa jenis fluida (kg/m³)

Azas Bernoulli hanya membahas tekanan fluida yang tidak kompresibel, viskositasnya diabaikan, dan alirannya stasioner. Tekanan di dalam fluida juga dipengaruhi oleh kecepatan fluida tersebut.