RT Fisika

Penerapan-penerapan Hukum Bernaulli :

1.    Gaya Angkat Pada Pesawat

Hukum Bernoulli digunakan untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan badan pesawat terbang sehingga diperoleh ukuran presisi yang sesuai. Pesawat terbang dirancang sedemikian rupa sehingga hambatan udaranya sekecil mungkin. Pesawat pada saat terbang akan menghadapi beberapa hambatan, diantaranya hambatan udara, hambatan karena berat badan pesawat itu sendiri, dan hambatan pada saat menabrak awan. Setelah dilakukan  perhitungan dan rancangan yang akurat dan teliti, langkah selanjutnya adalah pemilihan mesin penggerak pesawat yang mampu mengangkat dan mendorong badan pesawat.

Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa. Berat pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi. Gaya angkat yang disebabkan oleh bentuk pesawat. Gaya ke depan yang disebabkan oleh gesekan udara. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara Jika pesawat hendak bergerak mendatar dengan suatu percepatan, maka gaya ke depan harus lebih besar daripada gaya hambatan dan gaya angkat harus sama dengan berat pesawat. Jika pesawat hendak menambah ketinggian yang tetap, maka resultan gaya mendatar dan gaya vertical harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya ke depan sama dengan gaya hambatan dan gaya angkat sama dengan berat pesawat.

genius.smpn1-mgl.sch.id

Salah satu faktor yang menyebabkan pesawat bisa terbang adalah adanya sayap. Bentuk sayap pesawat melengkung dan bagian depannya lebih tebal daripada bagian belakangnya. Bentuk sayap seperti ini dinamakan aerofoil. Ide ini ditiru dari sayap burung. Bentuk sayap burung juga seperti itu (sayap burung melengkung dan bagian depannya lebih tebal). Burung bisa terbang karena ia mengepakkan sayapnya, sehingga ada aliran udara yang melewati kedua sisi sayap. Agar udara bisa mengalir pada kedua sisi sayap pesawat, maka pesawat harus digerakkan maju. Manusia menggunakan mesin untuk menggerakan pesawat 

Bagian depan sayap dirancang melengkung ke atas. Udara yang mengalir dari bawah berdesakan dengan  yang ada di sebelah atas. Mirip seperti air yang mengalir dari pipa yang penampangnya besar ke pipa yang penampangnya sempit. Akibatnya, laju udara di sebelah atas sayap meningkat. Karena laju udara meningkat, maka tekanan udara menjadi kecil. Sebaliknya, laju aliran udara di sebelah bawah sayap lebih rendah, karena udara tidak berdesakan (tekanan udaranya lebih besar). Adanya perbedaan tekanan ini, membuat sayap pesawat didorong ke atas.

Dengan persamaan,

V_A > V_B  berarti P_A < P_B

Karena tekanan di atas lebih kecil, maka akan timbul gaya dorong dari bawah yang dapat mengangkat pesawat. Gaya angkat memenuhi :

F = F_B – F_A 

F = (P_B – P_A). A

Penyebab lain adalah momentum. Biasanya, sayap pesawat dimiringkan sedikit ke atas. Udara yang mengenai permukaan bawah sayap dibelokkan ke bawah. Karena pesawat punya dua sayap, yakni di bagian kiri dan kanan, maka udara yang dibelokkan ke bawah tadi saling bertabrakan. Perubahan momentum molekul udara yang  bertumbukkan menghasilkan gaya angkat tambahan

2.        Mesin Karburator

Mesin karburator yang berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar dan mencampurnya dengan aliran udara yang masuk. Supaya mudah terbakar, bensin yang sudah berbentuk uap atau gas harus dicampur dengan udara bersih. Udara dilewatkan pada sebuah pipa venturi, yaitu pipa yang akan menyempit seperti leher botol. Oleh karena adanya penyempitan, luas penampang pipa, laju aliaran udara akan menjadi besar dan tekanan pada daerah venturi akan turun sehingga bensin yang ada pada tempat penampungan akan tersedot keluar bercampur dengan udara membentuk uap bensin.

Kemudian uap bensin akan mengalir sampai pada tempat pembakaran yang merupakan sumber energi penggerak dari motor. Jadi, prinsip kerja karburator adalah adanya perbedaan tekanan antara ruang venturi dengan ruang penampungan uap bensin. Ini sesuai dengan asas bernoulli.

3.        Pipa Tangki dan Bak Penampungan

Hukum Bernoulli berlaku pada aliran air melalui pipa dari tangki penampung menuju bak-bak penampung. Biasanya digunakan di rumah-rumah pemukiman. Hukum bernoulli juga berlaku pada saat air di dalam tangki mengalami kebocoran akibat adanya lubang di dinding tangki, seperti terlihat pada gambar di bawah ini, kelajuan air yang memancar keluar dari lubang tersebut dapat dihitung berdasarkan Hukum Toricelli. Menurut Hukum Toricelli, jika diameter lubang kebocoran pada dinding tangki sangat kecil dibandingkan diameter tangki, kelajuan air yang keluar dari lubang sama dengan kelajuan yang diperoleh jika air tersebut jatuh bebas dari ketinggian h.

4.         Lubang Tikus dalam Tanah

        Tikus  juga menerapkan prinsip bernoulli. Tikus  tidak mau mati karena sesak napas karenanya tikus  membuat dua lubang pada ketinggian yang berbeda. Akibat perbedaan ketinggian permukaan tanah, maka udara berdesakan dengan temannya (bagian kanan). Mirip seperti air yang mengalir dari pipa yang penampangnya besar menuju pipa yang penampangnya kecil. Karena berdesakan maka laju udara meningkat (Tekanan udara menurun).         Karena ada perbedaan tekanan udara, maka udara dipaksa mengalir masuk melalui lubang tikus. Udara mengalir dari tempat yang tekanan udara-nya tinggi ke tempat yang tekanan udaranya rendah.