Alat-Alat yang Menggunakan Prinsip Hukum Bernoulli

1. Venturimeter

Tabung venturi adalah venturimeter, yaitu alat yang dipasang pada suatu pipa aliran untuk mengukur kelajuan zat cair. Ada dua venturimeter yang akan Anda pelajari, yaitu venturimeter tanpa manometer dan venturimeter menggunakan manometer yang berisi zat cair lain.

a) Venturimeter Tanpa Manometer
gambar venturimeter tanpa manometer

Gambar diatas menunjukkan sebuah venturimeter yang digunakan untuk mengukur kelajuan aliran dalam sebuah pipa. Untuk menentukan kelakuan aliran v1 dinyatakan dalam besaran-besaran luas penampang A1 dan A2 serta perbedaan ketinggian zat cair dalam kedua tabung vertikal h. Zat cair yang akan diukur kelajuannya mengalir pada titik-titik yang tidak memiliki perbedaan ketinggian (h1 = h2), sehingga dengan hukum bernoulli diperoleh persamaan berikut.

rumus kecepatan aliran udara pada venturimeter


Berdasarkan persamaan kontinuitas diperoleh persamaan berikut:


rumus kecepatan aliran udara pada venturimeter


Jika persamaan ini dimasukan ke persamaaan sebelumnya, maka diperoleh persamaan seperti berikut.

rumus kecepatan aliran udara pada venturimeter


Perbedaan ketinggian vertikal cairan tabung pertama dan kedua adalah h. Oleh karena itu selisih tekanan sama dengan tekanan hidrostatis cairan setinggi h.
rumus kecepatan aliran udara pada venturimeter


 Dengan menggabungkan kedua persamaan yang melibatkan perbedaan tekanan tersebut diperoleh kelajuan aliran fluida v1.

rumus kecepatan aliran udara pada venturimeter

Dengan:
V1 = kecepatan zat cair yang diukur (m/s)
Rho = massa jenis zat cair yang diukur (kg/m3)
A1 = luas penampang pipa besar (m2)
A2 = luas penampang pipa kecil (m2)
h = perbedaan ketinggian vertikal cairan tabung pertama dan kedua (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)

b) Venturimeter dengan Manometer
Pada prinsipnya venturimeter dengan manometer hampir sama dengan venturimeter tanpa manometer. Hanya saja dalam venturimeter ini ada tabung U yang berisi raksa.
Berdasarkan penurunan rumus yang sama pada venturimeter tanpa manometer, diperoleh kelajuan aliran fluida v1 adalah sebagai berikut:

rumus kecepatan aliran udara pada venturimeter

dengan:
rr : massa jenis raksa
ru : massa jenis udara

2. Alat penyemprot serangga


Alat-Alat yang Menggunakan Prinsip Hukum Bernoulli
alat penyemprot serangga

Alat penyemprot yang menggunakan prinsip Bernoulli yang sering Anda gunakan adalah alat penyemprot racun serangga. 
Ketika batang pengisap ditekan, udara dipaksa keluar dari tabung pompa melalui tabung sempit pada ujungnya. Semburan udara yang bergerak dengan cepat mampu menurunkan tekanan pada bagian atas tabung tandon yang berisi cairan racun. Hal ini menyebabkan tekanan atmosfer pada permukaan cairan turun dan memaksa cairan naik ke atas tabung. Semburan udara berkelajuan tinggi meniup cairan, sehingga cairan dikeluarkan sebagai semburan kabut halus

3. Karburator


Karburator adalah alat yang berfungsi untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara, campuran ini memasuki silinder mesin untuk tujuan pembakaran. untuk memahami cara kerja karburator pada kendaran bermotor perhatikan gambar berikut:


Penampang pada bagian atas jet menyempit, sehingga udara yang mengalir pada bagian ini bergerak dengan kelajuan yang tinggi. Sesuai asas Bernoulli, tekanan pada bagian ini rendah. Tekanan di dalam tangki bensin sama dengan tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer memaksa bahan bakar (bensin atau solar) tersembur keluar melalui jet sehingga bahan bakar bercampur dengan udara sebelum memasuki silinder mesin.

4. Pipa Pitot

Pipa pitot adalah alat untuk mengukur kelajuan gas atau udara. Pipa pitot terdiri atas pipa venturi yang berisikan raksa. Ujung A terbuika ke atas, sedangkan ujung B terbuka memanjang searah dengan datangnya udara. Perbedaan tintti raksa dalam pipa disebabkan oleh perbedaan tekanan di A dan B.

Aliran Udara yang masuk ke dalam tabung diteruskan kedalam pipa melalui ujung B, dengan kecepatan berkurang hingga mencapai nol. Pada keadaan tersebut tekanan di B sama dengan tekanan di titik D dan gas dalam keadaan diam. Dengan menggunakan persamaan Bernoulli, dengan hA = hB dan kecepatan gas di B sama dengan nol, akan didapat

rumus mencari kecepatan aliran udara pada pipa pitot

Beda tekanan antara titik 1 dan 2 (p2-p1) sama dengan tekanan hidrostatis zat cari didalam manometer, yaitu


rumus mencari kecepatan aliran udara pada pipa pitot

Jika kedua persamaan diatas disubtitusikan maka diperoleh

rumus mencari kecepatan aliran udara pada pipa pitot

Sehingga rumus kecepatan alir udara/gas dapat dituliskan
rumus mencari kecepatan aliran udara pada pipa pitot



dengan:
v = kecepatan alir gas/udara (m/s)
p’ = massa jenis air raksa (kg/m3)
p = massa jenis gas/udara (kg/m3)
h = perbedaan ketinggian air raksa (m)
  
5. Gaya Angkat Sayap pada Pesawat Terbang

Alat-Alat yang Menggunakan Prinsip Hukum Bernoulli


Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang  melalui sayap pesawat. Pesawat terbang tidak seperti roket yang terangkat ke atas karena aksi-reaksi antara gas yang disemburkan roket itu sendiri. Roket menyemburkan gas ke belakang, dan sebagai reaksinya gas mendorong roket maju. Jadi, roket dapat terangkat ke atas walaupun tidak ada udara, tetapi pesawat terbang tidak dapat terangkat jika tidak ada udara. Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi bagian atas yang lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya.

Perhatikan Gambar berikut!

Alat-Alat yang Menggunakan Prinsip Hukum Bernoulli
Garis arus pada sisi bagian atas lebih rapat daripada sisi bagian bawahnya. Artinya, kelajuan aliran udara pada sisi bagian atas pesawat v2 lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap v1. Sesuai dengan asas Bornoulli, tekanan pada sisi bagian atas p2 lebih kecil daripada sisi bagian bawah p1 karena kelajuan udaranya lebih besar. Dengan A sebagai luas penampang pesawat, maka besarnya gaya angkat dapat diketahui melalui persamaan berikut.

Rumusa gaya angkat pesawt

Pesawat terbang dapat terangkat ke atas jika gaya angkat lebih besar daripada berat pesawat. Jadi, suatu pesawat dapat terbang atau tidak tergantung dari berat pesawat, kelajuan pesawat, dan ukuran sayapnya.


semakin besar kecepatan pesawat maka semakin besar kecepatan udara. Hal ini berarti gaya angkat sayap pesawat makin besar. Demikian pula, makin besar ukuran sayap makin besar pula gaya angkatnya. Supaya pesawat dapat terangkat, gaya angkat harus lebih besar daripada berat pesawat (F1 – F2) > m g. Jika pesawat telah berada pada ketinggian tertentu dan pilot ingin mempertahankan ketinggiannya  (melayang di udara), maka kelajuan pesawat harus diatur sedemikian rupa sehingga gaya angkat sama dengan berat pesawat (F1 – F2) = m g.

Jangan lupa like and share jika bermanfaat!
Previous
Next Post »

5 comments

Write comments
April 19, 2018 at 11:14 AM delete

Makasih pak rumus venturimeter tanpa manometernya membantu sekali

Reply
avatar
reaven
AUTHOR
April 19, 2018 at 3:18 PM delete

agar tidak bingung dengan rumusnya, coba dipahami kembali konsep dasarnya

Reply
avatar