Home » , » Penerapan Prinsip Bernoulli: dari Toricelli ke Perahu Layar, Airfoil, Karburator

Penerapan Prinsip Bernoulli: dari Toricelli ke Perahu Layar, Airfoil, Karburator

Written By onfisika on Friday, March 28, 2014 | 8:43 AM

Persamaan Bernoulli dapat dipakai pada banyak situasi. Satu contoh adalah untuk menghitung kecepatan zat cair v1 yang keluar dari keran yang berada didasar bejana air. Seperti Karburator
clip_image008dan Pipa bocor . Pada Pipa Bocor Kita pilih titik 2 sebagai permukaan zat cair tersebut. Dengan menganggap diameter bejana lebih besar jika dibandingkan dengan diameter keran, maka harga v2 akan mendekati nol. Titik 1 ( keran ) dan 2 ( permukaan ) terbuka terhadap atmosfir sehingga tekanan pada kedua titik sama dengan tekanan atmosfir P1 = P2 . Jadi persamaan berboulli menjadi :
clip_image002
Atau
clip_image004
Hasil ini disebut teorema Toricelli . walaupun tampaknya merupakan kasus khusus dari persamaan Bernoulli, teorema ini ditemukan satu abad sebelum Bernoulli oleh Evangelista Torricelli, Seorang murid Galileo , sehingga namanya dipakai. Persamaan tersebut memberitahu kita bahwa cairan tersebut meninggalkan Keran dengan laju yang sama seperti laju benda yang jatuh bebas dari ketinggian yang sama. Hal ini seharusnya tidak terlalu mengejutkan karena penurunan persamaan Bernoulli berawal dari kekekalan Energi.
Kasus khusus lain dari persamaan Bernoulli muncul ketika fluida mengalir tetapi tidak ada perubahan ketinggian yang berarti yaitu y­1 = y2 , maka persamaan menjadi
clip_image006
Hasil menunjukkan secara kuantitatif bahwa bila laju fluida tinggi , maka tekanan fluida akan rendah dan sebaliknya. Hal ini menjelaskan banyak fenomena umum, beberapa diilustrasikan pada gambar dibawah.
Tekanan pada udara yang bertiup dengan laju tinggi diatas tabung vertical penyemprot parfum
clip_image010
lebih kecil daripada tekanan udara normal yang bekerja pada permukaan cairan di dalam botol tersebut. Dengan demikian parfum didorong keatas tabung karena tekanan yang diperkecil diatasnya. Bola pingpong
clip_image012
dapat diapungkan diatas tiupan udara yang kuat ( beberapa vacuum cleaner dapat meniupkan udara ) ; Jika bola mulai meninggalkan tiupan udara, tekanan yang lebih besar pada udara yang diam di luar pancaran ( prinsip Bernoulli ) mendorong bola kembali kedalam.
Sayap pesawat udara dan airfoil
clip_image014
lainnya yang bergerak dengan cepat relative terhadap udara dirancang untuk membelokkan udara sehingga walaupun aliran lurus sebenarnya dipertahankan , aliran tersebut dikumpulkan bersama di atas sayap.
Sama seperti jalur aliran dikumpulkan bersama pada pipa yang menyempit dimana kecepatannya tinggi, demikian juga aliran diatas sayap menunjukkan bahwa laju udara lebih besar diatas sayap daripada dibawahnya. Dengan demikian tekanan udara diatas sayap lebih kecil daripada dibawahnya dan berarti ada gaya total keatas yang disebut lift dinamik. Prinsip Bernoulli hanya merupakan satu aspek dari gaya angkat pada sayap. Sayap biasanya dimiringkan sedikit keatas sehingga udara yang mengenai permukaan bawah dibelokkan ke bawah; perubahan momentum dari molekul molekul udara yang terpantul menghasilkan gaya keatas tambahan pada sayap. Turbulensi juga memainkan peranan yang penting.
Sebuah perahu layar dapat melaju melawan angin ,
clip_image016
dan efek Bernoulli sangat membantu hal ini jika layar diatur sedemikian sehingga kecepatan udara bertambah pada penyempitan antara dua layar. Tekanan atmosfir normal dibelakang layar utama lebih besar daripada tekanan diperkecil didepannya ( yang disebabkan oleh udara yang bergerak cepat pada penyempitan antara layar-layar ), dan hal ini mendorong perahu ke depan. Ketika melaju melawan angin , layar utama dipasang pada suatu sudut yang kira – kira ditengah antara arah angin dan sumbu perahu. Gaya total pada layar ( angin dan Bernoulli ) bekerja hamper tegak lurus terhadap layar ( F angin ) . Hal ini akan membuat perahu cenderung bergerak ke samping jika tidak ada sumbu perahu yang memanjang vertikal kebawahdibawah air – karena air memberikan gaya Fair pada sumbu perahu yang hamper tegak lurus pada sumbu perahu. Resultan kedua gaya ini ( FR ) hamper lurus kedepan sebagaimana diperlihatkan pada gambar.

Penerapan Soal Tingkat Lanjut:

Comments
0 Comments

0 komentar :

Post a Comment