Contoh Soal Hukum Bernoulli
Contoh Soal Hukum Bernoulli - Dalam topik ini kita akan belajar tentang Hukum Bernoulli. Pembahasan Hukum Bernoulli tidak terlepas dari dinamika fluida. Salah satu aplikasi Hukum Bernoulli berlaku pada daya angkat pesawat terbang. Dalam pembahasan ini, kita batasi hanya untuk fluida yang tunak, seragam, dan tak termampatkan.
Ayo kita Mulai
Pada dasarnya, Hukum Bernoulli menyatakan bahwa semakin tinggi kecepatan suatu fluida, maka akan semakin rendah tekanannya. Kebenaran dari hukum ini dapat kalian langsung rasakan sendiri dengan percobaan sederhana. Lekukan selembar kecil karton sehingga membentuk seperti terowongan di atas meja. Lalu, tiup angin ke dalam terowongan tersebut. Perhatikan Gambar 1.
Gambar 1: Lengkungkan sepotong karton yang ditiup di bagian bawah
Apa yang akan terjadi? apakah karton tersebut akan terbalik? ternyata tidak, karton akan semakin rapat menempel di meja. Hal ini karena tekanan di dalam terowongan lebih rendah dibandingkan tekanan di atasnya sehingga membuat karton menempel ke meja.
Nah, itu adalah salah satu contoh penerapan Hukum Bernoulli. Sekarang, mari kita lihat lebih rinci mengenai Hukum Bernoulli ini. Perhatikan Gambar 2.
Gambar 2: Pipa dengan ketinggian dan luas penampang berbeda untuk menjelaskan Hukum Bernoulli
Pertama, mari kita lihat usaha (W) yang diperlukan untuk memindahkan fluida sejauh s1. Untuk memindahkan fluida sejauh s1kita perlu memberikan gaya F1 sepanjang jarak s1 pada fluida. Sedangkan untuk menaikkan fluida dari h1 ke h2 dibutuhkan usaha yang melawan gaya gravitasi. Persamaan matematikanya kita tuliskan
Gaya yang diberikan merupakan dorongan atau tekanan (p) terhadap fluida di luas penampang A.
Persamaan awal dapat dituliskan
perhatikan bahwa A dikali s adalah volume fluida.
Dengan demikian, dapat kita tuliskan,
dalam fisika, usaha yang diberikan sama dengan perubahan Energi Kinetik.
Persamaan akhir menjadi,
dari sini dapat kita lihat bahwa Hukum Bernoulli menyatakan semakin tinggi kecepatan fluida, semakin rendah tekanan dalam fluida tersebut.
Perhatikan Gambar berikut ini.
Gambar 3. Rancangan Sayap Pesawat
Gambar 3 menunjukkan bahwa aplikasi Hukum Bernoulli terjadi pada daya angkat pesawat. Rancangan sayap pesawat dibuat sedemikian rupa agar kecepatan angin yang bergerak di bagian atas lebih besar daripada di bagian bawah. Hal ini menyebabkan tekanan di bagian atas sayap lebih rendah dibandingkan dengan tekanan di bagian bawah. Akibatnya, pesawat pun terangkat.
S1
Karton yang tertelungkup tidak akan terbalik saat ditiup bagian bawahnya. Hal tersebut dikarenakan ....
S2
Kecepatan suatu fluida meningkat dua kali kecepatan mula-mula saat terjadi perubahan ukuran penampang di bagian ujung. Tekanan fluida di ujung pipa tersebut adalah….
S3
Suatu pipa dengan luas penampang 1 m2 diberikan gaya dorong sebesar 10 N. Tekanan air dalam pipa tersebut adalah....
S4
Hukum Bernoulli menyatakan bahwa untuk dua penampang yang berbeda, massa jenis fluida haruslah sama. Alasan utama yang menjadi landasan hukum tersebut adalah....
S5
Prinsip utama Hukum Bernoulli yang digunakan untuk daya angkat pesawat adalah ....
S6
Perumusan berikut yang sesuai dengan persamaan Bernoulli untuk fluida yang diam adalah ....
S7
Coba perhatikan gambar berikut.
Terdapat dua titik dalam drum yang terpisah sejauh 2 m. Perbedaan tekanan di dua titik tersebut adalah…… ( ρ = 1000 kg/m3 dan g = 10 m/s2)
S8
Coba perhatkan gambar berikut.
Sebuah drum bocor di kedalaman 5 m dari permukaan air. Kecepatan air yang memancar dari lubang bocor tersebut adalah....
S9
Perhatikan Gambar tabung venturi berikut. Tabung venturi digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida di suatu pipa. Dengan menggunakan Hukum Bernoulli, rumus kecepatan fluida di penampang A1 adalah...
S10
Perbedaan ketinggian di tabung venturi adalah 0,1 m. Luas penampang A1 = 0,1 m dan A2= 0,01 m. Kecepatan fluida di penampang A1 adalah……..