Hukum Bernoulli pertama kali ditemukan oleh Daniel Bernoulli yang merupakan salah satu ahli matematika asal Belanda. Prestasi yang berhasil diraihnya ini terjadi bukan tanpa alasan, karena ibu dan ayah Daniel Bernoulli juga merupakan ahli matematika di daerah tempat tinggalnya.
Awalnya, Daniel Bernoulli melakukan penelitian dan mendapatkan sebuah hasil yang menyebutkan bahwa fluida mekanis menjadi awal perkembangan ilmu pengetahuan. Selama penelitian tersebut, Daniel Bernoulli juga menjelaskan tentang gaya angkat pesawat yang membuatnya bisa terbang.
Meski bunyi hukum ini sudah pernah diajarkan dalam bangku sekolah, tapi ada beberapa orang yang lupa ketika mereka sudah beranjak dewasa. Untuk memahami kembali tentang apa yang dimaksud dengan hukum ini, di sini kami akan membagikan pengertian, rumus, dan contoh soalnya lengkap!
Apa itu Hukum Bernoulli?
Ada begitu banyak hukum fisika yang harus diketahui oleh orang-orang, tak terkecuali hukum fisika yang ditemukan oleh seorang ahli matematika bernama Daniel Bernoulli ini.
Hukum Bernoulli adalah jumlah tekanan, energi potensial/satuan volume, dan energi kinetik/satuan volume yang nilainya sama.
Nilai dari jumlah tekanan, energi potensial/satuan volume, dan energi kinetik/satuan volume yang ada dalam titik sepanjang aliran fluida dikatakan ideal atau sama. Bunyi hukum fisika ini pun berbeda dengan hukum fisika yang telah kita pelajari sebelumnya.
Di dalam hukum fisika ini disebutkan bahwa kenaikan kecepatan aliran yang ada pada fluida dapat mengakibatkan penurunan tekanan fluida yang terjadi secara bersamaan. Dalam arti lainnya, perubahan tersebut dapat terjadi seiring menurunnya energi potensial pada fluida.
Namun, hukum fisika ini hanya bisa diterapkan pada zat-zat cair yang mengalir saja dan kecepatannya pun tidaklah sama.
Ada banyak orang yang percaya bahwa hukum ini dapat membuktikan bahwa suatu tekanan akan mengalami penurunan jika aliran fluida mengalami kenaikan yang cukup signifikan.
Jika pengertian di atas adalah penjelasan umum yang sering diketahui oleh banyak orang, di lain sisi masih ada beberapa ahli yang berpendapat bahwa hukum ini merupakan fluida yang memiliki komposisi ideal dan memenuhi karakteristik zat cair yang mengalir.
Persamaan Hukum Bernoulli
Setelah memahami tentang apa yang dimaksud dengan hukum fisika ini, sekarang Anda perlu mengetahui bagaimana rumus yang tepat untuk menghitungnya dengan benar. Sebab, setiap hukum fisika akan memiliki rumus yang berbeda dan istilah-istilah baru yang harus dipelajari secara jelas.
Persamaan Hukum Bernoulli sangat berkaitan dengan kecepatan, ketinggian, dan tekanan yang ada di 2 titik poin fluida. Nantinya, persamaan Bernoulli ini bisa terjadi saat keseimbangan energi mekanik muncul bersamaan dengan tekanannya. Lalu, bagaimana rumusnya yang tepat?
Tekanan + Ekinetik + Epotensial = Konstan
Sementara untuk beberapa istilah yang sering muncul selama proses perhitungan hukum ini adalah sebagai berikut:
P: Tekanan (dalam satuan pascal)
v: Kecepatan fluida (dalam satuan m/s)
rho: Massa jenis fluida (dalam satuan kg/m3)
h: Ketinggian (dalam satuan m)
g: Percepatan gravitasi (bisa dihitung sebagai g = 9,8 m/s2)
Rumus Hukum Bernoulli Berdasarkan Jenisnya
Sebenarnya, prinsip hukum yang ditemukan oleh Daniel Bernoulli ini merupakan hasil dari penyederhanaan persamaan Bernoulli, sehingga kedua hal ini tidak terlalu berbanding terbalik. Namun, Daniel Bernoulli menciptakan bentuk persamaan baru yang berlaku untuk 2 jenis aliran yang berbeda.
Kedua jenis aliran ini adalah aliran fluida terhenti dan tidak terhenti. Karena hukum ini memiliki aliran fluida yang berbeda, tentu rumus dari masing-masing jenis tersebut akan berbeda. Untuk memahami perbedaan rumus dari kedua jenis aliran fluida tersebut, simak informasinya di bawah ini:
1. Aliran Fluida Terhenti
Aliran fluida terhenti juga sering disebut dengan istilah aliran termampatkan yang memiliki sifat khusus saat terjadi suatu perubahan. Perubahan ini terjadi pada besaran kerapatan massa yang ada pada sepanjang aliran fluida. Sementara untuk rumus aliran fluida terhenti adalah:
V^ 2/2 + theta + w = konstan
Jika simbol p dapat diartikan sebagai jumlah dari tekanan yang akan dihitung, untuk ½ PV^2 adalah simbol yang menggambarkan energi kinetik per satuan volume. Sedangkan huruf qgh dapat diartikan sebagai energi potensial per satuan volume yang ada di dalam hukum fisika ini.
Nantinya, untuk melakukan diskusi mengenai pemahaman Bernoulli seperti ini, orang-orang diwajibkan untuk menemukan persamaan dan mencatatnya dengan baik terlebih dahulu. Jadi, tidak sembarang orang yang bisa menghitung persamaan ini dengan mudah.
2. Aliran Fluida Tak Terhenti
Jika aliran fluida terhenti sering disebut dengan nama aliran termampatkan, untuk jenis aliran fluida ini memiliki nama lain yakni aliran fluida tak termampatkan. Ciri-ciri paling utama dari aliran fluida ini adalah tidak ada perubahan yang terjadi pada besaran kerapatan massa di sepanjang aliran fluida.
Tentu itu perbedaan besar antara aliran terhenti dan aliran tak terhenti. Sedangkan rumus menghitung aliran fluida tak terhenti atau termampatkan adalah:
p + pgh + ½ pv2 = tetap
Keterangan:
p: Tekanan fluida
h: Relatif terhadap suatu acuan
g: Percepatan gravitasi
v: Kecepatan fluida
Contoh dalam Kehidupan Sehari-hari
Sebelum membahas tentang contoh soal yang sering muncul saat di bangku sekolah, kami akan membagikan tentang contoh-contoh hukum ini dalam kehidupan sehari-hari terlebih dahulu. Berikut adalah contoh penerapannya yang sering kita lihat pada kehidupan sehari-hari:
1. Mengendarai Sepeda Motor
Contoh hukum ini bisa terlihat saat seseorang mengendarai sepeda motor dengan memakai kaos saja tanpa jaket. Saat seseorang melakukan hal ini, maka kaos bagian belakangnya akan tertiup angin dan menggembung.
Sebab, semakin cepat sepeda motor melaju, hal ini dapat membuat kecepatan udara di bagian belakang semakin kecil.
2. Menekan Selang Air
Ada banyak aktivitas yang bisa dilakukan dengan menggunakan selang air seperti menyiram tanaman, membersihkan kendaraan, dan menyiram pekarangan rumah agar tidak berdebu.
Saat melakukan aktivitas ini, Anda bisa membuktikan bahwa semakin kecil luas permukaan benda, maka tekanannya akan semakin besar.
Contoh Soal dan Pembahasannya
Ada tandon air yang memiliki ketinggian permukaan air sebesar 70 cm dari dasar penampung air. Namun, tidak disangka-sangka bagian bawahnya berlubang, karena sudah dipakai cukup lama. Lalu, berapa besar kecepatan aliran air yang ada pada bagian berlubang tersebut?
h1 = 70 cm = 0,7 m
P1 = P2 : V1 = 0
pair = 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
P1 + 0 + p.g (0,7 m) = P2 + ½ pv2 + 0
p.g (0,7 m) = ½ pv2
10 x 0,7 m = ½ v2
V2 = Akar dari 2 (10 m/s-2 x 0,7 m)
V2 = 3,74 m/s
Meski terkesan sulit untuk dipahami, nyatanya Hukum Bernoulli sering kita lihat pada kegiatan sehari-hari. Jadi, bagi sebagian orang memahami hukum ini bukanlah suatu hal yang sulit. Awali pemahaman hukum ini dengan mencari tahu tentang pengertian dan persamaannya terlebih dahulu.