Kipas angin tanpa kipas
Aplikasi Bernoulli -
Penerapan asas Bernoulli dapat kita jumpai pada peristiwa atau alat antara lain tangki berlubang (penampungan air), alat penyemprot (obat nyamuk dan parfum),venturimeter,karburator, tabung pitot,gaya angkat pesawat terbang,dyson fan dan Air foil.
1. Penerapan Asas Bernoulli Pada Tangki Berlubang
 |
skema persamaan Bernoulli untuk fluida dalam tangki dan terdapat kebocoran dalam ketinggian tertentu. |
Perhatikan gambar diatas, pada titik A, kecepatan fluida turun relatif kecil sehingga dianggap nol (v1 = 0). Oleh karena itu persamaan Bernoulli menjadi sebagai berikut.
p1 + ρgh1 + 0 = p2 +ρgh2 + 
ρv22
ρv22g(h1 – h2) = v2
v2v =
Jika h1–h2 = h, maka:
v =
 |
| Lintasan air (fluida) pada tangki berlubang |
Perhatikan gambar diatas. Jika air keluar dari lubang B dengan kelajuan v yang jatuh di titik D, maka terlihat lintasan air dari titik B ke titik D berbentuk parabola. Berdasarkan analisis gerak parabola, kecepatan awal fluida pada arah mendatar sebesar vBX = v =
. Sedangkan kecepatan awal pada saat jatuh (sumbu Y) merupakan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dengan percepatan ay = g. Berdasarkan persamaan jarak Y = v0yt + ay t2 dengan Y = H –h, v0y = 0, dan ay = g, maka kita peroleh persamaan untuk menghitung waktu yang diperlukan air dari titik B ke titik D sebagai berikut.
Gerak air (fluida) pada sumbu X merupakan gerak lurus beraturan (GLB) sehingga berlaku persamaan:
X = v0X t
Karena v0X = vBX = v = , maka:
, maka:R = X = 
R = X = 
R = X = 
2. Penerapan Asas Bernoulli Pada Alat Penyemprot
Alat penyemprot yang menggunakan prinsip Bernoulli yang sering kita gunakan adalah alat penyemprot racun serangga. Perhatikan gambar berikut.
 |
| Penyemprot racun serangga |
Ketika kita menekan batang pengisap, 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. Penerapan Asas Bernoulli Pada Venturimeter
Tabung venturi adalah venturimeter, yaitu alat yang dipasang pada suatu pipa aliran untuk mengukur kelajuan zat cair. Ada dua venturimeter yang akan kita pelajari, yaitu venturimeter tanpa manometer dan venturimeter menggunakan manometer yang berisi zat cair lain.
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 berlaku persamaan berikut.
p1 – p2 = ρ(v22 – v12)
ρ(v22 – v12)Berdasarkan persamaan kontinuitas diperoleh persamaan sebagai berikut.
A1V1 = A2v2 ⇒ v1 = 
atau v2 = 
atau v2 = Jika persamaan ini kita masukan ke persamaaan p1 – p2 = ρ(v22 – v12) maka diperoleh persamaan seperti berikut.
ρ(v22 – v12) maka diperoleh persamaan seperti berikut.
Pada gambar diatas terlihat perbedaan ketinggian vertikal cairan tabung pertama dan kedua adalah h. Oleh karena itu selisih tekanan sama dengan tekanan hidrostatis cairan setinggi h.p1 – p2 = ρgh
Dengan menggabungkan kedua persamaan yang melibatkan perbedaan tekanan tersebut diperoleh kelajuan aliran fluida v1.
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. Perhatikan gambar berikut.
Venturimeter dengan sistem manometerBerdasarkan penurunan rumus yang sama pada venturimeter tanpa manometer, diperoleh kelajuan aliran fluida v1 adalah sebagai berikut.
Keterangan:ρr : massa jenis raksa
ρu : massa jenis udara
ρu : massa jenis udara
4. 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.
 |
| Diagram sebuah karburator |
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.
5. Tabung Pitot
Alat ukur yang dapat kita gunakan untuk mengukur kelajuan gas adalah tabung pitot. Perhatikan gambar berikut.
 |
| Diagram penampang sebuah pitot |
Gas (misalnya udara) mengalir melalui lubanglubang di titik a. Lubang-lubang ini sejajar dengan arah aliran dan dibuat cukup jauh di belakang sehingga kelajuan dan tekanan gas di
luar lubang-lubang tersebut mempunyai nilai seperti halnya dengan aliran bebas. Jadi, va = v (kelajuan gas) dan tekanan pada kaki kiri manometer tabung pilot sama dengan tekanan aliran gas (Pa).
Lubang dari kaki kanan manometer tegak lurus terhadap aliran sehingga kelajuan gas berkurang sampai ke nol di titik b (vb = 0). Pada titik ini gas berada dalam keadaan diam. Tekanan pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan di titik b (pb). Beda ketinggian titik a dan b dapat diabaikan (ha = hb), sehingga perbedaan tekanan yang terjadi menurut persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut.
Perbedaan tekanan ini sama dengan tekanan hidrostatika fluida (raksa) pada manometer.
pb – pa = ρrgh
Oleh karena itu, kecepatan aliran gas vA = v dapat dirumuskan sebagai berikut
6. Gaya Angkat Pesawat Terbang
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 dibawah. 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 kita ketahui melalui persamaan berikut.
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. Makin besar kecepatan pesawat, makin 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.
 | |
| Garis-garis arus di sekitar saya pesawat terbang |
7. Dyson Fan
James Dyson, penemu vacuum cleaners tanpa kantong, kini telah mempunyai penemuan baru: kipas angin tanpa baling-baling. Kipas angin ini mendorong 119 galon udara perdetik. Tidak seperti kipas angin biasa yang mengandalkan baling-baling yang berputar untuk “menangkap” udara dan menghembuskannya ke depan, teknologi kipas angin tanpa baling-baling ini menggunakan prinsip aliran udara model seperti sayap pesawat terbang.
Udara ditarik masuk ke dalam dasar silinder mesin oleh sebuah motor kecil, kemudian alat pendorong motor itu mendorong udara ke dalam lubang yang berongga dan kemudian lewat sebuah celah, menyapu seluruh bagian lubang. Udara kemudian dipercepat alirannya melalui sebuah lingkaran besar, yang disebut loop amplifier.
James Dyson, penemu vacuum cleaners tanpa kantong, kini telah mempunyai
Ada beberapa keuntungan-keuntungan di dalam menggunakan teknologi ‘Air Multiplier’:
– Karena tidak ada bagian yang berputar kencang (yang dapat berbahaya jika disentuh), maka tidak perlu ada kawat pelindung.
– Tidak perlu sering-sering dibersihkan karena tidak ada baling-balingnya
– Pengatur kekencangan bisa menggunakan dimmer (seperti saklar putar pengatur terang/redupnya lampu)
Di dalam sebuah wawancara dengan Dyson, ia mengatakan: “Saya selalu kecewa dengan kipas angin biasa. Baling-baling yang berputar memotong aliran udara, menyebabkan suara mengganggu. Selain itu susah dibersihkan dan anak-anak selalu ingin memasukkan jari-jari mereka melalui lubang-lubang kawat. Jadi kami mengembangkan sebuah jenis kipas angin baru yang tidak menggunakan baling-baling.”
8. Air Foil
 | ||
KETERANGAN:
Aliran udara seperti terlihat pada gambar sehingga dengan bentuk sedemikian rupa sehingga kecepatan udara diatasnya lebih tinggi sehingga tekanannya rendah dan kecepatan dibagian bawah lebih rendah maka tekanan yang terjadi lebih besar, terjadilah gaya angkat pada benda tersebut.
