Fluida Dinamis

PENGERTIAN FLUIDA 

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat cair dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir.
Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. 
Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari.

Fluida ini dapat kita bagi menjadi dua bagian yakni:

     1.  Fluida Statis

2.  Fluida Dinamis

2. FLUIDA DINAMIS

Pengertian Fluida Dinamis

Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. Untuk memudahkan dalam mempelajari, fluida disini dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap waktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen (tidak mengalami putaran-putaran).

Dalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali hal yang berkaitan dengan fluida dinamis ini.

Besaran-besaran dalam fluida dinamis

Debit aliran (Q)

Jumlah volume fluida yang mengalir persatuan waktu, atau:

Dimana :

Q   =    debit aliran (m³/s)

A   =    luas penampang (m²)

V   =    laju aliran fluida (m/s)

Aliran fluida sering dinyatakan dalam debit aliran

 

Dimana :

Q   =    debit aliran (m³/s)

V   =    volume (m³)

t     =    selang waktu (s)

  

Klasifikasi Aliran Fluida (Fluids Flow Classification)

Didasarkan pada tinjauan tertentu, aliran fluida dapat diklasifikasikan dalam beberapa golongan. Dalam ulasan ini, fluida yang lebih banyak dibahas adalah air (incompressible fluids) dan dibagi menjadi 8 golongan antara lain :

1. Aliran yang tak termampatkan dan termampatkan (incompressible and compressible flows)
Aliran tak termampatkan adalah kondisi aliran dimana rapat massa fluidanya tidak berubah. Contohnya adalah air,minyak,dll.
Aliran termampatkan adalah kondisi aliran dimana rapat massa fluidanya berubah. Contohnya adalah gas. Pada fluida jenis ini berlaku hukum termodinamika.

2. Aliran tunak dan tak tunak (steady and unsteady flows )
Aliran tunak atau aliran permanen (permanent flow)  adalah kondisi dimana komponen aliran tidak berubah terhadap waktu. Contohnya adalah  aliran di saluran/sungai pada kondisi tidak ada perubahan aliran (tidak ada hujan, tidak banjir, dll). Kondisi tersebut dinyatakan dalam persamaan matematika berikut :

jf   : perubahan komponen aliran
jt   : perubahan terhadap waktu
f      : komponen aliran (viskositas, tekanan, rapat massa, kedalaman, debit, dll.)

Aliran tak tunak atau aliran tidak permanen (impermanent flow)  adalah kondisi dimana komponen aliran berubah terhadap waktu. Contoh aliran di saluran/sungai pada kondisi ada perubahan aliran (ada hujan, ada banjir, dll) atau aliran yang dipengaruhi muka air pasang-surut (muara sungai di laut) . Kondisi tersebut dinyatakan dalam persamaan matematika berikut :

Ilustrasi visual untuk kasus sederhana ditampilkan pada gambar di bawah ini :

 

3. Aliran seragam dan tak seragam (uniform and non-uniform flows)
Aliran seragam adalah kondisi dimana komponen aliran tidak berubah terhadap jarak. Contoh aliran di saluran/sungai pada kondisi tidak ada pengaruh pembendungan/terjunan, tidak ada penyempitan/pelebaran yang ekstrim.

jx  : perubahan terhadap jarak
Aliran tidak seragam (non-uniform flow) adalah kondisi dimana komponen aliran berubah terhadap jarak. Contoh aliran di saluran/sungai pada kondisi ada pengaruh pembendungan/terjunan, ada penyempitan/pelebaran yang ekstrim.

Ilustrasi visual untuk kasus sederhana ditampilkan pada gambar di bawah ini, 

(a) untuk kondisi aliran seragam dan (b) untuk kondisi aliran tidak seragam

 

(McDonough, 2009:32)

4. Aliran laminer dan turbulen (laminar and turbulent flows)

 

(McDonough, 2009:38)

Fenomena aliran jenis ini dapat dijumpai  dalam kehidupan sehari hari, aliran air pada keran mungkin yang paling sering kita jumpai. Gambar diatas menunjukkan, Gambar (a) adalah keran air yang dibuka saat awal (bukaan kecil) sehingga air yang mengalir kecepatannya kecil, pada kondisi ini terjadi aliran laminer. Kecepata air meningkat pada Gambar (b) dan Gambar (c) sehingga aliran air berubah menjadi turbulen.
Dari sudut pandang hidraulik, hal yang paling mudah untuk membedakannya adalah gerak partikel/distribusi kecepatannya seragam, lurus, dan sejajar untuk aliran laminer dan sebaliknya untuk aliran turbulen. Perubahan dari laminer menuju turbulen atau zona transisi terjadi pada jarak tertentu dan zona transisi akan berakhir hingga terjadi kondisi ‘fully developed turbulence’. Gambar dibawah ini mendeskripsikan perubahan distribusi kecepatan pada saluran terbuka,
Gambar (a) dan saluran tertutup, Gambar (b)

 
(Yulistiyanto)
(a)

 
(Kironoto)
(b)

Angka Reynolds biasanya digunakan untuk mempermudah dalam membedakan jenis aliran pada klasifikasi ini. Persamaan Reynolds untuk mendapatkan Angka Reynolds dinyatakan dalam persamaan dibawah ini :

U     : kecepatan rerata tampang
R     : jari jari hidraulik (saluran terbuka); digunakan diameter (D) untuk aliran dalam pipa (saluran tertutup)
u     : kekentalan fluida (viskositas kinematik)

Setelah mendapatkan Angka Reynolds, jenis aliran dapat diketahui melalui rentang berikut,
Aliran terbuka
Re < 2000, laminer
Re > 12500, turbulen
Aliran tertutup
Re < 500, laminer
Re > 4000, turbulen
diantara rentang diatas merupakan kondisi transisi. Pada kondisi aliran laminer, pengaruh viskositas lebih besar daripada inersia dan kondisi sebaliknya untuk aliran turbulen.

5. Aliran yang dipengaruhi kekentalan dan tidak (viscous and inviscid flows)
Aliran viskous atau aliran fluida nyata adalah aliran yang dipengaruhi oleh viskositas. Adanya viskositas menyebabkan adanya tegangan geser dan kehilangan energy. Pada aliran ini terjadi gesekan antarai fluida dengan dasar/dinding saluran atau pipa. Gambar (a) dibawah ini menampilkan percobaan aliran viskous melalui sebuah pilar berbentuk tabung.

 

(Yulistiyanto)
(a)

Aliran invisid atau aliran fluida ideal adalah aliran yang tidak dipengaruhi viskositas/kekentalan  sehingga aliran ini tidak memiliki tegangan geser dan kehilangan energi. Dalam kenyataannya aliran fluida ideal tidak ada. Konsep ini digunakan para peneliti terdahulu untuk membentuk persamaan aliran fluida dan pengaplikasiannya di lapangan ditambahkan faktor penyesuaian sesuai kondisi nyata. Gambar (b) dibawah ini mengilustrasikan aliran invisid melalui sebuah pilar berbentuk tabung.

(Yulistiyanto)
(b)

6. Aliran rotasi dan tak rotasi (rotational and irrotational flows)
Aliran irrotasional adalah aliran dimana nilai rotasinya atau setiap komponen vektor rotasinya sama dengan nol. Contoh aliran irrotasional adalah medan aliran pada aliran seragam. Penjabaran matematisnya disajikan pada pesamaan berikut

Omega (kapital) sering dinotasikan sebagai vortisitas (vorticity), sehingga didefinisikan sebagai sebuah vektor yang nilainya dua kalinya vektor rotasi.
Sedangkan aliran rotasional adalah aliran dimana nilai rotasinya atau setiap komponen vektor rotasinya tidak sama dengan nol. Hal ini berarti medan aliran dengan kecepatan vektor V atau curl V tidak sama dengan nol. Contoh  dari aliran rotasional ditampilkan pada Gambar (a), tampak terjadi pusaran/vortex yang disebabkan ketidakseragaman aliran oleh perubahan penampang akibat terjunan. Namun jauh dari terjunan, aliran masih seragam sehingga aliran irrotasional.

(McDonough, 2009:34)
(a)

7. Aliran subkritis dan superkritis (subcritical and supercritical flows)
Untuk membedakan jenis aliran pada klasifikasi ini sering digunakanAngka Froude. Angka Froude diperoleh melalui persamaan dibawah ini dan merupakan bilangan tak berdimensi,

U     : kecepatan rerata tampang
g      : percepatan gravitasi
D     : kedalaman aliran
penyebut pada persamaan diatas merupakan persamaan dari kecepatan rambat gelombang (celerity). Setelah mendapatkan Angka Froude, penentuan jenis aliran melalui rentang berikut,
F < 1, aliran sub-kritik
F > 1, aliran super-kritik
F = 1, aliran kritik

8. Aliran yang terpisahkan/separasi dan tidak (separated and unseparated flows)
Aliran yang tidak terjadi separasi dapat terjadi pada aliran yang sangat lambat. Penjelasan mengenai fenomena ini ditampilkan melalui sketsa pada Gambar (a), mengilustrasikan sebuah percobaan sejumlah cairan sirup (viskositas tinggi) dengan suhu rendah yang melampaui flume dengan beda tinggi  dasar tertentu dengan kecepatan sangat rendah. Saat mencapai pojok flume, cairan sirup tetap megikuti dasar flume, turun vertical dan tetap ‘menempel’ hingga akhir. Fenomena ini disebabkan momentum yang sangat kecil pada pojok dasar flume yang diakibatkan kecepatan yang sangat rendah.

 

(McDonough, 2009:40)
(a)

Sedangkan aliran yang terjadi separasi ditampilkan sketsa pada Gambar (b). Fluida dengan nilai viskositas kecil atau kecepatan tinggi menimbulkan momentum yang tinggi, sehingga sulit bagi aliran untuk ‘menempel’ pada dasar saluran. Pada Gambar (b) juga mengilustrasikan aliran rotasional yang telah dijelaskan sebelumnya.

(McDonough, 2009:40)
(b)

Gambar (c) dibawah ini juga mengilustrasikan fenomena aliran pada klasifikasi ini. Pada bagian Gamabr (A) dan Gambar (B) juga mengilustrasikan fenomena aliran viscous dan non-viskous di penjelasan sebelumnya.

(Yulistiyanto)
(c)

Persamaan Kontinuitas

Persamaan Kontinuitas adalah pernyataan matematis sederhana dari prinsip konversasi masa. Untuk volume control yang memiliki single inlet dan ingle outlet, prinsip konversasi massa menyatakan bahwa untuk aliran tunak (steady), laju aliran massa yang masuk ke dalam volume harus sama dengan laju aliran massa keluar. Persamaan kontinuitas untuk keadaan ini dinyatakan dengan persamaan (1)

………………………………………………………………………………………………………………………………….

Untuk volume control dengan dengan inlet dan outlet lebih dari satu, prinsip konversi massa membutuhkan penjumlahan laju aliran massa yang masuk ke dalam volume control dan penjumlahan laju aliran massa yang keluar dari volume control. Persamaan kontinuitas untuk keadaan yang lebih umum dinyatakan dengan persamaan (2)

………………………………………………………………………………………………………………………………….

Salah satu aplikasi paling sederhana dari persamaan kontinuitas adalah menentukan perubahan kecepatan fluida karena ekpansi atau kontraksi pada diameter pipa.

Contoh 1 : persamaan kontinuitas – ekpansi perpipaan.

Aliran tunak terdapat pada pipa yang melalui ekpansi bertahap dari diameter 6 in ke diameter 8 in. densitas dari fluida pada pipa adalah konstan yaitu 60,8 lbm/ft³. Jika kecepatan aliran adalah 22,4 ft/sec pada diameter 6 in. berapa kecepatan aliran pada (section) diameter 8 in?

Solusi:

Dari persamaan kontinuitas kita tahu bahwa laju aliran massa dalam (section) diameter 6 in harus sama dengan laju aliran massa dalam (section) 8 in.

………………………………………………………………………………………………………………………………….

Sehingga dengan menggunakan persamaan kontinuitas, kita menemukan bahwa peningkatan dalam diameter pipa dari 6 in ke 8 in menyebabkan penurunan kecepatan aliran dari 22,4 ke 12,6 ft/sec

Persamaan kontinuitas dapat juga digunakan untuk menunjukkan bahwa penurunan dalam diameter pipa akan menyebabkan peningkatan dalam kecepatan aliran.

Contoh 2: Persamaan Kontinuitas pada Pompa Sentrifugal

…………………………………………………………………………………………………………………………………

Diameter inlet (saluran masuk) dari pompa coolant reactor yang ditunjukkan pada gambar diatas adalah 28 in. Sementara aliran keluar (outlet) melalui pompa adalah 9200 lbm/sec². Densitas dari air adalah 49 lbm/ft². Berapa kecepatan pada inlet (saluran keluar) pompa?

 SOLUSI:

…………………………………………………………………………………………………………………………………..

Contoh diatas menunjukkan bahwa laju aliran ke dalam sistem adalah sama seperti yang keluar sistem.

Untuk contoh berikutnya konsepnya sama dengan contoh pertama meskipun lebih dari satu aliran yang masuk atau meninggalkan sistem dalam waktu yang sama. Keseimbangan massa ditentukan secara sederhana untuk menyatakan bahwa penjumlahan semua aliran yang masuk sistem sama dengan penjumlahan semua aliran yang meninggalkan sistem jika kondisinya adalah tunak atau steady.

Contoh 3: Persamaan kontinuitas pada outlet multiple (lebih dari satu)

Sistem pipa memiliki konfigurasi “Y” untuk memisahkan aliran sebagaimana ditunjukkan pada gambar dibawah. Diameter inlet adalah 12 in, dan diameter outlet adalah 8 in dan 10 in. kecepatan pada diameter 10 in adalah 10 ft/sec. aliran melalui saluran utama adalah 500 lbm/sec. densitas air adalah 62,4 lbm/ft³. Berapa kecepatan keluar dari pipa 8 in?

………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………..Solusi:

…………………………………………………………………………………………………………………………………..

Kesimpulan Persamaan Kontinuitas

• Perubahan densitas pada fluida berbanding terbalik terhadap perubahan temperatur.
• Bouyancy adalah kecendurungan body untuk mengapung atau muncul ketika terendam dalam fluida.
• Tekanan yang didesak oleh kolom air berbanding lurus terhadap tinggi kolom dan densitas air.

• Hukum paskal menyatakan bahwa tekanan yang dikenakan pada fluida ditransmisikan ke seluruh bejana sistem ke segala arah.
• Laju aliran volumetric adalah volume fluida per unit waktu melewati sebuah titik pada sistem fluida
• Laju aliran massa adalah massa fluida per unit waktu melewati titik pada sistem fluida.
• Laju aliran volumetric dinyatakan dengan perkalian (rata2) kecepatan fluida dan luas penampang aliran.
  

…………………………………………………………………………………………………………………………………..

• Laju aliran massa dinyatakan dengan perkalian laju aliran volumetric dan densitas fluida
  
  

…………………………………………………………………………………………………………………………………..

• Prinsip konversasi massa menyatakan bahwa semua laju aliran massa ke volume control adalah sama dengan semua laju aliran massa yang keluar dari volume control ditambah laju perubahan massa dalam volume control.
  Untuk volume control dengan ingle inlet dan outlet, persamaan kontinuitas dapat dinyatakan sebagai berikut:

.………………………………………………………………………………………………………………………………….

• Untuk volume control dengan multiple inlets dan outlet, persamaan kontinuitas:

Hukum Bernoulli Dan Penerapannya

Penemu Hukum Bernoulli

Asas Bernoulli dikemukakan pertama kali oleh Daniel Bernoulli (1700±1782). DanielBernoulli lahir di Groningen, Belanda pada tangga l8 Februari 1700 dalam sebuah keluarga yang hebat dalam bidang matematika. Dia dikatakan memiliki hubungan buruk dengan ayahnya yaitu Johann Bernoulli, setelah keduanya bersaing untuk juara pertama dalam kontes ilmiah di Universitas Paris. Johann, tidak mampu menanggung malu harus bersaing dengan anaknya sendiri. Johann Bernoulli juga menjiplak beberapa idekunci dari buku Daniel, Hydrodynamica dalam bukunya yang berjudul Hydraulica yang diterbitkan lebih dahulu dari buku Hydrodynamica. Dalam kertas kerjanya yang berjudul Hydrodynamica, Bernoulli menunjukkan bahwa begitu kecepatan aliran fluida meningkat maka tekanannya justru menurun. Pada saat usia sekolah, ayahnya, Johann Bernoulli, mendorong dia untuk belajar bisnis. Namun, Daniel menolak, karena dia ingin belajar matematika. Ia kemudian menyerah pada keinginan ayahnya dan bisnis dipelajarinya. Ayahnya kemudian memintanya untuk belajar dikedokteran, dan Daniel setuju dengan syarat bahwa ayahnya akan mengajarinya matematika secara pribadi.

Prinsip Bernoulli
Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip  ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.
Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).

Aliran Tak-termampatkan
Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:

di mana:
v = kecepatan fluida
g = percepatan gravitasi bumi
h = ketinggian relatif terhadapa suatu referensi
p = tekanan fluida
ρ = densitas fluida
Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:
• Aliran bersifat tunak (steady state)
• Tidak terdapat gesekan

Aliran Termampatkan
Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut:

Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan ( p ), energi kinetik per satuan volum (1/2 PV^{^}2 ), dan energi potensial per satuan volume (ρgh) memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.
Dalam bagian ini kita hanya akan mendiskusikan bagaimana cara berfikir Bernoulli sampai menemukan persamaannya, kemudian menuliskan persamaan ini. Akan tetapi kita tidak akan menurunkan persamaan Bernoulli secara matematis.
Kita disini dapat melihat sebuah pipa yang pada kedua ujungnya berbeda dimanaujung pipa 1 lebih besar dari pada ujung pipa 2.

Penerapan Hukum Bernoulli:


a. Efek Venturi
Selain teorema Torricelli, persamaan Bernoulli juga bisa diterapkan pada kasus khusus lain yakni ketika fluida mengalir dalam bagian pipa yang ketinggiannya hampir sama (perbedaan ketinggian kecil). Untuk memahami penjelasan ini, amati gambar di bawah.

Pada gambar di atas tampak bahwa ketinggian pipa, baik bagian pipa yang penampangnya besar maupun bagian pipa yang penampangnya kecil, hampir sama sehingga diangap ketinggian alias h sama. Jika diterapkan pada kasus ini, maka persamaan Bernoulli berubah menjadi :
Ketika fluida melewati bagian pipa yang penampangnya kecil (A2), maka laju fluida bertambah (ingat persamaan kontinuitas). Menurut prinsip Bernoulli, jika kelajuan fluida bertambah, maka tekanan fluida tersebut menjadi kecil. Jadi tekanan fluida di bagian pipa yang sempit lebih kecil tetapi laju aliran fluida lebih besar.

Ini dikenal dengan julukan efek Venturi dan menujukkan secara kuantitatif bahwa jika laju aliran fluida tinggi, maka tekanan fluida menjadi kecil. Demikian pula sebaliknya, jika laju aliran fluida rendah maka tekanan fluida menjadi besar.


b. Tabung Pitot
Tabung Pitot adalah alat ukur yang kita gunakan untuk mengukur kelajuan gas / udara. Perhatikan gambar di bawah…
Lubang pada titik 1 sejajar dengan aliran udara. Posisi kedua lubang ini dibuat cukup jauh dari ujung tabung pitot, sehingga laju dan tekanan udara di luar lubang sama seperti laju dan tekanan udara yang mengalir bebas. Dalam hal ini, v1 = laju aliran udara yang mengalir bebas (ini yang akan kita ukur), dan tekanan pada kaki kiri manometer (pipa bagian kiri) = tekanan udara yang mengalir bebas (P1).

Lubang yang menuju ke kaki kanan manometer, tegak lurus dengan aliran udara. Karenanya, laju aliran udara yang lewat di lubang ini (bagian tengah) berkurang dan udara berhenti ketika tiba di titik 2. Dalam hal ini, v2 = 0. Tekanan pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan udara di titik 2 (P2).
Ketinggian titik 1 dan titik 2 hampir sama (perbedaannya tidak terlalu besar) sehingga bisa diabaikan. Ingat ya, tabung pitot juga dirancang menggunakan prinsip efek venturi. Mirip seperti si venturi meter, bedanya si tabung petot ini dipakai untuk mengukur laju gas alias udara. Karenanya, kita tetap menggunakan persamaan efek venturi. Sekarang kita oprek persamaannya :

Ini persamaan yang kita cari. Persamaan ini digunakan untuk menghitung laju aliran gas alias udara menggunakan si tabung pitot.


c. Penyemprot Racun Serangga
Penyemprot Racun Serangga hampir sama prinsip kerjanya dengan penyemprot parfum. Jika pada penyemprot parfum Anda menekan tombol, maka pada penyemprot racun serangga Anda menekan masuk batang penghisap.

Ketika bola karet diremas, udara yang ada di dalam bola karet meluncur keluar melalui pipa 1. Karenanya, udara dalam pipa 1 mempunyai laju yang lebih tinggi. Karena laju udara tinggi, maka tekanan udara pada pipa 1 menjadi rendah. Sebaliknya, udara dalam pipa 2 mempunyai laju yang lebih rendah. Tekanan udara dalam pipa 2 lebih tinggi. Akibatnya, cairan parfum didorong ke atas. Ketika si cairan parfum tiba di pipa 1, udara yang meluncur dari dalam bola karet mendorongnya keluar…
Biasanya lubang berukuran kecil, sehingga parfum meluncur dengan cepat… ingat persamaan kontinuitas, kalau luas penampang kecil, maka fluida bergerak lebih cepat. Sebaliknya, kalau luas penampang pipa besar, maka fluida bergerak pelan.


d. Cerbong asap
Pertama, asap hasil pembakaran memiliki suhu tinggi alias panas. Karena suhu tinggi, maka massa jenis udara tersebut kecil. Udara yang massa jenisnya kecil mudah terapung alias bergerak ke atas. Alasannya bukan cuma ini… Prinsip bernoulli juga terlibat dalam persoalan ini.

Kedua, prinsip bernoulli mengatakan bahwa jika laju aliran udara tinggi maka tekanannya menjadi kecil, sebaliknya jika laju aliran udara rendah, maka tekanannya besar. Ingat bahwa bagian atas cerobong berada di luar ruangan. Ada angin yang niup di bagian atas cerobong, sehingga tekanan udara di sekitarnya lebih kecil. Di dalam ruangan tertutup tidak ada angin yang niup, sehingga tekanan udara lebih besar. Karenanya asap digiring ke luar lewat cerobong… (udara bergerak dari tempat yang tekanan udaranya tinggi ke tempat yang tekanan udaranya rendah).


e. Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang
Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang juga merupakan salah satu contoh Hukum Bernoulli.
Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa .
1. Berat Pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi Bumi
2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua sayap pesawat
3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin pesawat
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan udara.

Bagian depan sayap dirancang melengkung ke atas. Udara yang ngalir dari bawah berdesak2an dengan temannya yang ada di sebelah atas. Mirip seperti air yang ngalir dari pipa yang penampangnya besar ke pipa yang penampangnya sempit. Akibatnya, laju udara di sebelah atas sayap meningkat. Karena laju udara meningkat, maka tekanan udara menjadi kecil. Sebaliknya, laju aliran udara di sebelah bawah sayap lebih rendah, karena udara tidak berdesak2an (tekanan udaranya lebih besar). Adanya perbedaan tekanan ini, membuat sayap pesawat didorong ke atas. Karena sayapnya nempel dengan badan si pesawat, maka si pesawat ikut2an terangkat.


f. Tikus juga tahu prinsip Bernoulli
Perhatikan gambar di bawah…. ini gambar lubang tikus dalam tanah. Tikus juga tahu prinsip om bernoulli. Si tikus tidak mau mati karena sesak napas, karenanya tikus membuat 2 lubang pada ketinggian yang berbeda. Akibat perbedaan ketinggian permukaan tanah, maka udara berdesak2an dengan temannya (bagian kanan). Mirip seperti air yang mengalir dari pipa yang penampangnya besar menuju pipa yang penampangnya kecil. Karena berdesak2an maka laju udara meningkat (Tekanan udara menurun).

Karena ada perbedaan tekanan udara, maka udara dipaksa mengalir masuk melalui lubang tikus. Udara mengalir dari tempat yang tekanan udara-nya tinggi ke tempat yang tekanan udaranya rendah.

Venturi Meter

Pipa venturi merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan diletakkan mendatar dengan dilengkapi dengan pipa pengendali untuk mengetahui permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan. Dalam pipa venturi ini luas penampang pipa bagian tepi memiliki penampang yang lebih luas daripada bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar daripada bagian tengahnya. Zat cair dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui pipa yang memiliki penampang yang lebih sempit, dengan demikian maka akan terjadi perubahan kecepatan. Apabila kecepatan aliran yang melalui penampang lebih besar adalah v₁ dan kecepatan aliran yang melalui pipa sempit adalah v₂, maka kecepatan yang lewat pipa sempit akan memiliki laju yang lebih besar (v₁ < v₂). Dengan cara demikian tekanan yang ada pada bagian pipa lebih sempit akan menjadi lebih kecil daripada tekanan pada bagian pipa yang berpenampang lebih besar. Lihat gambar di bawah ini.

Gambar 16. Venturimeter 

Dalam aliran seperti yang digambarkan di atas akan berlaku Hukum Bernoulli sebagaiberikut:

P₁ + ρ gh₁ + ½ ρ v²₁ = P₂ + ρ gh₂ + ½ ρ v²₂

pipa dalam keadaan mendatar h₁ = h₂

ρ gh₁ + ρ gh₂

sehingga:

Ø  P₁ + ½ ρ v²₁ = P₂ + ½ ρ v²₂

di sini v₁ > v₂ maka p₂ < p₁

akibatnya P₁ – P₂ = ½ ρ (v²₂ - v²₁)

padahal :  P₁ = P_b + ρ gh_a

P₂ = P_b = ρ gh_b

selanjutnya didapat:

Ø  P₁ – P₂ = ρ g (h_a - h_b)

Apabila h_a - h_b = h yakni selisih tinggi antara permukaan zat cair bagian kiri dan kanan, maka akan didapat:

Ø  P₁ – P₂ = ρ gh

Dengan mengetahui selisih tinggi permukaan zat cair pada pipa pengendalli akan dapat diketahui perubahan tekanannya yang selanjutnya perubahan kecepatan dapat juga diketahui. Oleh sebab itu pipa venturi ini akan sangat berguna untuk pengaturan aliran bensin dalam sistem pengapian pada kendaraan bermotor.

Sumber :

https://farullahhasby.wordpress.com/2013/03/28/klasifikasi-aliran-fluida-fluids-flow-classification/comment-page-1/#comment-19

McDonough, J. M., 2009. Lectures in Elementary Fluid Dynamics : Physics, Mathematics and Application. Lecture Notes. Lexington : Departments of Mechanical Engineering and Mathematics, University of Kentucky
Kironoto, Bambang Agus. Hidraulika-Klasifikasi Aliran. Diktat Perkuliahan. Jogjakarta : Universitas Gadjah Mada
Yulistiyanto, Bambang. 2012. Mekanika Kontinum-Boundary Layer. Diktat Perkuliahan. Jogjakarta : Universitas Gadjah Mada
 http://taufiqurrokhman.com/2014/06/03/persamaan-kontinuitas/#comment-1280
http://rodhanzulkifli.blogspot.com/2012/12/hukum-bernoulli-dan-penerapannya.html
http://nagamerahxi-ia3.blogspot.com/
pendoasion.wordpress.com