Prinsip Bernoulli

VenturiFlow.png?utm_source=id.wikipedia.org&utm_campaign=parser&utm_content=thumbnail_unscaled — Foto tabung Venturi dengan label

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.

Hukum Bernoulli

Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli: (1) berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow) dan (2) berlaku untuk aliran termampatkan (compressible flow).

Aliran Tak-termampatkan

Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya massa jenis 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:

p + ρ g h + 1 2 ρ v 2 = tetap {\displaystyle p+\rho gh+{\frac {1}{2}}\rho v^{2}={\text{tetap}}\,} $p+\rho gh+{\frac {1}{2}}\rho v^{2}={\text{tetap}}\,$

dengan:

v = kecepatan fluida

g = percepatan gravitasi

h = relatif terhadap suatu acuan

p = tekanan fluida

ρ {\displaystyle \rho } $\rho$ = massa jenis fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:

Aliran bersifat tunak (steady state)
Tidak terdapat gesekan (inviscid)

Dalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

p 1 + ρ g h 1 + 1 2 ρ v 1 2 = p 2 + ρ g h 2 + 1 2 ρ v 2 2 {\displaystyle p_{1}+\rho gh_{1}+{\frac {1}{2}}\rho v_{1}^{2}=p_{2}+\rho gh_{2}+{\frac {1}{2}}\rho v_{2}^{2}} $p_{1}+\rho gh_{1}+{\frac {1}{2}}\rho v_{1}^{2}=p_{2}+\rho gh_{2}+{\frac {1}{2}}\rho v_{2}^{2}$

Aliran Termampatkan

Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya massa jenis fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut:

v 2 2 + ϕ + w = tetap {\displaystyle {v^{2} \over 2}+\phi +w={\text{tetap}}} ${v^{2} \over 2}+\phi +w={\text{tetap}}$

dengan:

ϕ {\displaystyle \phi \,} $\phi \,$ = energi potensial gravitasi per satuan massa; jika gravitasi konstan maka ϕ = g h {\displaystyle \phi =gh\,} $\phi =gh\,$

w {\displaystyle w\,} $w\,$ = entalpi fluida per satuan massa

Catatan: w = ϵ + p ρ {\displaystyle w=\epsilon +{\frac {p}{\rho }}} $w=\epsilon +{\frac {p}{\rho }}$ , dengan ϵ {\displaystyle \epsilon \,} $\epsilon \,$ adalah energi termodinamika per satuan massa, juga disebut sebagai energi internal spesifik.