Penerapan Prinsip Bernoulli

SEMPROTAN/ PARFUM

Cara kerja semprotan berdasarkan prinsip Bernoulli yaitu ketika menekan bola karet, udara dipaksa   keluar dari bola karet termampatkan melalui lubang sempit diatas tabung silinder yang memanjang ke bawah sehingga memasuki cairan parfum. Semburan udara yang bergerak cepat menurunkan tekanan udara pada bagian atas tabung, dan menyebabkan tekanan atmosfer pada permukaan cairan memaksa cairan naik ke atas tabung. Semprotan udara berkelajuan tinggi meniup cairan parfum sehingga cairan parfum dikeluarkan sebagai semburan kabut halus.

Peristiwa Hujan

HUJAN

Hujan terjadi akibat dipengaruhi oleh konveksi di atmosfer bumi dan lautan. Konveksi merupakan sebuah proses pemindahan panas oleh gerak massa suatu fluida dari suatu daerah ke daerah yang lainnya. Air yang terdiri dari air laut, air sungai, air limbah dan sebagainya pada umumnya akan mengalami proses penguapan atau evaporasi akibat dari panas sinar matahari. Uap air yang melayang ke udara akhirnya akan terus bergerak menuju langit yang tinggi dan akhirnya menjadi kumpulan uap air yang sangat besar.

Uap air yang telah berkumpul di langit yang tinggi kemudian akan mengalami proses pemadatan atau secara ilmiah disebut juga dengan kondensasi, sehingga akan membentuk awan. Akibat terbawa angin yang bergerak, awan-awan tersebut saling bertemu dan membesar dan kemudian menuju ke atmosfer bumi yang suhunya lebih rendah atau dingin dan akhirnya membentuk butiran es dan air. Karena terlalu berat dan tidak mampu lagi ditopang angin akhirnya butiran-butiran air atau es tersebut jatuh ke permukaan bumi.

Awan hangat yang terbentuk dari partikel air dapat menyebabkan terjadinya hujan gerimis. Awan hangat ini dapat jatuh ke permukaan bumi karena pengaruh gravitasi dan saat jatuh ke bumi masih berwujud kumpulan partikel air yang kecil. Dalam perjalanan jatuh ke bumi, kumpulan partikel air ini ada yang menguap dalam perjalanan sehingga ia tidak sampai ke permukaan bumi, akan tetapi ada juga yang dapat sampai ke permukaan bumi sehingga membentuk hujan gerimis.

Awan hangat juga dapat membentuk hujan lebat, proses terjadinya dimulai saat partikel air dari awan hangat ini jatuh kedalam awan yang berada dibawahnya dan saling bertabrakan sehingga membentuk tetesan air yang lebih besar. Tetesan air yang jatuh ke bumi ini dapat bergabung dengan tetesan dari awan lain sehingga membentuk hujan yang lebat.

Selain terbentuk dari awan hangat, hujan lebat juga dapat terbentuk dari awan dingin yang terbentuk dari kristal es dan partikel air yang berada jauh lebih tinggi dari pada awan hangat. Uap air atau partikel air akan menempel pada kristal es dan ikut membeku sehingga kristal es ini semakin membesar dan berat. Karena kristal es tersebut semakin besar karena tertempeli oleh uap air yang ikut membeku, maka ia akan semakin berat dan akhirnya jatuh ke permukaan bumi. Dalam perjalanan jatuh, udara yang hangat akan mencairkan kristal es tersebut sehingga yang jatuh ke permukaan bumi hanya berwujud tetesan air atau hujan yang lebat. Bila udara yang dilewati kristal es ini ketika jatuh dingin (misalnya di daerah yang beriklim dingin) maka kristal es ini akan jatuh tetap pada wujud kristal dan yang terjadi adalah hujan salju.

Prinsip Kerja Balon Udara

BALON UDARA

Balon udara merupakan teknologi terbang pertama  yang menerapkan  konsep fluida statis dengan menggunakan prinsip/ hukum Archimedes, dimana “Gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam  fluida  sama dengan berat fluida yang dipindahkannya”.

a.       Gaya Apung (Balon Melayang)

Balon udara akan melayang diudara apabila besarnya gaya apung sama dengan gaya berat balon udara tersebut. Secara sistematis dapat ditulis :

ρ_udara . V  = ρ_gas .V+m_beban

b.      Balon Naik

Balon udara naik apabila massa jenis balon lebih kecil daripada masa jenis udara diluar balon secara sistematis dapat ditulis

 ρ_udara . V > ρ_gas .V+m_beban

c.       Balon Turun

Balon Udara turun apabila massa jenis balon lebih besar daripada masa jenis udara diluar balon secara sistematis dapat ditulis

ρ_udara . V < ρ_gas .V+m_beban

Prinsip Kerja Kapal Selam

PRINSIP KERJA KAPAL SELAM

Sudah umum kita ketahui bahwa benda yang mengapung atau melayang karena ada gaya tekan keatas. Gaya tekanan keatas ini yang memepengaruhi kapal selam bisa mengapung, melayang.  Peristiwa ini sesuai dengan hukum archimedes yang berbunyi ”Benda yang dimasukkan zat cair baik sebagian atau seluruhnya, akan mendapatkan gaya keatas sebesar berat zat cair yang dipindahkan atau didiesak”. Menurut hukum Archimedes kapal selam ini dapat mengapung, melayang, dan tenggelam diakibatkan adanya beberapa gaya yaitu gaya tekanan ke atas dan gaya berat.

Kapal selam dapat mengapung di air ketika gaya berat kapal lebih besar dari gaya tekan ke atas:

W < Fa ; sehingga

ρ_a  > ρ_b sebab ρ_=m/v

Peristiwa tersebut dapat terjadi ketika massa kapal selam dikurangi sedemikian hingga merubah massa jenis kapal selam menjadi lebih kecil dari massa jenis air. Pengaturan massa kapal selam ini terjadi karena adanya kangki ballast (trim) yang  berfungsi menyimpan udara atau air. Untuk membuat kapal selam mengapung, udara dipompakan ke dalam tangki pemberat. Udara ini menekan air laut sehingga air laut keluar melalui katup-katup bagian bawah. Udara jauh lebih ringan dari pada air laut sehingga massa total kapal selam menjadi lebih ringan yang mengakibatkan massa jenis kapal selam pun kecil dan kapal selam mengapung.

Sedangkan pada posisi tenggelam tangki balast atau trim akan terisi oleh air yang dipompakan masuk dari bagian bawah kapal selam, sehingga berat lebih besar dari pada gaya atas.

W > Fa ; sehingga

ρ_a  < ρ_b sebab ρ_=m/v

Hal ini dilakukan dengan membuka katup-katup yang memungkinkan air laut masuk kedalam tangki pemberat. Sewaktu air laut masuk melalui katup-katup yang terletak di bagian bawah tangki pemberat, air laut tersebut mendorong udara dalam tangki keluar melalui katup-katup yang terletak di bagian atas. Air laut jauh lebih berat daripada udara, sehingga berat total kapal selam menjadi lebih besar dan membuat kapal selam tenggelam.

Selanjutnya pada saat kapal selam melayang, tinggal mengatur massa air yang dimasukkan dalam tangki pemberat sedemikian hingga menyebabkan massa jenis kapal selam menjadi sama dengan masa jenis air laut.

W = Fa ; sehingga

ρ_a  = ρ_b sebab ρ_=m/v

dengan kondisi ini kapal selam akan melayang di air

Jembatan Ponton

JEMBATAN PONTON

Jembatan ponton adalah jembatan mengambang yang disandarkan ke semacam ponton untuk menyangga landasan jembatan dan beban dinamis di atasnya. Pada umumnya jembatan ponton merupakan kumpulan drum-drum kosong yang berjajar sehingga menyerupai jembatan.

Menurut archimedes benda dapat mengapung karena gaya berat lebih kecil daripada gaya angkat ke atas (W<Fa).Gaya angkat ke atas ini disebut juga gaya apung. Gaya apung dapat dirumuskan sebagai berikut:

Fa = m_f.g

Fa = ρ_f.V_a.g

Drum-drum untuk membuat jembatan harus tertutup rapat sehingga tidak ada air yang masuk ke dalamnya. Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun. Jadi, tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air. Volume air yang dipindahkan menghasilkan gaya apung yang mampu menahan berat drum dan benda-benda yang melintas diatasnya. Setiap drum penyusun jembatan harus tertutup agar air tidak dapat masuk kedalamnya.

 Setiap benda memiliki kerapatan tertentu (Dalam ilmu  fisika kita sebut dengan massa jenis), yaitu perbandingan antara massa dengan volume benda tersebut. Sebagai contoh bila ada dua kubus yang volumenya sama, yang satu terbuat dari besi dan yang kedua terbuat dari kayu, samakah kerapatannya? Tentu tidak. Massa jenis kubus dengan volume yang sama akan memiliki berat yang berbeda. Sehingga kalau kita bandingkan massa dengan volumenya, akan menghasilkan massa jenis yang berbeda. Artinya semakin kecil massa benda (semakin ringan), dan semakin besar volume benda tersebut, maka semakin kecil lah massa jenisnya.

Ketika benda dicelupkan ke dalam zat cair (dimana zat cair juga memiliki massa jenis tertentu), maka benda tersebut akan memperoleh gaya tekan ke atas dari zat cair, sehingga berat di air akan lebih ringan. Benda yang memiliki volume semakin besar, maka akan memperoleh gaya tekan ke atas semakin besar, sehingga kemungkinan benda akan mudah terangkat oleh zat cair. Jadi ketika memperbesar angka volume bendanya tentunya akan memperkecil massa jenisnya.

Dari sini, dapat kita tarik kesimpulan bahwa drum-drum yang disusun menjadi jembatan ponton mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari pada massa jenis air sehingga drum-drum yang digunakan untuk jembatan ponton itu mengapung. Atau gaya apung yang dimiliki drum-drum tersebut lebih besar dari pada gaya beratnya.