Dokumen tersebut membahas tentang fluida dinamis dan hukum-hukum dasarnya, yaitu hukum kontinuitas dan hukum Bernoulli. Hukum kontinuitas menyatakan bahwa debit fluida tetap konstan pada setiap titik, sedangkan hukum Bernoulli menyatakan hubungan antara tekanan, kecepatan, dan ketinggian fluida yang mengalir.

1. Kompetensi Inti 3
Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural
berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya dan
humaniora dengan wawasan pengetahuan, kebangsaan, kenegaraan dan peradaban
terkait penyebab fenomena dan kejadian serta menerapkan pengetahuan prosedural
pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk
memecahkan masalah.
Kompetensi Dasar
3.7 Menerapkan pinsip fluida dinamik dalam teknologi
Kompetensi Inti 4
Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait
dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak
secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan
Kompetensi Dasar
4.7 Memodifikasi ide/gagasan proyek sederhana yang menerapkan prinsip dinamika
fluida

2. PETA KONSEP
Diatur oleh
Hukum Kontinuitas Hukum Bernoulli
Bergantung pada Bergantung
pada
FLUIDA DINAMIS
Tekanan
Fluida
 Kecepatan alir Ketinggian
 Massa jenis
Luas penampang

3. Sebelumnya telah kita pelajari mengenai fluida statis, yaitu fluida yang ada dalam
keadaan diam. Contoh fluida statis misalnya air yang terdapat dalam gelas, dalam kolam, atau
dalam teko air. Dalam bab ini akan kita pelajari tentang fluida dinamis. Fluida dinamis yaitu
fluida yang sedang bergerak atau mengalir. Contoh fluida dinamis antara lain air atau minyak
yang sedang mengalir dalam tangki, uadara yang sedang mengalir relative terhadap pesawat
terbang yang sedang mengangkasa.
Seperti yang telah diketahui bahwa fluida bisa zat cair atau gas. Jika yang diamati
adalah zat cair, maka disebut hidrodinamika. Dalam fluida dinamis akan dipelajari hukum-hukum
dasar yang antara lain dapat menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut. Mengapa pada
saluran air yang menyempit laju air semakin cepat? Mengapa burung dan pesawat terbang
dapat mengangkasa ke udara? Megapa air memancar lebih deras di lantai paling bawah
daripada di lantai paling atas sebuah gedung bertingkat?
Fluida yang kita pelajari dalam fluida dinamis dianggap sebagai fluida ideal. Apa
fluida ideal itu?
Cirri-ciri umum fluida adalah sebagai berikut :
1. Alian fluida dapat merupakan aliran tunak (steady) atau tak tunak (non-steady). Jika
kecepatan v di suatu titik adalah konstan terhadap waktu, aliran fluida dikatakan
tunak. Contoh aliran tunak adalah arus air yang mengalir dengan tenang (kelajuan
aliran rendah). Pada aliran tak tunak, kecepatan v di suatu titik tidak konstan terhadap
waktu. Contoh aliran tak tunak adalah gelombang pasang air laut.
2. Aliran fluida dapat termampatkan (compressible) atau tak termampatkan
(incompressible). Jika fluida yang mengalir tidak mengalami perubahan volume (atau
massa jenis) ketika ditekan, aliran fluida dikatakan tak termampatkan.
3. Aliran fluida dapat merupakan aliran kental (viscous) atau tak kental (non-viscous).
Kekentalan fluida mirip dengan gesekan permukaan pada gerak benda padat.
4. Aliran fluida dapat merupakan aliran garis arus (streaming) atau aliran turbulen.
Untuk aliran tunak, kecepatan fluida di suatu titik yang sama pada suatu garis arus,
tidak berubah terhadap waktu.

4. Gambar 7.1. Sebuah partikel yang melalui titik A, B, dan C menelusuri sebuah garis
arus.
Definisi garis arus
Garis arus adalah aliran fluida yang mengikuti suatu garis (lurus melengkung) yang
jelas ujung dan pangkalnya.
Garis arus disebut juga aliran berlapis (aliran laminar = laminar flow).
Kecepatan partikel fluida di tiap titik pada garis arus searah dengan garis singgug di
titik itu. Dengan demikian, garis arus tidak pernah berpotongan (gambar 7.2a).
Ketika melebihi suatu kelajuan tertentu, aliran fluida menjadi turbulen. Aliran
turbulen ditandai oleh adanya aliran berputar (gambar 7.2b). Ada partikel-partikel
yang memiliki arah gerak berbeda dan bahkan, berlawanan dengan arah gerak
keseluruhan fluida.
Gambar 7.2a. Aliran laminar Gambar 1.2b. Aliran turbulen
Fluida yang kita pelajari dipandang sebagai fluida ideal, yaitu fluida yang
tunak, tak termampatkan, tak kental, dan streamline (garis arus).
A. Hukum-Hukum Dasar Fluida Dinamis
Pada subbab ini siswa harus mampu :
 Memformulasikan hukum Kontinuitas

5.  Memformulasikan hukum Bernoulli
 Menerapkan hukum Kontinuitas dan Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari.
1. Hukum Kontinuitas
a. Pengertian Debit
Debit atau laju volume adala besaran yang menyatakan volume fluida yang
mengalir melalui suatu penampang tertentu dalam satuan waktu tertentu.
Definisi debit fluida
Satuan SI untuk V adalah dan untuk selang waktu t adalah s, sehingga
satuan SI untuk debit adalah atau .
Misalkan sejumlah fluida melalui penampang pipa seluas A dan setelah selang
waktu t menepuh jarak L.
Gambar 7.3. Dalam selang waktu t sejumlah fluida yang melalui penampang
seluas A telah menempuh panjang lintasan L.
Volume fluida adalah V = AL, sedangkan jarak L = vt, sehingga debit Q dapat
kita nyatakan sebagai
Definisi debit
b. Penurunan Persamaan Kontinuitas
Perhatikanlah aliran sungaipada bagian yang lebar dan yang sempit itu. Pada
bagian manakah aliran air paling deras? Bagaimana Anda menjelaskan hasil
pengamatan Anda?

6. Gambar 7.4 Fluida yang mengalir pada suatu bagian pipa
Jika suatu fluida mengalir dengan aliran tunak, maka massa fluida yang masuk
ke salah satu ujung pipa haruslah sama dengan massa fluida yang keluar dari ujung
pipa yang lain selama selang waktu yang sama. Hal ini berlaku karena pada aliran
tunak tidak ada fluida yang dapat meninggalkan pipa melalui dinding-dinding pipa
( garis arus tidak dapat saling berpotongan).
Tinjaulah suatu fluida yang mengalir dengan aliran tunak dan perhatikanlah
bagian 1 dan 2 dari pipa ( Gambar 7.4 ). Misalkanlah bahwa
A1 dan A2 adalah luas penampang pipa pada ujung 1 dan 2
ρ1 dan ρ2 adalah massa jenis pada 1 dan 2
v1 dan v2 adalah kecepatan partikel-partikel pada 1 dan 2
Selama selang waktu Δt, fluida 1 bergerak ke kanan menempuh jarak
fluida pada 2 bergerak ke kanan menempuh jarak . Oleh karena itu,
volume akan masuk ke pipa pada bagian 1 dan volume
akan keluar dari bagian 2.
Persamaan Kontinuitas
………………………………… 7.3a
Pada fluida tak termampatkan, hasil kali
antara kelajuan fluida dan luas penampang
selalu konstan.
Telah diketahui bahwa dimana adalah debit fluida. Oleh karena itu,
persamaan kontinuitas untuk fluida tak termampatkan dapat juga dinyatakan
sebagai persamaan debit konstan.

7. Contoh Soal
Persamaan debit konstan
………………………………………. 7.3b
Pada fluida tak termampatkan, debit fluida di
titik mana saja selalu konstan.
c. Perbandingan Kecepatan Fluida dengan Luas dan Diameter Penampang
Persamaan kontinuitas yang dinyatakan oleh persamaan (7.3a) dapat kita ubah
ke bentuk
………………………………… (7.4)
Kelajuan aliran fluida tak termampatkan
berbanding terbalik dengan luas penampang yang
dilaluinya
Umumnya, diameter pipa dapat kita anggap berbentuk lingkaran dengan luas
, dimana r adalah jari-jari pipa dan D adalah diameter pipa. Jika
kita masukkan ke dalam persamaan (7.4), kita peroleh

8. …………………………………….. (7.5)
Kelajuan aliran fluida tak termampatkan berbanding
terbalik dengan kuadrat jarak jari-jari penampang atau
Gambar 7.5 Aplikasi persamaan kontinuitas. Dengan menggunakan
luas penampang,kelajuan aliran meningkat.
Pada gambar 7.5 diitunjukan aplikasi persamaan kontinuitas dalam keseharian.
Saat menyemprot taman dengan menggunakan selang, orang tersebut memperkecil
luas penampang selang dengan jarinya, dan air tersemprot keluar dengan kelajuan
yang besar.
Untuk aliran fluida di dalam pipa, kita harus menggambar jarak antargaris arus
lebih rapat pada luas penampang yang sempit, karena kecepatannya lebih besar,
dan menggambar jarak antargaris arus lebih renggang pada luas penampang yang
lebar, karena kecepatannya lebih kecil.
d. Daya oleh Debit Fluida
diameter penampang

9. Gambar 7.6 Air terjun yang mengalir dengan debit dari ketinggian h akan
menghasilkan tenaga dengan daya
Bagaimana kita menghitung daya suatu tenaga air terjun yang mengalir dengan
debit dari ketinggian ( Gambar 7.6)? telah diketahui bahwa sejumlah massa air m
yang berada pada ketinggian h memiliki energi potensial
Daya yang dibangkitkan oleh energy potensial ini adalah
, sebab
Daya oleh debit fluida
…………………………………. (7.6)
Jika air ini dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik dan efisiensi sistem
generator adalah η, maka
………………………………….. (7.7)
2. Hukum Bernoulli
a. Asas Bernoulli
Apakah tekanan fluida paling besar di titik yang berkelajuan alirnya paling
besar?
Gambar 7.7 pada pipa mendatar yang memiliki diameter yang menyempit, kelajuan
fluida yang paling besar adalah pada pipa yang menyempit (B), tetapi tekanannya
justru paling rendah. Ini ditunjukkan oleh paling rendahnya permukaan fluida yang
naik dalam tabung B.

10. Pada pipa mendatar (horizontal), tekanan fluida paling
besar adalah pada bagian yang kelajuan alirnya paling
kecil, dan tekanan paling kecil adalah pada bagian yang
kelajuan alirnya paling besar.
b. Penerapan asas Bernoulli dalam kehidupa sehari-hari
(1) Dua perahu bermotor berbenturan
Gambar 7.9 Dua perahu motor dapat berbenturan karena berkurangnya tekanan
pada air yang mengalir diantara keduanya
Asas Bernoulli dapat menjelaskan mengapa dua perahu bermotor yang
bergerak sejajar dan saling berdekatan cenderung saling tarik menarik dan
berbenturan ( gambar 7.9 ).
Pada waktu kedua perahu melaju ke depan, air tersalurkan pada daerah yang
sempit diantara keduanya. Laju alir air relatif lebih besar pada daerah yang
sempit ini dibandingkan dengan daerah yang lebar di sisi bagian luar kedua
perahu. Sesuai asas Bernoulli, laju alir yang meningkat menyebabkan penurunan
tekanan air diantara kedua perahu dibandingkan dengan tekanan air di sisi bagian
luar perahu sehigga mendorong kedua perahu saling mendekati dan akibatnya
dapat berbenturan.
(1) Aliran air yang keluar dari keran

11. Gambar 7.10 Aliran air menyempit ketika air berada di bagian bawah
Putarlah keran air di rumah Anda pada kecepatan penuh. Akan Anda amati
bahwa aliran air agak menyempit ketika mulai jatuh ( gambar 7.10). Apakah
penyebabnya?
Aliran udara di B dan C ( Gambar 7.10b) dihambat oleh aliran air, sehingga
kelajuan udara di B dan C ( bagian tepi aliran air ) lebih kecil daripada kelajuan di A (
bagian tengah aliran air). Sesuai dengan asas Bernoulli, tekanan udara di B dan di C
lebih besar daripada tekanan udara di A, sehingga gaya F mendorong B dan C saling
mendekati. Akibatnya aliran air menyempit di B dan C.
Hukum Bernoulli
Gambar 7.14 bagaimana sejumlah fluida dapat berpidah dari titik A ke titik C jika baik
energi kinetic maupun energi potensial di titik A lebih kecil dari kinetik maupun
energy potensial di C.
Mari kita perhatikan sejumlah fluida dalam pipa yang mengalir dari titik a ke
C. Titik A lebih rendah daripada titik C, dan ini berarti enegi potensial fluida di A
lebih kecil daripada energi potensial di C ( ingat : Ep=mgh ). Luas penampang di
A lebih besar daripada luas penampang di C. Menurut persamaan kontinuitas ( Av
= konstan ), kecepatan fluida di C lebih besar daripada di A, dan ini berarti bahwa
energi kinetic fluida di A lebih kecil daripada energy kinetik fluida di C ( ingat :

12. ). Jumlah energi potensial dan energi kinetik adalah energi mekanik.
Dengan demikian energi mekanik fluida di A lebih kecil daripada energi mekanik
fluida di C.
Jika energi mekanik di a lebih kecil daripada energy mekanik di C, bagaimana
mungkin fluida berpindah dari titik A ke titik? Meurut teorema ini, fluida dapat
berpindah dari A ke C. Usaha adalah gaya kali perpindahan ( W=Fs). Agar W
positif, beda gaya ΔF= haruslah bernilai positif. Gaya adalah tekanan kali
luas penampang ( F=PA), sehingga agar beda gaya ΔF positif,
harus positif. Dari sinilah Bernoulli menemukan besaran
ketiga yang berhubungan dengan usaha positif yang dilakukan fluida, yaitu
tekanan P sehingga fluida dapat berpindah dari A ke C walaupun energy mekanik
di A lebih kecil daripada energi mekanik di C.
Melalui penggunaan teorema usaha-energi yang melibatkan besaran tekanan P
( mewakili usaha ), besaran kecepatan aliran fluida ( mewakili energy kinetik ),
dan besaran ketinggian terhadapa suatu acuan ( mewakili energi potensial ),
akhirnya Bernoulli berhasil menurunkan persamaan yang menghubungkan ketiga
besaran ini secara matematis, yaitu :
Persamaan Bernoulli
……
(7.8)
Jika Anda perhatikan mirip dengan energi potensial Ep=mgh.
Ternyata, tak lain adalah energi kinetic per satuan volume ( ingat
) dan tak lain adalah energi potensial per satuan volume. Oleh
karena itu, persamaan (7.8) dapat dinyatakan sebagai berikut :
Hukum Bernoulli
…………………………………… (7.9)

13. Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan (P), energi
kinetic per satuan volume ( ), dan energi potensial per satuan
volume ( )memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang
suatu garis normal.
a. Dua Kasus Persamaan Bernoulli
Kita akan meninjau dua kasus khusu terhadap persamaan Bernoulli (persamaan (7-
8))
(1) Kasus Untuk fluida tak bergerak (fluida statis)
Untuk fluida tak bergerak, kecepatan sehingga persamaan (7-8)
menjadi
g + 0 g + 0
g
Persamaan ini adalah bentuk lain dari dari persamaan tekanan hidrostatis
dalam cairan yang telah di bahas di kelas X
(2) Kasus untuk fluida yang mengalir (fluida dinamis) dalam pipa mendatar
Dalam pipa mendatar (horizontal) tidak terdapat perbedaan ketinggian diantara
bagian-bagian fluida. Ini berarti, ketinggian dan persamaan (7-8) menjadi
Persamaan (7-11) menyatakan bahwa jika , maka . Ini berarti
bahwa di tempat yang kelajuan alirnya kecil, tekanannya besar. Pernyataan ini
telah Abda kenal sebelumnya sebagai asa Bernoulli
b. Teorema Torricelli
Misalkan sebuah tangki dengan luas penampang diisi fuida sampai kedalaman
Ruang di atas fluida berisi udara dengan tekanan Pada alas tanki terdapat suatu
lubang kecil dengan luas ( dengan jauh lebih kecil daripada dan fluida
dapat menyembur keluar dari lubang ini. Bagaimanakah persamaan yang berlaku

14. untuk kelajuan aliran menyambur keluar lubang? Bagaiamana dengan persamaan
debitnya?
Kita tetapkan titik 1 di permukaan atas fluida dengan kelajuan aliran di titik itu
adalah , dan titik 2 berada di luabng pada dasar tanki dengan kelajuan aliran di
titik itu adalah , seperti ditunjukkan pada Gambar 7.16 . tekanan pada titik 2,
, sebab titik 2 berhubungan dengan atmosfer (udara luar). Ambil acuan
ketinggian nol di dasar tangki , dan gunakan persamaan Bernoulli di titik 1
dan 2 sehingga kita peroleh
Sebab
Kalikan kedua ruas persamaan dengan kita peroleh
Karena jauh lebih kecil daripada , maka sangat kecil dibandingkan dengan
dan dapat diabaikan. Kita kemudian mendapatkan
(7.12)
Jadi, kelajuan bergantung pada perbedaan kedua tekanan dan
kedalaman di bawah permukaan fluida dalam tangki. Jika bagian atas tangki
dibuka ke atmosfer, maka , dan tidak ada beda tekanan : dalam
kasus ini Persamaan (7.12) menjadi

15. Jadi, kelajuan fluida menyembur keluar dari lubang yang terletak pada jarak di
bawah permukaan atas fluida dalam tangki sama seperti kelajuan yang akan
diperoleh sebuah benda yang jatuh bebas dari ketinggian Persamaan ini disebut
teorema Torricelli.
Perhatian!
Teorema torricelli hanya berlaku jika ujung atas wadah terbuka terhadap
atmosfer dan luas lubang jauh lebih kecil darpada luas penampang wadah.
Debit fluida yang menyambur keluar dari lubang dengan luas dapat dihitung
dari persamaan debit (Persamaan 7.2)):
Misalkan tangki cairan ditaruh dilantai, berapa jauhkah jarak mendatar dari
semprotan cairan yang keluar dari lubang B jika diukur dari kaki tangki K? Lintasan
yang ditempuh cairan adalah parabola dengan komponen kecepatan awal pada
sumbu X, dan pada sumbu Y, , (lihat gambar). Apabila titik
B sebagai titik asal dan arah sumbu sebagai titik asal dan arah sumbu Y ke bawah
sebagai arah positif, maka
dengan dan
(gerak lurus beraturan)
Jarak jangkauan mendatar semprotan
Dengan = ketinggian permukaan air di atas lubang, dan y= kedalaman dasar
di bawah lubang.

16. Misalnya untuk tangki air seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
= 125-100 = 25 cm = 0,25 m
= 100 cm = 1 m
Kecepatan semburan air keluar dari lubang
Jarak jangkuan horizontal
= 2 (0,5) = 1 m atau 100 cm
B. Penerapan Hukum Bernouli
1. Aplikasi hukum Bernoulli
Persamaan (7-11) berlaku untuk kasus khus di mana fluida mengalir pada titik-titik yang tidak
mengalami perbedaan ketinggian . Persamaan tersebut menyatakan bahwa titik yang
kelajuan fluidanya lebih kecil memiliki tekanan lebih besar. Sebaliknya titik yang kelajuan
fluidanya lebih besar memiliki tekanan lebih kecil. Persamaan (7-11) merupakan pernyataan
matematis dari asas Bernoulli. Kita telah menggunakan asas ini secara kualitatif untuk
menjelaskan beberapa penerapan hukum Bernoulli dalam bidang teknik dan pada hewan.
a. Tabung Venturi
Pada dasarnya, tabung venturi adalah sebuah pipa yang memilki bagian yang menyempit.
Dua contoh tabung venturi adalah karburator mobil dan venturimeter.

17. (1) Karburator
Fungsi karburator adalah untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara,
kemudian campuran ini dimasukkan ke dalam silinder-silinder mesin untuk tujuan
pembakaran.
Gambar 7.17 Karburator
Prinsip kerja karburator adalah sebagai berikut (Gambar 7.17). Penampang pada bagian
atas jet menyempit, sehingga udara yang mengalir pada bagian ini bergerak dengan
kelajuan yang tinggi. Sesuai dengan asas Bernoulli, tekanan pada bagian ini rendah.
Tekanan di dalam tanki 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.
(2) Venturimeter
Tabung venturi adalah dasar dari venturimeter, yaitu alat yang dipasang di dalam suatu
pipa aliran untuk mengukur kelajuan cairan. Ada dua jenis venturimeter, yaitu
venturimeter tanpa manometer dan venturimeter yang menggunakan manometer yang
berisi cairan lain. Prinsip keduanya hampir sama.
Gambar 7.18 Venturimeter tanpa manometer
Gambar 7.18 menunjukkan sebuah venturimeter yang digunakan untuk mengukur
kelajuan aliran dalam sebuah pipa. Kita akan menentukan kelajuan aliran yang

18. dinyatakan dalam besaran-besaran luas penampang dan , serta perbedaan
ketinggian cairan dalam kedua tabung vertikal .
Cairan yang akan diukur kelajuannya mengalir pada titik-titik yang tidak memiliki
perbedaan ketinggian , sehingga berlaku Persamaan (7-11)
(*)
Dari persamaan kontinuitas diperoleh , maka
(*)
Dengan memasukkan nilai dari (**) ke dalam (*), diperoleh
Pada Gambar 7.18 tampak bahwa selisih ketinggian vertikal cairan dalam tabung 1 dan
tabung 2 adalah . Dengan demikian, selisih tekanan dan sama dengan tekanan
hidrostatis cairan setinggi h, yaitu
ρgh
Dengan memasukkan nilai ini ke dalam (***) kita peroleh
(3) Tabung Pitot

19. Gambar 7.18 Diagram penampang sebuah tabung pitot
Alat ukur yang kita gunakan untuk mengukur kelajuan gas adalah tabung pipot
(Gambar (7.19). Gas (misalnya udara) mengalir melalui lubang-lubang di a. Lubang-lubang
ini sejajar dengan arah aliran yang dibuat cukup jauh di belakang sehingga dan
tekanan gas di luar lubang-lubang tersebut mempunyai nilai seperti halnya dengan
aliran bebas. Jadi, (kelajuan gas), dan tekanan pada kaki kiri manometer
tabung pitot sama dengan tekanan aliran gas .
Lubang dari lengan kanan manometer tegak lurus terhadap akliran sehingga kelajuan
gas berkurang sampai ke nol di . pada titik ini gas berada dalam keadaan
diam. Tekanan pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan di . Beda
ketinggian a dan b dapat diabaikan sehingga penggunaan persamaan
Bernoulli di a dan b menghasilkan
(*)
Dengan adalah massa jenis gas.

20. Beda tekanan antara a dan b, , sama dengan tekanan hidrostatis zat cair
manometer setinggi h,
'gh (**)
dengan ' adalah massa jenis zat cair manometer (misalnya raksa).
Dengan menyamakan ruas kanan (*) dan (**) kita peroleh
'gh
Laju aliran gas
dalam tabung pitot
c.Penyemprot Pafrum
Gambar 7.20 Penyemprot parfum yang bekerja berdasarkan asas Bernoulli
Perhatikan diagram penyemprot parfum pada Gambar 7.20. ketika Anda menekan tombol
bawah, udara dipaksa keluar dari bola karet termampatkan melalui lubang sempit di atas
tabung silinder yang memanjang ke bawah sehingga memasuki cairan parfum. Semburan
udara yang bergerak cepat menurunkan tekanan atmosfer pada permukaan cairan yang
memaksa cairan naik ke atas tabung. Semprotan udara berkelanjutan tinggi meniup cairan
parfum sehingga cairan parfum dikeluarkan sebagau semburan kabut halu

21. d. Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang
Dengan memperhatikan cara burung terbang, orang kemudian berusaha menirunya untuk
mewujudkan impian manusia terbang tinggi diangkasa. Tanggal 17 Desember 1903, di Kitty
Hawk, North Carolina, Amerika Serikat, Wright bersaudara berhasil menerbangkan pesawat
terbang bermesin pertama di dunia. Keduanya berhasil terbang selama 59 detik dan
menempuh jarak 300 meter. Hanya beberapa puluh tahun setelah itu, tepatnya 1964, dunia
telah mengenal pesawat terbang intai strategis high altitude SR-17 Blackbird dengan tiga kali
kecepatan suara dan dapat menempuh jarak 4830 km
Pesawat terbang memiliki bentuk sayap mirip sayap burung, yaitu melengkung dan
lebih tebal di bagian depan daripada di bagian belakangnya (Gambar 7.21a). Bentuk sayap
seperti ini dinamakan aerofil tidak dapat dikepak-kepakkan. Oleh karena itu, udara harus
dipertahankan mengalir melalui kedua sayap pesawat terbang. Ini dilakukan oleh mesin
pesawat yang menggerakkan maju pesawat menyongsong udara. Mesin pesawat lama
menggunakan mesin jet.
Bentuk aerofil pesawat terbang menyebabkan garis arus seperti pada Gambar 7.21b. Garis
arus pada sisi bagian atas lebih rapat daripada sisi bagian bawah, yang berarti kelajuan alir
udara pada sisi bagian atas pesawat lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap .
Sesuai dengan asas Bernoulli (Persamaan (7-11)), tekanan pada sisi bagian atas lebih
kecil daripada sisi bagian bawah karena kelajuan udaranya kebih besar. Beda tekanan
menghasilkan gaya angkat sebesar
Dengan A merupakan luas penampang total sayap.
Jika nilai dari persamaan (7-11) kita masukkan pada Persamaan (7-17), kita
peroleh
Dengan adalah massa jenis udara

22. Pesawat terbang dapat terangkat ke atas jika gaya angkat lebih besar daripada berat
pesawat. Jadi, apakah suatu pesawat dapat terbang atau tidak bergantung pada berat pesawat,
kelajuan pesawat, dan ukuran sayapnya , semakin besar kecepatan pesawat, semakin besar
kecepatan udara, dan ini berarti bertambah besar, sehingga gaya angkat
semakin besar (lihat Persamaan (7-18)). Demikian juga semakin besar ukuran sayap
, makin besar gaya angkatnya.
(a) Garis-garis di sekitar sayap sebuah pesawat. (b) Garis arus di bagian atas sayap lebih rapat
daripada bagian bawahnya. Ini berarti kelajuan udara pada bagian atas sayap lebih besar
daripada bagian sayapnya
Gambar 7.21 Penerapan hukum Bernoulli pada sayap pesawat terbang
Supaya pesawat dapat terangkat, gaya angkat harus lebih besar daripada berat pesawat
. Jika pesawat telah berada pada ketinggian tertentu dan pilot ingin
mempertahankan ketinggiannya (melayang di udara), kelajuan pesawat harus diatur
sedemikian rupa sehingga gaya angkat sama dengan pesawat .
Contoh soal
e. Aplikasi Hukum Bernoulli pada Hewan

23. Salah satu aplikasi dari hukum Bernoulli pada hewan. Liang (lubang) selalu dibuar sedikitnya
memiliki dua pintu masuk. Salah satu pintu dibuat agar lebih tinggi dari pintu lainnya. Oleh
karena laju angin meningkat dengan bertambahnya ketinggian, maka tekanan udara lebih
rendah pada pintu yang tinggi. Secara alami (spontan) udara bergerak dari daerah bertekanan
tinggi ke daerah bertekanan rendah. Ini menghasilkan sirkulasi udara segar dari pintu yang
rendah melalui liang bawah tanah ke pintu yang lebih tinggi. Dengan demikian hewan di di
bawah tanah , seperti anjing padang rumput dan tikus tidak akan mati lemas karena
kekurangan oksigen dari udara.
Bagaimana ikan mengapung, melayang, dan tenggelam di dasar air? Kebanyakan ikan
memiliki swim bladder (kantong renang) yang mirip gelembung dan berisi penuh gas. Swim
bladder (Gambar 7.22) bekerja seperti tangki pemberat pada kapal selam. Ikan dapat
mengukbah ukuran swim bladder dengan cara mengendurkan atau mengencangkan otot-otonya
sesuai keperluan ikan ; mengapung, melayang, atau tenggelam.
Hiu tidak memiliki swim bladder, lalu bagaimana hiu bisa mengaung atau menyelam dalam
air? Hiu memang memiliki level berukuran lebih besar yang berisi minya (minyak lebih
ringan daripada air). Ini membuat berat hiu lebih kecil, tetapi masih lebih besar daripada gaya
apung yang dialami hiu (Gambar 7.23). oleh karena itu hiu akan tenggelam di dasar laut jika
hiu tidak berenang,
Hiu memiliki sirip-sirip dada besar, yaitu sirip-sirip pada bagian depan di bawah
kepala (Gambar 7.23). sirip-sirip pada bagian depan di bawah kepala (Gambar 7.24). Sirip-sirip
dada ini dibentuk seperti sayap kapal terbang. Ketika hiu berenang maju melalui air, air
mengalir melaui siro-sirip ini tepat seperti aliran udara yang melalui sayap kapang terbang

24. dan menghasilkan gaya angkat. Tanpa berenang ke depan hiu akan tenggelam sebab gaya
angkat hanya timbul jika air mengalir melui sirip-sirip dada.

25. LATIHAN SOAL
A. Pilihan Ganda

27. B. Uraian

28. MINI RISET FISIKA SEKOLAH 1
MATERI FLUIDA DINAMIS
Nama :
Kelas :
1. Ketika kita menyiram bunga dengan air keran yang dihubungkan dengan selang, saat
ujung selang ditekan, air yang tersemprot keluar memiliki kelajuan yang semakin
besar
a. Benar
b. Salah
Alasan :
2.
A B C
Berdasarkan gambar di atas, tekanan fluida yang paling besar adalah
pada tabung B :
a. Benar
b. Salah
Alasan :

29. 3.
Tekanan fluida pada A lebih besar daripada tekanan di B
a. Benar
b. Salah
Alasan :
4. Ketika kita berdiri di dekat rel kereta dan kebetulan lewat serangkaian gerbong kereta
api yang lewat dengan cepat, tubuh kita akan terdorong mendekati rel saat kereta api
lewat.
a. Benar
b. Salah
Alasan :
5.
Jika pada titik A, B, dan C diberi lubang. Maka pada lubang A memiliki kecepatan
semburan cairan yang paling besar.
a. Benar
b. Salah
Alasan :
B
A
A
B
C

30. 6.
Ketinggian pesawat mempengaruhi besarnya gaya angkat pesawat.
a. Benar
b. Salah
Alasan :

31. HASIL MINIRISET
No Kunci Jumlah
1 2 3 4 5 6 Betul
B S B B B S
1 1 0 0 1 0 0 2
2 1 0 0 1 0 0 2
3 1 0 0 1 0 0 2
4 1 0 0 1 0 0 2
5 1 1 1 1 0 0 4
6 1 0 0 1 1 0 3
7 1 0 0 1 0 0 2
8 1 0 0 0 0 0 1
9 1 0 0 0 0 0 1
10 1 0 1 1 1 0 4
11 1 0 0 1 1 0 3
12 1 0 0 1 1 0 3
13 1 0 0 1 1 0 3
14 1 0 0 1 1 0 3
15 1 0 0 0 0 0 1
16 1 0 0 1 0 0 2
17 1 0 0 1 0 0 2
18 1 0 0 1 1 0 3
19 1 0 0 1 0 0 2
20 1 0 0 0 0 0 1
Jumlah 20 1 2 16 7 0
Keterangan B= Benar S= Salah

32. Analisis:
Para siswa masih belum memahami hubungan tekanan , luas penampang, kecepatan pada
hukum Bernoulli, dan ketinggian pada gaya angkat pesawat.