Penerapan Hukum Bernaoulli
1. Gaya
Angkat Pada Pesawat
Hukum
Bernoulli digunakan untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan badan pesawat
terbang sehingga diperoleh ukuran presisi yang sesuai. Pesawat terbang dirancang sedemikian
rupa sehingga hambatan udaranya sekecil mungkin. Pesawat pada saat terbang akan
menghadapi beberapa hambatan, diantaranya hambatan udara, hambatan karena berat
badan pesawat itu sendiri, dan hambatan pada saat menabrak awan. Setelah
dilakukan perhitungan dan rancangan yang akurat dan teliti, langkah
selanjutnya adalah pemilihan mesin penggerak pesawat yang mampu mengangkat dan
mendorong badan pesawat.
Pada
dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang
sedang mengangkasa. Berat pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi. Gaya
angkat yang disebabkan oleh bentuk pesawat. Gaya ke depan yang disebabkan oleh
gesekan udara. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara Jika pesawat
hendak bergerak mendatar dengan suatu percepatan, maka gaya ke depan harus
lebih besar daripada gaya hambatan dan gaya angkat harus sama dengan berat
pesawat. Jika pesawat hendak menambah ketinggian yang tetap, maka resultan gaya
mendatar dan gaya vertical harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya ke
depan sama dengan gaya hambatan dan gaya angkat sama dengan berat pesawat.
Salah satu faktor yang menyebabkan pesawat bisa terbang adalah adanya sayap. Bentuk sayap pesawat melengkung dan bagian depannya lebih tebal daripada bagian belakangnya. Bentuk sayap seperti ini dinamakan aerofoil. Ide ini ditiru dari sayap burung. Bentuk sayap burung juga seperti itu (sayap burung melengkung dan bagian depannya lebih tebal). Burung bisa terbang karena ia mengepakkan sayapnya, sehingga ada aliran udara yang melewati kedua sisi sayap. Agar udara bisa mengalir pada kedua sisi sayap pesawat, maka pesawat harus digerakkan maju. Manusia menggunakan mesin untuk menggerakan pesawat
Salah satu faktor yang menyebabkan pesawat bisa terbang adalah adanya sayap. Bentuk sayap pesawat melengkung dan bagian depannya lebih tebal daripada bagian belakangnya. Bentuk sayap seperti ini dinamakan aerofoil. Ide ini ditiru dari sayap burung. Bentuk sayap burung juga seperti itu (sayap burung melengkung dan bagian depannya lebih tebal). Burung bisa terbang karena ia mengepakkan sayapnya, sehingga ada aliran udara yang melewati kedua sisi sayap. Agar udara bisa mengalir pada kedua sisi sayap pesawat, maka pesawat harus digerakkan maju. Manusia menggunakan mesin untuk menggerakan pesawat
Bagian
depan sayap dirancang melengkung ke atas. Udara yang mengalir dari bawah
berdesakan dengan yang ada di sebelah
atas. Mirip seperti air yang mengalir 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 berdesakan
(tekanan udaranya lebih besar). Adanya perbedaan tekanan ini, membuat sayap
pesawat didorong ke atas.
2.
Mesin Karburator
Mesin karburator yang berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar dan
mencampurnya dengan aliran udara yang masuk. Supaya mudah terbakar, bensin yang
sudah berbentuk uap atau gas harus dicampur dengan udara bersih. Udara
dilewatkan pada sebuah pipa venturi, yaitu pipa yang akan menyempit seperti
leher botol. Oleh karena adanya penyempitan, luas penampang pipa, laju aliaran
udara akan menjadi besar dan tekanan pada daerah venturi akan turun sehingga
bensin yang ada pada tempat penampungan akan tersedot keluar bercampur dengan
udara membentuk uap bensin.
Kemudian uap bensin akan mengalir sampai pada tempat pembakaran yang merupakan
sumber energi penggerak dari motor. Jadi, prinsip kerja karburator adalah
adanya perbedaan tekanan antara ruang venturi dengan ruang penampungan uap
bensin. Ini sesuai dengan asas bernoulli.
3.
Pipa Tangki dan Bak
Penampungan
Hukum Bernoulli
berlaku pada aliran air melalui pipa dari tangki penampung menuju bak-bak
penampung. Biasanya digunakan di rumah-rumah pemukiman. Hukum bernoulli juga berlaku pada saat air
di dalam tangki mengalami kebocoran akibat adanya lubang di dinding tangki,
seperti terlihat pada gambar di bawah ini,
kelajuan air yang memancar keluar dari lubang tersebut dapat dihitung
berdasarkan Hukum Toricelli. Menurut Hukum Toricelli, jika diameter lubang
kebocoran pada dinding tangki sangat kecil dibandingkan diameter tangki,
kelajuan air yang keluar dari lubang sama dengan kelajuan yang diperoleh jika
air tersebut jatuh bebas dari ketinggian.
4.
Mesin Pada Kapal Layar
Kapal layar adalah kapal yang digerakkan dengan menggunakan
layar yang memanfaatkan tenaga angin sebagai pendorongnya. Konstruksi Kapal ini
umumnya terbuat dari kayu dan cukup lama digunakan sebagai tulang pungung
pelayaran baik bersifat sipil maupun militer sampai penemuan mesin uap dan
kapal besi/baja pada abad ke 19 seiring dengan ramainya Revolusi Industri yang
dipelopori oleh Inggris melalui penemuan mesin uap oleh James Watt.
Pada
masa kini umumnya kapal layar dilengkapi dengan mesin tempel untuk menghadapi
kemungkinan tidak bertiupnya angin pada daerah daerah tertentu agar tetap
melanjutkan perjalanannya. Hukum Bernoulli digunakan pada mesin yang
mempercepat laju kapal layar. Pada hukum ini berlaku hubungan antara tekanan,
kecepatan alir, dan tinggi tempat dalam satu garis lurus.
5.
Tabung Venturi
Sumber
: Makalah Penerapan Hukum Bernaoulli, Mata Kuliah Fluida PENSA Unesa A 2011
PLTN Vs Rokok
Majelis Ulama Indonesia baru-baru ini mengeluarkan fatwa penting
mengenai haramnya merokok. Fatwa ini menimbulkan kontroversi banyak
pihak, satu sisi mendukung tentang haramnya rokok dari sisi medis,
sedangkan yang di seberang menolak karena memandangnya bahwa fatwa
tersebut belum urgent dan bisa mengancam industri rokok yag ada di daerah dan tentu berpotensi menambah pengangguran terbuka yang ada di Indonesia.
Lain hal, LBM NU Jateng dan PCNU Jepara pada 1 September 2007. Mubahatsah atau pembahasan yang diikuti sekitar 100 kiai dari wilayah Jateng memutuskan bahwa PLTN Muria hukumnya haram, mengingat dampak negatifnya lebih besar daripada dampak positifnya.
Lalu apa hubungan antara rokok dengan PLTN diatas? Keduanya difatwakan haram oleh ulama, meskipun masih mengundang kontroversi. Terlepas dari fatwa para ulama tersebut, sekarang kita akan membandingkan tingkat bahaya antara rokok dengan PLTN dilihat dari radioaktifitasnya.
Jika kita merujuk data dari US Departmen of Health, Division of Radiation Protection yang dikeluarkan tahun 2002, sinar kosmis menghasilkan dosis 26 mrem/tahun. Radioisotop di permukaan bumi mengandung 29 mrem/tahun. Gas Radon di Atmosfer mengambil kontribusi sebesar 200mrem/tahun. Dalam tubuh manusia pun memancarkan radiasi (dari Karbon - 14 dan Kalium - 40 ) sebesar 40 mrem/tahun. Sinar X untuk diagnosa kesehatan memberikan andil 39 mrem/tahun. Sedangkan aktivitas kedokteran nuklir lainnya memberikan 14mrem/tahun. Instrumen elektronik seperti TV, komputer memberikan 11 mrem/tahun. Dan sisa ledakan nuklir (fall out), reaktor nuklir, pesawat terbang memberikan 1 mrem/tahun. Sehingga total dosis yang diterima tiap manusia di AS secara rata-rata adalah 361 person mrem/tahun atau 0,3 person rem/tahun (1 rem = 1.000 mrem). Hal ini dipenuhi dengan syarat yang bersangkutan tidak merokok.
Sebagai catatan, PLTN dengan daya 1.000 MWatt menghasilkan dosis radiasi mencapai 4,8 person rem/tahun. Namun pemerintah AS membatasi agar pekerja PLTN dan sektor nuklir lainnya hanya menerima dosis maksimum sebesar 100 person mrem/tahun saja. Sementara dalam PLTU dengan daya 1.000 MWatt dengan tingkat radiasi 100 kali lebih besar (yakni 490 person rem/tahun), belum ditemui ada kebijakan yang sama.
Sedangkan untuk rokok ternyata diketahui mengandung Radioisotop Polonium-210. Ini akan menambahkan dosis ekivalen sebesar 29,1 person rem/tahun untuk manusia perokok. Dan akan didapatkan dalam jaringan epitel paru-parunya dosis sebesar 6,6 - 40 person rem/tahun. Sementara pada bronchiolus-nya sebesar 1,5 person rem/tahun.
Rokok ternyata tidak hanya mengandung polonium (210Po) namun juga timbal (210Pb), yang keduanya termasuk dalam kelompok radionuklida dengan toksik sangat tinggi. Po-210 adalah pemancar radiasi- α, sedangkan Pb-210 adalah pemancar radiasi-ß. Kedua jenis radiasi tersebut, terutama radiasi- α berpotensi untuk menimbulkan kerusakan sel tubuh apabila terhisap atau tertelan. Kejadian kanker paru pada perokok pun belakangan ditengarai lebih disebabkan oleh radiasi-α & bukan diakibatkan karena tar dalam tembakau.
Lalu, bagaimana bisa 210Po & 210Pb bisa sampai di rokok? Ternyata tanah, sebagai tempat tumbuh tanaman tembakau- bahan utama rokok, mengandung radium (226Ra). Radium ini adalah atom induk yang nantinya dapat meluruh dan dua di antara sekian banyak unsur luruhannya adalah 210Po & 210Pb. Melalui akar, 210Po & 210Pb pun terserap oleh tanaman tembakau. Hal ini bisa diperparah dengan penggunaan pupuk fosfat yang mengandung kedua unsur tersebut. Tentu saja ini menambah konsentrasi 210Po & 210Pb dalam tembakau.
Mekanisme lain dan yang utama, adalah lewat daun. Po-210 & Pb-210 terendapkan pada permukaan daun tembakau sebagai hasil luruh dari gas radon (222Rn) yang berasal dari kerak bumi & lolos ke atmosfer. Daun tembakau memiliki kemampuan tinggi untuk menahan & kemudian mengakumulasi 210Po & 210Pb karena adanya bulu-bulu tipis ~yang disebut trichomes~ di ujung-ujungnya.
Meski aktivitasnya cukup rendah (3 - 5 mili Becquerel/batang) - dibandingkan dengan ambang batas dosis mematikan Polonium-210 untuk manusia berbobot 80 kg yakni sebesar 148 juta Becquerel (4 mili Curie). Namun aktivitas merokok membuat Polonium-210 terhirup dan terdepositkan ke dalam paru-paru tanpa bisa diekskresikan secara langsung oleh tubuh mengingat sifatnya sebagai logam berat dan memiliki sifat kimiawi mirip Oksigen sehingga tidak bisa diikat oleh CO2 maupun ion HCO3- (kecuali ada perlakuan khusus dengan meminum pil EDTA misalnya, itupun diragukan apa bisa melakukan Polonium removal di paru-paru).
Jika diasumsikan perokok yang bersangkutan mengkonsumsi rata-rata 2 bungkus rokok/hari selama lima tahun tanpa terputus, akumulasi Polonium-210 nya sudah cukup mampu menghasilkan perubahan abnormal pada alvoeli. Dan jika konsumsi terus berlanjut tanpa terputus, maka dalam masa 10 - 15 tahun sejak awal menjadi perokok, perokok yang bersangkutan sudah sangat berpotensi menderita kanker paru-paru, seperti nampak pada penelitian di Brazil (berdasarkan tembakau setempat). Jika konsumsi dikurangi menjadi 1 bungkus rokok/hari tanpa terputus, maka baru dalam 25 - 30 tahun kemudian potensi menderita kanker paru-paru mulai muncul.
Jadi jika pekerja sektor nuklir mendapatkan radiasi 100 person mrem/tahun. Mereka yang bekerja di PLTU dan mereka yang merokok menerima paparan radiasi berkali-kali lipat lebih besar. Jadi wajar saja jika banyak mereka yang mati karena radiasi akibat rokok atau PLTU dibanding para pekerja dalam sektor nuklir.
Dan jika kita ingin lebih ekstrim lagi, sebenarnya para warga Semenanjung Muria (Kudus -Pati - Jepara), dimana disana banyak terdapat industri rokok dan juga beberapa PLTU, sebenarnya sudah menkonsumsi radiasi jauh-jauh hari bahkan sebelum PLTN dibangun.
Lain hal, LBM NU Jateng dan PCNU Jepara pada 1 September 2007. Mubahatsah atau pembahasan yang diikuti sekitar 100 kiai dari wilayah Jateng memutuskan bahwa PLTN Muria hukumnya haram, mengingat dampak negatifnya lebih besar daripada dampak positifnya.
Lalu apa hubungan antara rokok dengan PLTN diatas? Keduanya difatwakan haram oleh ulama, meskipun masih mengundang kontroversi. Terlepas dari fatwa para ulama tersebut, sekarang kita akan membandingkan tingkat bahaya antara rokok dengan PLTN dilihat dari radioaktifitasnya.
Jika kita merujuk data dari US Departmen of Health, Division of Radiation Protection yang dikeluarkan tahun 2002, sinar kosmis menghasilkan dosis 26 mrem/tahun. Radioisotop di permukaan bumi mengandung 29 mrem/tahun. Gas Radon di Atmosfer mengambil kontribusi sebesar 200mrem/tahun. Dalam tubuh manusia pun memancarkan radiasi (dari Karbon - 14 dan Kalium - 40 ) sebesar 40 mrem/tahun. Sinar X untuk diagnosa kesehatan memberikan andil 39 mrem/tahun. Sedangkan aktivitas kedokteran nuklir lainnya memberikan 14mrem/tahun. Instrumen elektronik seperti TV, komputer memberikan 11 mrem/tahun. Dan sisa ledakan nuklir (fall out), reaktor nuklir, pesawat terbang memberikan 1 mrem/tahun. Sehingga total dosis yang diterima tiap manusia di AS secara rata-rata adalah 361 person mrem/tahun atau 0,3 person rem/tahun (1 rem = 1.000 mrem). Hal ini dipenuhi dengan syarat yang bersangkutan tidak merokok.
Sebagai catatan, PLTN dengan daya 1.000 MWatt menghasilkan dosis radiasi mencapai 4,8 person rem/tahun. Namun pemerintah AS membatasi agar pekerja PLTN dan sektor nuklir lainnya hanya menerima dosis maksimum sebesar 100 person mrem/tahun saja. Sementara dalam PLTU dengan daya 1.000 MWatt dengan tingkat radiasi 100 kali lebih besar (yakni 490 person rem/tahun), belum ditemui ada kebijakan yang sama.
Sedangkan untuk rokok ternyata diketahui mengandung Radioisotop Polonium-210. Ini akan menambahkan dosis ekivalen sebesar 29,1 person rem/tahun untuk manusia perokok. Dan akan didapatkan dalam jaringan epitel paru-parunya dosis sebesar 6,6 - 40 person rem/tahun. Sementara pada bronchiolus-nya sebesar 1,5 person rem/tahun.
Rokok ternyata tidak hanya mengandung polonium (210Po) namun juga timbal (210Pb), yang keduanya termasuk dalam kelompok radionuklida dengan toksik sangat tinggi. Po-210 adalah pemancar radiasi- α, sedangkan Pb-210 adalah pemancar radiasi-ß. Kedua jenis radiasi tersebut, terutama radiasi- α berpotensi untuk menimbulkan kerusakan sel tubuh apabila terhisap atau tertelan. Kejadian kanker paru pada perokok pun belakangan ditengarai lebih disebabkan oleh radiasi-α & bukan diakibatkan karena tar dalam tembakau.
Lalu, bagaimana bisa 210Po & 210Pb bisa sampai di rokok? Ternyata tanah, sebagai tempat tumbuh tanaman tembakau- bahan utama rokok, mengandung radium (226Ra). Radium ini adalah atom induk yang nantinya dapat meluruh dan dua di antara sekian banyak unsur luruhannya adalah 210Po & 210Pb. Melalui akar, 210Po & 210Pb pun terserap oleh tanaman tembakau. Hal ini bisa diperparah dengan penggunaan pupuk fosfat yang mengandung kedua unsur tersebut. Tentu saja ini menambah konsentrasi 210Po & 210Pb dalam tembakau.
Mekanisme lain dan yang utama, adalah lewat daun. Po-210 & Pb-210 terendapkan pada permukaan daun tembakau sebagai hasil luruh dari gas radon (222Rn) yang berasal dari kerak bumi & lolos ke atmosfer. Daun tembakau memiliki kemampuan tinggi untuk menahan & kemudian mengakumulasi 210Po & 210Pb karena adanya bulu-bulu tipis ~yang disebut trichomes~ di ujung-ujungnya.
Meski aktivitasnya cukup rendah (3 - 5 mili Becquerel/batang) - dibandingkan dengan ambang batas dosis mematikan Polonium-210 untuk manusia berbobot 80 kg yakni sebesar 148 juta Becquerel (4 mili Curie). Namun aktivitas merokok membuat Polonium-210 terhirup dan terdepositkan ke dalam paru-paru tanpa bisa diekskresikan secara langsung oleh tubuh mengingat sifatnya sebagai logam berat dan memiliki sifat kimiawi mirip Oksigen sehingga tidak bisa diikat oleh CO2 maupun ion HCO3- (kecuali ada perlakuan khusus dengan meminum pil EDTA misalnya, itupun diragukan apa bisa melakukan Polonium removal di paru-paru).
Jika diasumsikan perokok yang bersangkutan mengkonsumsi rata-rata 2 bungkus rokok/hari selama lima tahun tanpa terputus, akumulasi Polonium-210 nya sudah cukup mampu menghasilkan perubahan abnormal pada alvoeli. Dan jika konsumsi terus berlanjut tanpa terputus, maka dalam masa 10 - 15 tahun sejak awal menjadi perokok, perokok yang bersangkutan sudah sangat berpotensi menderita kanker paru-paru, seperti nampak pada penelitian di Brazil (berdasarkan tembakau setempat). Jika konsumsi dikurangi menjadi 1 bungkus rokok/hari tanpa terputus, maka baru dalam 25 - 30 tahun kemudian potensi menderita kanker paru-paru mulai muncul.
Jadi jika pekerja sektor nuklir mendapatkan radiasi 100 person mrem/tahun. Mereka yang bekerja di PLTU dan mereka yang merokok menerima paparan radiasi berkali-kali lipat lebih besar. Jadi wajar saja jika banyak mereka yang mati karena radiasi akibat rokok atau PLTU dibanding para pekerja dalam sektor nuklir.
Dan jika kita ingin lebih ekstrim lagi, sebenarnya para warga Semenanjung Muria (Kudus -Pati - Jepara), dimana disana banyak terdapat industri rokok dan juga beberapa PLTU, sebenarnya sudah menkonsumsi radiasi jauh-jauh hari bahkan sebelum PLTN dibangun.
Banyak orang percaya bahwa ular menyuntikkan bisa beracun ke dalam tubuh
korbannya menggunakan taring berlubang. Faktanya, sebagian besar ular
dan reptil berbisa lainnya tak mempunyai gigi taring berlubang. Kini
para fisikawan mengetahui trik yang digunakan binatang itu untuk
memasukkan bisa beracunnya ke dalam kulit korbannya.
Selama bertahun-tahun, Leo von Hemmen, ahli biofisika di TU Muenchen,
dan Bruce Young, ahli biologi di University of Massachusetts Lowell,
telah meneliti indra pendengaran ular. Ketika mendiskusikan toksisitas
ular, mereka menyadari bahwa hanya sedikit ular yang menginjeksikan
bisanya ke tubuh korban menggunakan taring berlubang. Meski sebagian
besar reptil berbisa tak memiliki taring berlubang, mereka adalah
predator efektif.
Hanya sekitar sepertujuh dari seluruh ular berbisa, seperti ular derik,
mengandalkan trik taring berlubang. Ular lainnya mengembangkan sistem
lain, seperti ular mangrove pit viper (Boiga dendrophila). Menggunakan
taring kembarnya, ular Boiga melubangi kulit korbannya. Bisa mengalir
masuk ke luka di antara gigi dan jaringan. Namun ada cara lain yang
lebih mudah, banyak taring mempunyai lekukan untuk mengalirkan bisa ke
dalam luka.
Para ilmuwan penasaran bagaimana metode sederhana seperti itu bisa
sangat berhasil dari sudut pandang evolusioner. Bulu burung, misalnya,
dapat dengan mudah mengibaskan bisa yang mengalir sepanjang lekukan
terbuka. Untuk mengungkap misteri itu, mereka menyelidiki tegangan
permukaan dan kekentalan berbagai bisa ular. Pengukuran tersebut
memperlihatkan bahwa bisa ular sangatlah kental.
Tegangan permukaan bisa ular cukup tinggi, hampir sama dengan air. Hal
itu menyebabkan energi permukaan menarik tetesan bisa ke lekukan taring,
lalu menyebar. Dalam perjalanan evolusi, ular beradaptasi terhadap
mangsanya menggunakan kombinasi geometri lekukan taring optimal dan
viskositas bisa. “Ular yang memangsa burung mengembangkan lekukan yang
lebih dalam agar cairan bisa kental tak tersapu oleh bulu burung,” kata
von Hemmen.
Para ilmuwan juga menemukan jawaban bagaimana ular memasukkan bisanya ke
kulit mangsanya dan memicu timbulnya efek mematikan. Dalam soal ini,
ular mengembangkan trik dalam evolusinya. Ketika ular menyerang, lekukan
taring dan jaringan di sekitarnya membentuk sebuah kanal. Jaringan akan
menyerap bisa lewat kanal tersebut.
Bisa ular memiliki struktur khusus untuk mendukung efek tersebut. Sama
seperti saus tomat, yang menjadi lebih cair ketika dikocok, tekanan yang
muncul dari isapan itu menyebabkan kekentalan bisa berkurang,
membuatnya dapat mengalir dengan mudah melewati kanal dengan cepat
karena pengaruh tegangan permukaan.
Von Hemmen menyebut karakteristik substansi ini sebagai cairan
non-Newtonian. Trik ini sangat praktis bagi ular. Selama tak ada mangsa
yang terlihat, bisa dalam lekukan taring akan tetap kental dan lengket.
“Ketika ular menyerang, cairan beracun akan mengalir sepanjang lekukan
taring, memasuki luka, dan menimbulkan efek mematikan,” katanya.
(Kaskus)
Sumber : http://budakfisika.blogspot.com/2013/02/artikel-sains-ular-pun-memakai-ilmu.html
0 komentar:
Posting Komentar