Benarkah Teori Bernoulli?

Pipa venturi adalah salah satu alat yang prinsip kerjanya penerapan hukum Bernoulli. Hukum Bernoulli menyatakan bahwa semakin tinggi kecepatan aliran suatu fluida (mis: udara) maka tekanan fluida tersebut akan berkurang. Demikian juga bila kecepatan aliran fluida tersebut berkurang, maka tekanannya akan semakin bertambah.

Apakah hukum Bernoulli tersebut benar?

Bila terjadi angin topan yg bisa menerbangkan mobil atau merobohkan rumah yg ditabrak angin tersebut apakah itu karena tekanan angin yg mengecil karena kecepatannya? Kok kelihatannya tidak mungkin. Apa tidak sebaliknya, tekanan lebih besar bila angin bertiup semakin cepat?

Pada gambar pipa venturi di atas terlihat pada pengukur tekanan yg terletah di bagian tengah pipa (bag. pipa yg sempit/kec. udara tinggi) tekanan memang lebih kecil. Tapi benarkah tekanan udara di tempat tersebut lebih kecil?

Ada beberapa hal yang perlu mejadi perhatian untuk menjelaskan kondisi yang sebenarnya:

1. Boundary Layer
Kecepatan aliran suatu fluida makin ke tepi semakin berkurang dan bahkan sampai nol pada bagian fluida yang menempel pada tepian batas aliran fluida. Hal ini yang disebut "Boundary Layer" (Lapisan Batas). Dengan dasar teori tersebut berarti tidak bisa disamakan kecepatan fluida di seluruh bagian fluida (tengah dan pinggir). Bila alat ukur tekanan ditempatkan di tepian aliran fluida, maka bukan berarti tekanan yang diukur sudah mewakili tekanan seluruh bagian aliran fluida.
Lalu bagaimana bila alat ukur tekanan ditempatkan di tengah aliran fluida? Batas antara alat ukur dengan fluida yang diukur kecepatannya akan membentuk boundary layer baru, sehingga hasil pengukuran juga tidak akan mewakili tekanan seluruh bagian fluida.

2. Alat Ukur Tekanan
Pada ilustrasi pengukuran tekanan pada pipa venturi di atas, benarkah tekanan yang diukur adalah fluida dengan kecepatann tinggi yang mengalir di dalam pipa venturi? Jawabnya tidak. Tekanan yang diukur adalah tekanan fluida yang terdapat pada ujung alat ukur. Hasil pengukurannya menunjukkan bahwa fluida yang berada di ujung alat ukur mempunyai tekanan yang rendah. Mengapa demikian? Hal ini disebabkan karena adanya friksi antara fluida yang berada di pinggir pipa yang mempunyai kecepatan rendah dengan fluida yang berada di tengah yang mempunyai kecepatan tinggi. Hal ini mengakibatkan molekul fluida yang berada di pinggir pipa tertarik mengikuti molekul fluida yang berada di tengah yang mempunyai kecepatan yang tinggi. Dengan demikian molekul udara di pinggir lebih renggang dan tekanannya menjadi berkurang. Molekul udara yang berada di ujung alat ukur tekanan pun menjadi lebih renggang dan tekanan fluida di ujung alat ukur itulah yang diukur oleh alat ukur tekanan tersebut.

Jadi menurut pendapat saya ada kekeliruan dalam hukum Bernoulli tersebut. Pada kenyataannya fluida yang mengalir dengan kecepatan lebih tinggi mempunyai kekuatan tekan yang lebih tinggi juga dan bukan kekuatan hisap yang menunjukkan adanya tekanan yang turun. Lalu bagaimana dengan rumus-rumus matematika yang dipergunakan untuk menjelaskan teori Bernoulli tersebut? Kita harapkan akan muncul penjelasan secara matematis di kelak kemudian hari. Lalu bagaimana juga dengan teori-teori lain yang berlandaskan pada prinsip hukum Bernoulli tersebut (misalnya Teori Lift pd sayap pesawat)? Teori tersebut juga masih banyak diperdebatkan oleh para ahli, sehingga ada beberapa teori yang muncul.

Demikian pendapat saya, semoga dapat menjadi bahan diskusi yang bermanfaat untuk perkembangan ilmu pengetahuan.


Gatot Sudewo, ST.