Tekanan Dalam Bendalir Yang Bergerak Dan Prinsip Bernoulli

(a) Prinsip Bernoulli

Prinsip Bernoulli menyatakan bagi suatu bendalir(cecair atau gas) yang bergerak , apabila halaju bendalir tinggi tekanannya berkurangan.

(b) Faktor-faktor yang mempengaruhi halaju bendalir

(1) Keluasan kawasan pergerakan :jika luas bertambah halaju berkurang.

(2) Jarak pergerakan : jika jarak bertambah,halaju bertambah.

(c)Eksperimen ringkas untuk menunjukkanPrinsip BernoulliEksperimen 1

Pegang sehelai kertas secara mengufuk di bawah bibir.Hembuskan udara dengan kuat pada permukaan ataskertas.Didapati kertas bergerak di atas.Ini disebabkan semasa udara dihembus halaju udara pada permukaan atas kertas lebih tinggi dari permukaan bawah.Menurut prinsip Bernoulii,apabila halaju bendalir tinggi tekanannya berkurangan.Tekanan udara yang lebih tinggi di bawah menolak kertas tersebut ke atas.

Eksperimen 2

Letakkan dua helai kertas secara menegak berhampiran mulut.

Hembus udara di antara kedua kepingan kertas.Didapati kedua-dua kertas merapati satu sama lain.Ini disebabkan semasa udara dihembus halaju udara di antara kedua-dua kertas bertambah.Berdasarkan Prinsip Bernoulli tekanan udara di antara kedua-dua kertas itu berkurangan.Oleh itu tekanan atmosfera yang lebih tinggi pada bahagian tepi kertas menolak kedua-dua kertas merapati satu sama lain.

Eksperimen 3

Letak sebiji bola ping pong di dalam sebuah corongturas yang ditelangkupkan.Hembuskan udara dengan kuat melalui satu salurgetah yang sempit yang dsambung ke corong turas.Didapati bola ping pong terapung dan terlekat padacorong turas.Ini disebabkan semasa udara dihembus,halaju udaradi bahagian atas bola ping pong menjadi tinggi. Menurut Prinsip Bernoulli apabila halaju udara tinggi tekanannya menjadi rendah.Tekanan atomsfera yang lebih tinggi di bahagianbawah bola ping pong menolak bola ke atasmenyebabkan bola terapung.

(d) Eksperimen untuk mentahkik PrinsipBernoulli

Sambungkan suatu hos getah kepada pili air.Buka pili sehingga air mengalir pada kadar yang mantap.Sambungkan pili air kepada tiub kaca.Tandakkan paras air yang naik pada salur tegak

PELAJARAN 10

1,2 dan 3.Ulangi eksperimen dengan menggunakan Tiub Bernoulli.Catatkan semua keputusan dalam jadual di bawah.

Jenis Tiub

Tinggiarasdalam tiubtegak 1

Tinggiarasdalam tiubtegak 2

Tinggiarasdalam tiubtegak 3

TiubKaca

Tinggi sederhana rendah

Tiub Bernoulli

Tinggi rendah sederhana

Contoh-contoh kenaikan aras air dalamTiub Bernoulli(1)

(2)

(3)

(e) Contoh aplikasi Prinsip Bernouli Dalam Fenomema Harian

(1) Seorang yang berdiri di tepi landasan kereta api terasa hendak jatuh ke landasan jika dengan tiba-tiba sebuah kereta api bergerak dengan laju melintasinya.Ini disebabkan semasa kereta api

melintasinya halaju udara di hadapannya bertambah.Menurut Prinsip Bernoulli bila halaju tinggi tekanannya berkurangan.Oleh itu tekanan atmosfera yang lebih tinggi di sebelah belakangnya menolak orang tersebut ke landasan kereta api.

(2) Dua buah bot laju yang bergerak berhampiran satu sama lain mungkin berlanggar.Ini disebabkan semasa kedua-dua bot bergerak,halaju udara dia antara kedua-dua bot bergerak dengan halaju yang tinggi.Menurut Prinsip Bernoulli bila halaju tinggi tekanannya berkurangan.Tekanan atmosfera yang lebih tinggi pada sisi sebelah luar kedua-dua bot menyebabkan kedua-dua bot menghampiri satu sama lain dan berlanggar.

(f) Aplikasi Prinsip Bernoulli dalam beberapa alat

(1) Penunu Bunsen

Apabila gas masuk,halaju gas yang melalui jet gasadalah tinggi.Menurut Prinsip Bernoulli bilahalaju tinggi tekanannya berkurangan.Tekanan atmosfera yang lebih tinggi di luar akan menolak udara masuk dan bercampur dengan gas untuk menghasilkan nyalaan.

(2) Penyembur racun serangga

Apabila omboh ditolak masuk,udara keluar dengan

halaju yang tinggi melalui jet udara.Menurut Prinsip Bernoulli bila halaju tinggi tekanannya berkurangan.Tekanan atmosfera yang lebih tinggi di permukaan cecair racun serangga menolak cecair racun serangga tersembur keluar melalui tiub logam.

(3) Pam Turas

Apabila air melalui jet air,halaju udara di sekitarnya bertambah.Menurut Prinsip Bernoulli bila halaju tinggi tekanannya berkurangan.Tekanan udara atau gas yang lebih tinggi di dalam bekas,menyebabkan udara atau gas masuk ke dalam pam turas dan keluar bersama-sama air.

(4) Karburetor

Udara yang bergerak dengan halaju yang tinggi di kawasan muncung takungan petrol.Menurut Prinsip Bernoulli bila halaju tinggi tekanannyaberkurangan.Tekanan atmosfera yang lebih tinggi dipermukaan petrol menyebabkan petrol terpancut keluar melalui muncung takungan petrol dan bercampur udara di bahagian tengah tiub venturi.Pelampung akan turun ke bawah dan jarum pada pelampung akan membuka suatu bukaan menyebabkan petrol dari tangki petrol akan memasukki takungan tersebut.

(5) Aerofoil

Bentuk aerofoil kapal terbang menyebabkan aliran udara bergerak lebih jauh di bahagian atas daripada bahagian bawahnya.Oleh itu halaju aliran udara di bahagian atas lebih tinggi daripada bahagian bawahnya.Menurut Prinsip Bernoulli apabila halaju udara tinggi,tekanannya berkurangan.Perbezaan tekanan dibahagian atas dan bawah(lebihan tekanan di bahagian bawah)ini menghasilkan daya angkat.

(g) Daya-daya bertindak semasa kapal terbang terbang pada halaju seragam pada ketinggian tetap.

Terdapat empat daya bertindak iaitu:

Daya angkat- disebabkan bentuk aerofoil kapal terbang

Berat- disebabkan jisim kapal terbang bersama-sama muatannya

Tujah- disebabkan enjin kapal terbang

Seretan- Disebabkan rintangan udara.

Kapal terbang bergerak halaju seragam kerana tujah = seretan.Jika tujah > seretan kapal terbang akan mengalami pecutanJika seretan > tujah kapal terbang akan mengalami nyah-pecutan.Kapal terbang mengekalkan ketinggian kerana daya angkat = berat.Jika daya angkat > berat maka ketinggian penerbangan bertambahJika berat > daya angkat maka ketinggian penerbangan berkurangan

1 Rajah menunjukkan dua bola pingpong digantung pada jarak 4 cm antara satu sama lain oleh benang.Satu jet udara ditiupkan di antara dua bola itu.Dua bola pingpong itu akan

A bergerak lebih jauh antara satu sama lainB bergerak menentang arah jet udaraC bergerak lebih rapatD pegun

2 Rajah menunjukkan suatu cecair yang mengalir melalui salur Bernoulli.Tekanan cecair yang paling rendah adalah pada titik…

3 Rajah menunjukkan air mengalir masuk dari hujung P dan keluar melalui hujung R.Yang mana satukah salur kaca menegak A,B,C atau D yang menunjukkan tekanan paling rendah?

4 Rajah menunjukkan dua piring logam yang melengkung terpisah sejauh 3 mm pada bahagian tengah.Piring bawah ditebukkan dengan tiga lubang dan tiga tiub logam dicantumkan kepadanya.Tiap-tiap satu tiub itu disambungkan kepada manometer dengan menggunakan salur getah.Jika udara ditiupkan di antara kedua-dua piring itu,aras air dalam

A X akan menjadi tertinggiB Y akan menjadi tertinggiC Z akan menjadi tertinggiD X,Y dan Z akan menjadi sama tinggi

TUTORIAL 10

5 Pada rajah,aras air X,Y dan Z adalah sama sebelum udara ditiup melalui radas itu.Jika udara sekarang ditiup dengan kuat dan seragam mengikut arah yang ditunjuk pada rajah,apakah perkaitan di antara aras-aras air X,Y dan Z?

A X lebih rendah daripada Y dan Y lebih rendah daripada Z

B X lebih rendah daripada Z dan Z lebih rendah daripada Y

C Z lebih rendah daripada Y dan Y lebih rendah daripada X

D Y lebih rendah daripada Z dan Z lebih rendah daripada X

6 Seorang budak berdiri di tepi landasan kereta api.Semasa kereta api yang bergerak dengan laju melalui landasan di hadapannya,budak itu mengalami suatu tarikan ke arah landasan itu.Fenomena boleh di atas diterangkan oleh

A prinsip keabadian tenagaB konsep momentumC prinsip BernoulliD konsep inersia

7 Rajah menunjukkan satu objek bernbentuk aerofoil bergerak mengufuk dengan satu pecutan,dalam arah yang ditunjukkan pada rajah.Antara pernyataan berikut yang manakah benar?

A Daya angkat pada objek adalah lebih besar daripada berat objek

B Daya bersih bagi objek dalam arah gerakan objek ialah sifar

C Tekanan udara di kawasan P adalah lebih tinggi daripada di kawasn Q

D laju udara di kawasan P lebih tinggi daripada di kawasan Q

8 Sebuah kapal terbang bergerak dengan halaju tetap pada aras tinggi yang tetap.Yang manakah antara pernyataan-pernyataan berikut mengenai daya-daya bertindak ke atas kapal terbang adalah tidak benar?

A Magnitud-magnitud daya angkat dan berat adalah sama

B Magnitud-magnitud daya tujahan dan daya seretan adalah sama

C Magnitud-magnitud daya tujahan dan daya angkat adalah sama

D Daya angkat dan daya berat bertindak melalui titik yang sama

9 Prinsip Bernoulli boleh digunakan untuk menerangkan pengendalian

A PicagariB Pam asakC Penunu bunsen

10 Semburan cecair dihasilkan apbila udara dialirkan dengan laju menerusi jet seperti ditunjukkan dalam rajah di atas.Antara berikut yang manakah benar tentang sistem itu?

A Semburan cecair dihasilkan berdasarkan prinsip Pascal

B Tekanan udara di Q lebih tinggi daripada di P

C laju udara di Q lebih tinggi daripada di P

11

Sebatang tiub kaca AB yang mengufuk serta hujung-hujungnya tertutup dengan penyumbat getah dipasangkan dengan tiga tiub kaca tegak X,Y dan Z seperti pada rajah di atas.Air kemudiannya dimasukkan ke dalam tiub X sehingga aras air dalam tiub X itu berada pada C.

(a) (i) Tandakan pada rajah aras-aras air di dalam tiub Y dan Z.

(ii) Berapakah tekanan pada P yang disebabkan oleh turus air di atasnya,jika C adalah 10 cm di atas P? Dalam jawapan anda abaikan tekanan atmosfera.(Ketumpatan air = 1000 kg m-3)

(iii) Jika luas keratan rentas bahagian dalam tiub X ialah 2 x 10-5 m2

,hitungkan daya yang ditindakkan oleh turus air dalam tiub X.

Rajah di atas menunjukkan satu tiub kaca yang sama tetapi kali ini dengan hujung-hujungnya A dan B terbuka.Air dibenarkan mengalir dari A ke B melalui tiub dengan seragam. Aras air dalam tiub X adalah pada D seperti rajah.(b) (i) Tanda pada rajah di atas aras air

yang mungkin dalam tiub Y dan dalam tiub Z.

(ii) Berikan satu sebab bagi jawapan anda kepada b(i).

............................................................................

………………………………………………………

Rajah menunjukkan satu lagi tiub kaca mengufuk GH dengan tiub-tiub X,Y dan Z dipasang kepadanya seperti tadi juga.Air dibenarkan mengalir melaluinya dari G ke H dengan seragam.

(c) (i) Jika aras air dalam tiub X sekarang adalah pada E seperti pada rajah,tandakan aras air yang mungkin dalam tiub Y dan tiub Z,

(ii) Bandingkan halaju air pada Q dengan halaju air pada R.

…………………………………………………

(iii) Apakah hubungan di antara halaju air dengan tekanannya pada mana- mana titik di sepanjang tiub GH itu?

……………………………………………….

12Rajah menunjukkan bentuk keratan rentas

sayap kapal terbang yang terdiri daripada satu slat di bahagian hadapan dan beberapa flap di bahagian belakang.Kedua-dua slat dan flap ini boleh digerakkan semasa penerbangan.

(a) Namakan bentuk keratan rentas sayap kapal terbang ini.

………………………………………………………

(b) Rajah menunjukkan keadaan keratan rentas sayap kapal terbang semasa kapal terbang itu mula berlepas.(i) Tandakan pada rajah huruf S

kawasan yang mempunyai halaju udara yang tinggi.

(ii) Berpandukan rajah ,terangkan bagaimana daya angkat dihasilkan supaya kapal terbang itu naik ke atas.

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………(iii) Namakan prinsip yang digunakan

untuk menghasilkan daya angkat pada kapal terbang itu.

…………………………………………………

(iv) Jelaskan tujuan menambahkan luas permukaan sayap kapal terbang dengan mengunjurkan slat dan flap sayap kapal terbang semasa kapal terbang itu mula berlepas.

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………