Research Based Learning Penerapan Prinsip Bernoulli
Pada Bladeless Fan FI-1103 Fisika Dasar 1B Nadya Ershaneta Syahdin-122250098 Muhammad Zidan Alfaridzi-122250102
Michelle Simanjuntak-122250104 Ginta Vrimza Ginting-122250107 Rima Permata Ardianti-122250113
Pramudya Mahendra-122250118
Abstrak
Bladeless fan (kipas angin tanpa baling-baling) merupakan salah satu inovasi teknologi yang menggunakan prinsip bernoulli, yaitu dengan membuat penurunan tekanan pada aliran udara (fluida) sehingga kecepatannya meningkat dan menghasilkan output udara (fluida) yang lebih kuat dan sejuk. Metode pengerjaan alat ini dilakukan berdasarkan studi literatur tentang dyson air multiplier dan bentuknya dimodifikasi menjadi lebih sederhana dan menggunakan alat serta bahan- bahan yang sederhana. Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk mengetahu prinsip kerja dari bladeless fan dan keterkaitannya dengan prinsip Bernoulli.
Kata kunci: bladeless fan, bernoulli, udara.
1. PENDAHULUAN
Bladeless fan dipublikasikan tahun 2009 oleh seorang industrial designer berkebangsaan Inggris bernama Sir
James Dyson yang merasa kecewa terhadap kipas angin konvensional yang baling-balingnya dapat membahayakan dan mengeluarkan suara berisik. Untuk itu, ia memanfaatkan prinsip bernouli untuk menciptakan bladeless fan yang lebih senyap dan aman karena tidak ada baling-baling yang berputar.
Ide pembuatan bladeless fan ini terinspirasi dari inovasi Dyson yang memanfaatkan air multiplier atau pengganda udara untuk menghasilkan angin pada kipas yang kami buat.
Secara garis besar, bladeless fan terdiri dari dua bagian, yaitu bagian cincin di bagian atas dan kaki kipas di bagian bawah. Angin yang keluar pada cincin kipas terjadi karena adanya penurunan tekanan pada saat kecepatan udara yang keluar dari celah cincin meningkat.
2. TEORI DASAR
Teori prinsip Bernoulli ini menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan
tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama.
Hukum Bernoulli mempunyai rumus persamaan sebagai berikut :
P = Tekanan pada fluida (Pascal) 𝜌 = Massa jenis fluida (kg/m3) v = Kecepatan fluida (m/s) 𝑔 = Gravitasi benda (m/s)
ℎ1= Ketinggian fluida dari keadaan pertama (m)
ℎ2 = Ketinggian fluida dari keadaan kedua (m)
Persamaan diatas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi asumsi sebagai berikut, yaitu :
• Akiran bersifat tunak (steady stete)
• Tidak terdapat gesekan (inviseid)
Aliran termampatkan adalah Haluan fluida yang dicirikan pakai berubahnya kuantitas kekerapan massa (densitas) semenjak fluida sepanjang aliran tersebut. Persamaan Bernaulli untuk aliran termampatkan, yaitu :
𝑣2
2 + ∅ + 𝜔 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛 3. METODOLOGI
Kami berhasil membuat bladeles fan (kipas angin tanpa baling-baling) dengan menggunakan alat-alat sederhana dan mudah didapatkan dirumah atau sekitar. Disini kami hanya membuat 1 kali percobaan.
Kami menggunakan media kardus untuk membuat tabung/kubus tempat baling-baling berada, dan lingkaran untuk keluar angin, kertas karton dan kipas pc untuk baling kipas dan adapter/power suplay/baterai.
Kipas (baling) berputar didalam tabung/kubus dan menyedot udara dari sekitarnya melalui lubang angin kecil yang diberikan pada kaki bawah. Udara ini disirkulasikan dalam tabung/kubus yang kemudian dibelokan oleh lingkaran atas yang telah disediakan disisi atas tabung/kubus. Udara yang dibelokkan keluar dari celah yang disediakan di sisi periferal bagian dalam.
3.1 Alat dan Bahan yang digunakan
➢ Bahan
• Kardus
• Karton/kertas PVC
• Baterai
• Kipas PC
• Klip baterai
➢ Alat
• Cutter
• Gunting
• Jangka
• Pensil
• Penggaris/mistar
• Lem tembak 3.2 Cara Pembuatan
Pada proses pembuatan bladeless fan,, kami nelakukan satu kali percobaan.
1. kardus di potong dengan ukuran 9 x 12 cm sebanyak 4 buah.
2. Salah satu sisi bawah kardus di potong melengkung seperti pada gambar. Satukan ke 4 kardus menggunakan lem tembak, sehingga membentuk bagian kaki kipas.
3. Kemudian masukkan kipas kedalam kardus yang sudah di rakit lalu lem menggunakan lem tembak.
4. Potong kardus membentuk lingkaran dengan diameter 12 cm dan bentuk lingkaran lagi di dalam lingkaran tersebut dengan diameter 9 cm, kemudian buat lingkaran seperti tadi dengan diameter lingkaran 12 cm dengan lingkaran 10 cm.
5. Potong kertas karton dengan ketinggian 9 cm, dan Panjang menyesuaikan lingkaran pada kardus dibuat tadi, buat 1 lagi dengan ukuran yang sama, lalu rekatkan dengan lem tembak kemasing masing lingkaran kardus tadi.
6. Gabungkan lingkaran tersebut pada badan kipas yang sudah di buat tadi agar lingkaran dapat berdiri kokoh.
Perhatikan kedua lingkaran tidak menyatu, agar ada tongga untuk keluar angin.
7. Agar kedua lingkaran tidak menyatu, dan tegak kokoh dan angin keluar dengan sempurna, gunting kardus seperti di gambar dengan Panjang 9 cm dan buat 6 pastikan kardus kokoh lalu lem mengelilingi lingkaran seperti di gambar.
8. Gunting kertas karton untuk menutupi lingkaran tadi, dengan ketinggian 10 cm dan Panjang menyesuaikan lingkaran seperti di gambar pastikan semuanya tertutup dengan rapi tidak ada celah agar angin keluar hanya melalui sela lingkaran,
9. Tahap akhir pun selesai, tes kipas apakah mengeluarkan angin atau tidak dari lubang lingkaran, besar arus angin yang keluar tergantung pada daya arus baterai yang dipakai. Pada percobaan ini baterai yang di pakai mengandung arus sebesar 9 volt.
3.3 Cara kerja alat
Alat bekerja ketika arus listrik disalurkan dimana kipas ini memiliki baling-baling kecil yang bersembunyi di bagian kaki kipas. Dimana baling- baling tersebut berputar menarik udara dari luar melalui dudukan kaki kubus/lubang udara yang sudah disiapkan pada bagian bawah kubus, udara kemudian akan naik keatas dan masuk kedalam cincin kipas. Cincin kipas tersebut terdapat celah yang menjadikan tempat keluarnya angin.
Pada celah tersebut menggunakan teknologi air multiplier atau pengganda udara. Dimana udara yang ada di dalam cincin akan terdorong keluar melalui celah sempit, sehingga kecepatan udara meningkat. Sesuai dengan prinsip bernaulli, dimana
kecepatan udara mengalami peningkatan maka tekanan udara sekitar cincin menjadi rendah.
Udara dibelakang cincin yang tekanannya lebih tinggi akan tertarik masuk ke lubang cincin. Proses ini disebut dengan induccment.
Sedangkan udara di bagian depan cincin juga ikut terdorong ke arah depan yang disebut dengan proses entrainment. Udara yang keluar dari celah dan udara yang terbawa karena adanya tekanan rendah tersebut kemudian keluar dari cincin kipas ke ruang lingkaran dengan kecepatan udara yang lebih besar.
5. HASIL DAN ANALISIS
Kecepatan udara pada jarak yang berbeda dari kipas akan kami uji coba dengan membandingkan dengan kipas meja, dengan variasi kecepatan ditunjukkan pada grafik berikut.
Tabel.1 Distribusi Kecepatan No. Jarak
(m)
Blandeless fan (m/s)
Kipas Meja (m/s)
1 0.5 4.01 4.49
2 1.0 3.23 3.26
3 1.5 2.50 2.28
4 2.0 2.05 1.54
5 2.5 1.82 1.15
Dari grafik Nampak jelas bahwa untuk jarak pendek kita mendapatkan lebih banyaak udara dari kipas meja tetapi untuk jarak jauh, kipas tanpa bilah memberikan lebih banyak udara
Maka mendapatkan :
• Udara yang keluar pada kipas tanpa bilah lebih banyak/seragam
• Intensitas kebasingan rendah pada bladeless fan.
• Keamanan kipas meja kurang aman dimana pisau baling pada bladeless fan tertutup yang berbeda di dalam badan kabus/tabung tidak terbuka layaknya kipas angin pada umumnya.
6. KESIMPULAN
Ide membuat bladeless fan ini sangat efektif di hampir semua aspek terutama pertimbangan keamanan dan intensitas kebisingan dengan dilakukannnya uji perbandingan bladeless fan dengan kipas meja biasa, yang menunjukkan lebih banyak udara.
Kipas yang tidak diberi lubang angin juga sangat berpengaruh terhadap arah putaran angin, dikarenakan baling kipas yang berada didalam berfungsi menarik udara yang masuk dari lubang kaki kipasnya. Makanya jika tidak diberi lubang angin tidak
akan ada celah angin, maka angin tidak bisa keluar, hanya mengumpulkan didalam tabung/
kubus.
DAFTAR PUSTAKA [1] Aviantionglossary.com,
“Bernoulli’s
Principle”, Scoot, 2012. [Online]
Tersedia:(http://aviationglossary.com /bernoullis-principl)
[2] Mhd Rahman Rambe, “Prinsip Bernouli “Jun, 04, 2012. [online]
Tersedia:(https://id.scribd.com/docu ment/95802823/Prinsip-Bernoulli) [3] etsworld.id,” Bagaimana Cara Kerja Kipas Bladeless Dyson (Dyson Bladeless Fan)?”, 2019ETS WORLDS.
[Online]Tersedia:(https://www.etswo rlds.id/2020/01/bagaimana-cara- kerja-kipas-bladeless.html?m=1) [4] HongLi, Hai-shunDeng, Y.
(2016). Numerical and experimental research on the outlet flow field for the air multiplier. Applied Thermal Engineering, 93, 652–659.
[5] stick science, ”How Bladeless Fan Works”,2019.[Online] Tersedia:
(https://www.youtube.com/watch?v=
gcx2mAu4NjY) Diakses tanggal 13 april 2019
[6] Y Song, Y Li, H Chen, F Chen.:
Two-dimensional simulation of circulation control turbine cascade.
Proceedings of the Institution of
Mechanical Engineers, Part G:
Journal of Aerospace Engineering, vol.225, pp.761–767, (2011).
[7] Adli Hadiyan Munif, ”Laporan Percobaan Asas Bernouli “, 2013.
[Online]Tersedia:(https://www.scrib d.com/doc/130243274/Laporan- Percobaan-Asas-Bernoulli)
[8] Fahrudin, A., Waluyo, R., &
Rahmat, M. (2019).
Rancang Bangun Tabung Udara Dingin
Terkompresi dengan Tekanan 5 Bar.
JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), 4(2), 175–183.
[9] Scishow, ”Why Bladeless Fan Are a Lie”, 2019. [Online] Tersedia:
https://www.youtube.com/watch?v=e EaUHrIuWCI
[10] KACAU CRAFT,”How to make a bladeless fan”, Indonesia 2017.[Online]
Tersedia:(https://www.youtube.com/
watch?v=_sccjFbgU-4)
[11] stick science, ”How Bladeless Fan
Works”,2019.[Online]Tersedia:(https ://www.youtube.com/watch?v=gcx2 mAu4NjY)
