ALIRAN AIR WASTAFEL

Pada kehidupan sehari-hari kita sering kali menjumpai wastafel. Wastafel seringkali kita jumpai di kamar mandi, tempat cuci piring, maupun toilet-toilet umum seperti di restoran, mall, stasiun, bandara dan lain sebagainya. Wastafel atau yang secara harfiah tempat membersihkan diri tersebut biasanya kita jumpai terletak melekat di dinding yang dilengkapi dengan keran air, cermin, tempat menaruh sabun, pasta gigi, maupun alat-alat kecantikan. Agar lebih jelas bisa kita lihat pada Gambar 1. Fungsi utama dari wastafel adalah untuk membersihkan diri (misal mencuci tangan, membasuh muka menggosok gigi, bercukur, dan berkumur) sehingga kita akan sering melihat aliran air keran yang melaluinya.

Gambar 1. Desain wastafel (Sumber : www.desaincantik.com)

Suatu hal yang tidak perlu kita tanyakan lagi adalah kita menggunakan air untuk membersihkan diri. Tentunya diwastefulpun kita menjumpainya. Atapun bagaimana desain wastafel yang unik juga sudah sering kita tanyakan. Saat kita memandang melalui sudut pandang fisika, hal menarik yang perlu kita ungkap disini adalah pola aliran air pada wastafel. Mengapa hal tersebut menarik? Marilah kita mengupasnya.

Saat kita menyalakan keran di wastafel dapat kita perhatikan pola aliran yang menarik. Kita dapat mengamati bahwa semakin mendekati bak penampungan air, pola aliran yang dihasilkan akan semakin tajam. Apabila kita amati secara teliti, bentuk aliran berupa tabung dengan diameter aliran yang semakin kecil pada bagian bawahnya. Benarkan? Untuk lebih jelasnya kita dapat memperhatikan pada Gambar 2.

Gambar 2. Pola aliran air wastafel (sumber: dokumen penulis)

Berdasarkan Gambar 2, terlihat jelas bahwa semakin kebawah pola aliran semakin runcing dimana diameter aliran d semakin kecil. Suatu pertanyaan yang menarik kemudian muncul adalah mengapa fenomena tersebut dapat terjadi. Bagaimana kita secara sederhana dapat memahami fenomena tersebut? Marilah sejenak berpikir dan mencoba menganalisisnya.

Secara sederhana dapat kita pahami bahwa debit aliran air pada aliran wastafel senantiasa tetap. Kita sudah memahami bahwa debit adalah volume air yang mengalir tiap waktunya. Kita dapat menuliskan:

Q = V/t                                     (1)
dengan Q adalah debit (m³/s), V= volume zat cair (m³) dan t = waktu (s).

Kita dapat mengukur debit air pada wastafel dengan cara menampung air pada suatu bejana ukur (misal gelas ukur, gayung yang sudah kita hitung volumenya) dan mengukur waktu yang diperlukan untuk memenuhi bejana tersebut yang kemudian kita hitung berdasarkan persamaan 1. Debit air sebanding dengan kecepatan aliran airnya dan luas penampangnya yang mana kita dapat menuliskannya:
Q=vA,                                       (2)
dimana v adalah kecepatan aliran air, dan A adalah luas penampang aliran (m²).
dan A= π d²
Kita dapat membayangkan air yang mengalir melalui ujung keran wastafel sebagai partikel jatuh (Gerak vertikal) dimana kecepatannya pada ketinggian H dari ujung keran adalah;
v²= v₀²+2gH                           (3)
atau
v=(v₀²+2gH)^1/2                       (4)
Karena debit tetap maka kita dapat menyatakan diameter d
d²=Q/(π(v₀²+2gH)^1/2)             (5)

Kita dapat memahami kemudian bahwa semakin kebawah (H semakin besar), kecepatan aliran air pada wastafel akan semakin tinggi. Karena debit air konstan, pola aliran air sedemikian rupa akan berkurang diameter alirannya. Kita dapat memahami juga semakin tinggi aliran suatu fluida tekanannya akan berkurang (hukum Bernaulli) dan tekanan dari luar akan memaksa fluida (dalam hal ini air) semakin mampat sehingga diameter alirannya akan semakin kecil.

SEMOGA BERMANFAAT TERIMA KASIH :)
#inspired by Mikrajuddin Abdullah

Share this post