Soal dan Penyelesaian Fisika SMA - Pesawat bisa terbang karena ada momentum dari dorongan horizontal mesin pesawat, kemudian dorongan mesin tersebut akan menimbulkan perbedaan kecepatan aliran udara di bawah dan di atas sayap pesawat .
Penampang sayap pesawat terbang memiliki bagian belakang yang tajam dan sisi bagian atas yang lebih melengkung dari sisi bagian bawahnya. Bentuk ini membuat kecepatan aliran udara melalui permukaan sayap bagian atas lebih besar dari kecepatan aliran udara melalui permukaan sayap bagian bawah pada saat pesawat tinggal landas.
Pesawat akan terangkat bila kecepatan pedoman udara di potongan atas sayap (v1) lebih besar dari kecepatan pemikiran udara di penggalan bawah sayap (v2) yang menimbulkan tekanan udara pada potongan bawah (P2) lebih besar daripada tekanan udara pada penggalan atas (P1). Perbedaan tekanan inilah yang yang menentukan gaya angkat pesawat.
Besarnya gaya angkat pesawat terbang dapat dirumuskan sebagai berikut:
Makin besar kecepatan pesawat, makin besar kecepatan udara, sehingga gaya angkat sayap pesawat makin besar. Supaya pesawat dapat terangkat, gaya angkat harus lebih besar daripada berat pesawat:\[ \\F_2-F_1>W\]Jika pesawat telah berada pada ketinggian tertentu dan pilot ingin mempertahankan ketinggiannya (melayang di udara), maka kelajuan pesawat harus diatur sedemikian rupa sehingga gaya angkat sama dengan berat pesawat:\[ \\F_2-F_1=W\]Untuk turun (mendarat) dibutuhkan gaya angkat lebih kecil dari berat pesawat \[ \\F_2-F_1<W\]
Soal Jawab Gaya Angkat Sayap Pesawat
1. UN 2011: Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal, seperti gambar
jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara maka sesuai
dengan azas bernoulli rancangan tersebut dibuat agar…..
A. vA > vB sehingga PA > PB
B. vA > vB sehingga PA < PB
C. vA < vB sehingga PA < PB
D. vA < vB sehingga PA > PB
E. vA > vB sehingga PA = PB
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Menurut gambar agar sayap pesawat terangkat maka perlu: $ V_A>V_B$ sehingga $ P_B>P_A$
2. Sebuah pesawat dilengkapi dengan dua buah sayap masing-masing seluas 40 m2. Jika kelajuan aliran udara di atas sayap v1 adalah 250 m/s dan kelajuan udara di bawah sayap adalah 200 m/s tentukan gaya angkat pada pesawat tersebut, anggap kerapatan udara adalah 1,2 kg/m3!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$ \\F_2-F_1= \frac12\rho . A(v_2^2-v_1^2)\\F_2-F_1= \frac12.1,2.80(250^2-200^2)\\F_2-F_1= 1080000N\\\Delta F=1080kN$
3. Tentukan kecepatan aliran udara di bagian atas sayap, jika kecepatan aliran udara di bagian bawah sayap pesawat adalah 60 m/s dan beda tekanan di atas dan di bawah sayap adalah 10 N/m2 (ρudara = 1,29 kg/m3)
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$ \\P_2-P_1= \frac12\rho (v_1^2-v_2^2)\\v_1^2=v_1^2+\frac2(P_2-P_1)\rho \\v_1^2=60^2+\frac2(10)1,29\\v_1^2=3625,5\\v_1=60,13ms^-1\\v_1\approx 60ms^-1$
Penampang sayap pesawat terbang memiliki bagian belakang yang tajam dan sisi bagian atas yang lebih melengkung dari sisi bagian bawahnya. Bentuk ini membuat kecepatan aliran udara melalui permukaan sayap bagian atas lebih besar dari kecepatan aliran udara melalui permukaan sayap bagian bawah pada saat pesawat tinggal landas.
Pesawat akan terangkat bila kecepatan pedoman udara di potongan atas sayap (v1) lebih besar dari kecepatan pemikiran udara di penggalan bawah sayap (v2) yang menimbulkan tekanan udara pada potongan bawah (P2) lebih besar daripada tekanan udara pada penggalan atas (P1). Perbedaan tekanan inilah yang yang menentukan gaya angkat pesawat.
Besarnya gaya angkat pesawat terbang dapat dirumuskan sebagai berikut:
- \[ \\F_2-F_1= \frac12\rho . A(v_1^2-v_2^2)\\P_2-P_1= \frac12\rho (v_1^2-v_2^2)\]
- F1 = gaya dorong ke bawah (N)
- F2 = gaya angkat ke atas (N)
- P1 = tekanan pada sayap bagian atas (N/m2)
- P2 = tekanan pada sayap bagian bawah (N/m2)
- A = luas penampang sayap (m2)
- v1 = kecepatan udara sayap potongan atas (m/s)
- v2 = kecepatan udara sayap belahan bawah (m/s)
- ρ = massa jenis (kg/m)
Makin besar kecepatan pesawat, makin besar kecepatan udara, sehingga gaya angkat sayap pesawat makin besar. Supaya pesawat dapat terangkat, gaya angkat harus lebih besar daripada berat pesawat:\[ \\F_2-F_1>W\]Jika pesawat telah berada pada ketinggian tertentu dan pilot ingin mempertahankan ketinggiannya (melayang di udara), maka kelajuan pesawat harus diatur sedemikian rupa sehingga gaya angkat sama dengan berat pesawat:\[ \\F_2-F_1=W\]Untuk turun (mendarat) dibutuhkan gaya angkat lebih kecil dari berat pesawat \[ \\F_2-F_1<W\]
Soal Jawab Gaya Angkat Sayap Pesawat
1. UN 2011: Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal, seperti gambar
jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara maka sesuaidengan azas bernoulli rancangan tersebut dibuat agar…..
A. vA > vB sehingga PA > PB
B. vA > vB sehingga PA < PB
C. vA < vB sehingga PA < PB
D. vA < vB sehingga PA > PB
E. vA > vB sehingga PA = PB
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Menurut gambar agar sayap pesawat terangkat maka perlu: $ V_A>V_B$ sehingga $ P_B>P_A$
2. Sebuah pesawat dilengkapi dengan dua buah sayap masing-masing seluas 40 m2. Jika kelajuan aliran udara di atas sayap v1 adalah 250 m/s dan kelajuan udara di bawah sayap adalah 200 m/s tentukan gaya angkat pada pesawat tersebut, anggap kerapatan udara adalah 1,2 kg/m3!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$ \\F_2-F_1= \frac12\rho . A(v_2^2-v_1^2)\\F_2-F_1= \frac12.1,2.80(250^2-200^2)\\F_2-F_1= 1080000N\\\Delta F=1080kN$
3. Tentukan kecepatan aliran udara di bagian atas sayap, jika kecepatan aliran udara di bagian bawah sayap pesawat adalah 60 m/s dan beda tekanan di atas dan di bawah sayap adalah 10 N/m2 (ρudara = 1,29 kg/m3)
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$ \\P_2-P_1= \frac12\rho (v_1^2-v_2^2)\\v_1^2=v_1^2+\frac2(P_2-P_1)\rho \\v_1^2=60^2+\frac2(10)1,29\\v_1^2=3625,5\\v_1=60,13ms^-1\\v_1\approx 60ms^-1$
Post a Comment (0)