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 aliran udara di bagian atas sayap (v1) lebih besar dari kecepatan aliran udara di bagian bawah sayap (v2) yang mengakibatkan tekanan udara pada bagian bawah (P2) lebih besar daripada tekanan udara pada bagian atas (P1). Perbedaan tekanan inilah yang yang menentukan gaya angkat pesawat.
Besarnya gaya angkat pesawat terbang dapat dirumuskan sebagai berikut: \[ \\F_2-F_1= \frac{1}{2}\rho . A(v_{1}^{2}-v_{2}^{2})\\P_2-P_1= \frac{1}{2}\rho (v_{1}^{2}-v_{2}^{2})\]Keterangan
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 DAN PENYELESAIAN GAYA ANGKAT SAYAP PESAWAT TERBANG
1. UN 2011: Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal, seperti gambar
Pesawat akan terangkat bila kecepatan aliran udara di bagian atas sayap (v1) lebih besar dari kecepatan aliran udara di bagian bawah sayap (v2) yang mengakibatkan tekanan udara pada bagian bawah (P2) lebih besar daripada tekanan udara pada bagian atas (P1). Perbedaan tekanan inilah yang yang menentukan gaya angkat pesawat.
Besarnya gaya angkat pesawat terbang dapat dirumuskan sebagai berikut: \[ \\F_2-F_1= \frac{1}{2}\rho . A(v_{1}^{2}-v_{2}^{2})\\P_2-P_1= \frac{1}{2}\rho (v_{1}^{2}-v_{2}^{2})\]Keterangan
- 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 bagian atas (m/s)
- v2 = kecepatan udara sayap bagian 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 DAN PENYELESAIAN GAYA ANGKAT SAYAP PESAWAT TERBANG
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
Penyelesaian Fisika Pesawat Terbang:
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 40m2. 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!
Penyelesaian Fisika Pesawat Terbang:
$ {\\F_2-F_1= \frac{1}{2}\rho . A(v_{2}^{2}-v_{1}^{2})\\F_2-F_1= \frac{1}{2}.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 (ρ udara = 1,29 kg/m3)
Penyelesaian Fisika Pesawat Terbang:
$ \\P_2-P_1= \frac{1}{2}\rho (v_{1}^{2}-v_{2}^{2})\\v_{1}^{2}=v_{1}^{2}+\frac{2(P_2-P_1)}{\rho }\\v_{1}^{2}=60^{2}+\frac{2(10)}{1,29}\\v_{1}^{2}=3625,5\\v_{1}=60,13ms^{-1}\\v_{1}\approx 60ms^{-1}$
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
Penyelesaian Fisika Pesawat Terbang:
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 40m2. 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!
Penyelesaian Fisika Pesawat Terbang:
$ {\\F_2-F_1= \frac{1}{2}\rho . A(v_{2}^{2}-v_{1}^{2})\\F_2-F_1= \frac{1}{2}.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 (ρ udara = 1,29 kg/m3)
Penyelesaian Fisika Pesawat Terbang:
$ \\P_2-P_1= \frac{1}{2}\rho (v_{1}^{2}-v_{2}^{2})\\v_{1}^{2}=v_{1}^{2}+\frac{2(P_2-P_1)}{\rho }\\v_{1}^{2}=60^{2}+\frac{2(10)}{1,29}\\v_{1}^{2}=3625,5\\v_{1}=60,13ms^{-1}\\v_{1}\approx 60ms^{-1}$
