sebuah pesawat seberat 7,5 Mn terbang horizontal dengan kecepatan konstan jika luas sayap 400 meter kuadrat dan Kecepatan aliran udara pada bagian atas layar 72

Kelas: XI
Mata pelajaran: Fisika
Materi: Fluida
Kata kunci: Gaya Angkat Pesawat, Hukum Bernouli

Jawaban pendek:

Sebuah pesawat seberat 7,5 MN terbang horizontal dengan kecepatan konstan jika luas sayap 400 meter kuadrat dan kecepatan aliran udara pada bagian atas layar 720 km per jam. Maka kecepatan aliran udara pada bagian bawah sayap pesawat di udara adalah 100 meter per detik, atau setara dengan 360 km per jam. (massa jenis udara 1,25 kg/m3)

Jawaban panjang:

Soal ini diselesaikan dengan perhitungan gaya angkat pesawat, sesuai Hukum Bernouli. Agar pesawat bisa terbang, pesawat ini harus bisa memiliki gaya angkat yang sama dengan atau lebih dari beratnya. Berat pesawat adalah sebesar massa dikalikan dengan gaya gravitasi bumi yang dialami oleh pesawat. Sementara gaya angkat dipengaruhi oleh kecepatan pergerakan fluida di sayap pesawat, luas sayap pesawat yang dilewati oleh fluida, dan massa jenis udara.

Rumus gaya angkat adalah:

F1 – F2 = ½ ρ (v2^2 –v1^2)A

dimana:

F1 adalah gaya dari pergerakan udara di atas sayap pesawat.

F2 adalah gaya dari gerakan udara di bawah sayap pesawat.

ρ adalah massa jenis udara.

v1 adalah pergerakan udara di bawah sayap pesawat.

v2 adalah pergerakan udara di atas sayap pesawat.

A adalah luas sayap pesawat.

Karena pesawar terbang dengan statis, tidak terangkat dan tidak turun maka F1 sama dengan F2, dan besarnya sama dengan berat pesawat atau:

(F1 – F2) = w = m.g

Diketahui berat pesawat (w) 7,5 MN (7,5 x 10^6 N), kecepatan udara di bagian atas sayap adalah 720 km per jam (setara dengan 200 meter per detik), luas sayap pesawat 400 meter persegi, dan massa jenis udara 1,25 kg/m3 maka:

 F1 – F2 = ½ ρ (v2^2 –v1^2) A = m.g

                  ½ x 1,25 x (200^2 –v1^2) x 400 = 7,5 x 10^6 N

                 250 (4x10^4 -v1^2) = 7,5 x 10^6

                        4x10^4 - v1^2 = 7,5 x 10^6 / 2,5 10^2

                        4x10^4 - v1^2 = 3 x 10^4

                        v1^2 = 4 x 10^4 - 3 x 10^4

                        v1^2 = 10^4

                        v1 = 100 meter per detik, atau setara dengan 360 km per jam.