Fluida
Sayap pesawat
Medan aliran yang ditentukan ini, bukan kelengkungan sayap atau waktu tempuh yang sama, menghasilkan aliran atas yang lebih cepat dan perbedaan tekanannya.
Sayap pesawat — simulasi Fluida interaktif. Medan aliran yang ditentukan ini, bukan kelengkungan sayap atau waktu tempuh yang sama, menghasilkan aliran atas yang lebih cepat dan perbedaan tekanannya. Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.
Gaya angkat dari aliran
Model aliran ideal ini menghubungkan perbedaan tekanan pada airfoil dengan gaya angkat ke atas.
Bidang aliran yang ditentukan memiliki udara yang lebih cepat di atas sayap dan tekanan yang lebih rendah di sana. Ini menggambarkan kontribusi perbedaan tekanan terhadap gaya angkat; tidak diasumsikan bahwa elemen udara harus tiba bersamaan.
- P + ½ρv² = constant
- Gaya angkat ∝ ΔP · area
Singkat investigasi
Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab
Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.
Pertanyaan mengemudi
Udara mengalir lebih cepat di bagian atas airfoil yang melengkung dibandingkan di bawahnya. Menurut prinsip Bernoulli, permukaan manakah yang memiliki tekanan lebih rendah — dan apa pengaruhnya bagi sayap?
Prediksi untuk ditimbang
- Permukaan atas memiliki tekanan yang lebih rendah, sehingga menciptakan gaya ke atas (angkat).
- Permukaan bawah memiliki tekanan yang lebih rendah, sehingga mendorong sayap ke bawah.
- Kedua permukaan mempunyai tekanan yang sama, sehingga tidak ada gaya total.
Peran variabel
Apa yang Anda tetapkan:
- Area jalur bawah A₁ (m²)
- Area jalur teratas A₂ (m²)
- Kecepatan udara masuk v₁ (m/s)
Apa yang Anda ukur:
- Kecepatan permukaan tertinggi v₂ (m/s)
- Perbedaan tekanan ΔP (atas − bawah) (kPa)
Bagaimana penyelidikannya berjalan
- Buka preset sayap cairan dan tekan Reset. Udara mengalir di atas penampang airfoil; jalur permukaan atas lebih sempit daripada jalur bawah, sehingga kecepatan udara melebihi bagian atas.
- Aktifkan pembacaan kecepatan permukaan tertinggi dan perbedaan tekanan.
- Tetapkan luas penampang bawah dan atas serta kecepatan udara masuk untuk setiap percobaan, dan catat pembacaan kecepatan tertinggi dan perbedaan tekanan.
Persamaan yang mengatur
Persamaan Kontinuitas — A₁·v₁ = A₂·v₂
Untuk fluida tak mampat, laju aliran (luas × kecepatan) kekal sepanjang garis arus: A₁v₁ = A₂v₂. Jalur yang lebih sempit di atas airfoil memaksa udara di sana bergerak lebih cepat.
Persamaan Bernoulli (udara) — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Sepanjang garis arus horizontal, P + ½ρv² tetap konstan. Udara yang bergerak lebih cepat di bagian atas sayap memiliki tekanan yang lebih rendah daripada udara yang lebih lambat di bawahnya — perbedaan tekanan yang berkontribusi terhadap gaya angkat.
Apa yang diminta siswa untuk dikerjakan oleh lembar kerja yang dapat dicetak
- Untuk satu percobaan, hitung v₂ = A₁v₁/A₂ dari kontinuitas, kemudian ΔP = P_atas − P_bawah = ½ρ_air(v₁² − v₂²) menggunakan densitas udara 1.225 kg/m³. Bandingkan keduanya dengan pembacaan — ΔP negatif karena udara yang lebih cepat di bagian atas berada pada tekanan yang lebih rendah di sana, dan itulah yang mengangkat sayap.
- Perbedaan tekanan di sini jauh lebih kecil dalam Pa dibandingkan pada percobaan fluida-venturi untuk kecepatan yang sama. Jelaskan alasannya dengan menggunakan nilai massa jenis dalam persamaan Bernoulli.
Di mana hal ini muncul di luar lab
- Model ini (kontinuitas + Bernoulli) menjelaskan sebagian bagaimana sayap menghasilkan gaya angkat, namun gaya angkat aerodinamis sebenarnya juga sangat bergantung pada sudut serang sayap, dan tidak memerlukan paket udara di atas dan di bawah sayap untuk tiba di trailing edge secara bersamaan. Mengapa cerita sederhana tentang 'waktu transit yang sama' tentang gaya angkat bisa menyesatkan?
- Kepadatan udara menurun pada ketinggian. Dengan menggunakan ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²), jelaskan mengapa sebuah sayap perlu bergerak lebih cepat melalui udara tipis di ketinggian untuk menghasilkan gaya angkat yang sama seperti di permukaan laut.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Selamat datang di sayap fluida
- Tekan Putar
- Perbedaan tekanan
- Buka Inspektor
- Berhasil!
Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.