-: Bagian 14: Contoh Soal TKA Fisika 2025: Fluida Statis dan Dinamis (Prinsip Fluida Dinamis)

Elemen Fluida

Subelemen Fluida Statis dan Dinamis

Bentuk Soal Pilihan Ganda Kompleks

Indikator Fluida Dinamis

EKSPLORASI VIRTUAL LAB

Mengapa sayap burung dapat menghasilkan gaya angkat?

Gunakan simulasi untuk mengeksplorasi hubungan antara kecepatan aliran udara, tekanan, sudut serang, dan gaya angkat pada sebuah airfoil.

Kontrol Eksperimen

Kecepatan udara 40 m/s

Sudut serang 8 derajat

Kelengkungan airfoil 50 persen

Tampilkan distribusi tekanan Tampilkan gaya angkat Tampilkan streamline

Data Simulasi

Kecepatan atas

m/s

Kecepatan bawah

m/s

Tekanan atas

kPa relatif

Tekanan bawah

kPa relatif

Perbedaan tekanan

kPa

Gaya angkat

N per meter

Aliran cepat

Streamline

Tekanan relatif tinggi

Gaya angkat

Tantangan Konseptual

Pilih semua pernyataan yang benar.

Kecepatan aliran udara di atas airfoil dapat lebih besar dibandingkan kecepatan aliran udara di bawahnya.

Jika kecepatan aliran meningkat pada kondisi yang sesuai dengan persamaan Bernoulli, tekanan statis cenderung menurun.

Perbedaan distribusi tekanan pada permukaan airfoil dapat menghasilkan gaya aerodinamis ke arah atas.

Hambatan udara atau drag merupakan gaya yang sama dengan gaya angkat atau lift.

Perubahan sudut serang dan bentuk airfoil dapat mengubah karakteristik aliran dan gaya angkat.

SKOR: 0

PEMBAHASAN

Penjelasan Ilmiah

Sayap atau airfoil dapat menghasilkan gaya aerodinamis akibat interaksi antara bentuk sayap, sudut serang, dan aliran udara. Dalam kondisi aliran yang sesuai, perubahan kecepatan aliran berkaitan dengan perubahan tekanan statis melalui persamaan Bernoulli. Distribusi tekanan pada permukaan airfoil kemudian berkontribusi terhadap gaya aerodinamis yang dihasilkan.

Kecepatan Aliran

Daerah dengan aliran udara lebih cepat dapat memiliki tekanan statis lebih rendah pada kondisi yang memenuhi asumsi persamaan Bernoulli.

Perbedaan Tekanan

Distribusi tekanan pada permukaan airfoil dapat berbeda antara bagian atas dan bagian bawah.

Gaya Angkat

Distribusi tekanan dan perubahan momentum udara menghasilkan gaya aerodinamis yang salah satu komponennya adalah gaya angkat.

Persamaan Bernoulli

$$P+\frac{1}{2}\rho v^2+\rho gh=\text{konstan}$$
Untuk ketinggian yang relatif sama: $$P+\frac{1}{2}\rho v^2=\text{konstan}$$
Hubungan sederhana: $$v\uparrow \Rightarrow P\downarrow$$

Kesimpulan: Pernyataan yang benar adalah 1, 2, 3, dan 5 . Pernyataan nomor 4 salah karena drag dan lift merupakan komponen gaya aerodinamis yang berbeda arah dan fungsi.