APLIKASI DINAMIKA FLUIDA LAINNYA

14.7 Aplikasi Dinamika Fluida Lainnya 

Perhatikan aliran arus di sekitar sayap pesawat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14.21. Mari kita asumsikan aliran udara mendekati sayap horizontal dari kanan dengan kecepatan v₁. Kemiringan sayap menyebabkan aliran udara akan dibelokkan ke bawah dengan kecepatan v₂. Karena aliran udara yang dibelokkan oleh sayap, sayap harus mengerahkan gaya pada aliran udara tersebut. Menurut hukum ketiga Newton, aliran udara memberikan gaya F pada sayap yang sama besarnya dan berlawanan arah. Gaya ini memiliki komponen vertikal yang disebut lift (atau aerodinamic lift) dan komponen horisontal disebut drag. Lift tergantung pada beberapa faktor, seperti kecepatan pesawat, daerah sayap, kelengkungan sayap, dan sudut antara sayap dan horisontal. Kelengkungan permukaan sayap menyebabkan tekanan di atas sayap lebih rendah daripada di bawah sayap karena efek Bernoulli.
Perbedaan tekanan ini membantu dengan lift di sayap. Sebagai sudut antara sayap dan peningkatan horisontal, aliran turbulen dapat diatur di atas sayap untuk mengurangi lift.

Secara umum, sebuah benda bergerak melalui fluida mengalami gaya angkat sebagai hasil dari efek yang menyebabkan fluida mengubah arahnya ketika mengalir melewati objek. Beberapa faktor yang mempengaruhi gaya angkat adalah bentuk objek, orientasi sehubungan dengan aliran fluida, setiap gerakan berputar itu mungkin, dan tekstur permukaannya. Sebagai contoh, sebuah bola golf dipukul dengan tongkat pemukul diberi backspin cepat karena kemiringan tongkat. Para lesung pada bola meningkatkan gaya gesekan antara bola dan udara sehingga udara menempel ke permukaan bola. Gambar 14.22 menunjukkan udara mengikuti bola yang dibelokkan ke bawah dan sebagai hasilnya. Karena bola mendorong udara ke bawah, udara harus push up pada bola. Tanpa lesung, gaya gesekan lebih rendah dan bola golf tidak berjalan jauh. Ini mungkin tampak berlawanan untuk meningkatkan jangkauan dengan meningkatkan gaya gesek, tapi gaya angkat diperoleh dengan memutar bola lebih dari mengkompensasi hilangnya jangkauan karena pengaruh gesekan pada gerak translasi bola. Untuk alasan yang sama, penutup bisbol membantu bola berputar "mengambil" udara terburu-buru dan membantu menangkis ketika sebuah "bola membelok" dilemparkan.

 Sejumlah perangkat beroperasi dengan cara perbedaan tekanan yang dihasilkan dari perbedaan kecepatan fluida. Misalnya, aliran udara yang lewat di atas salah satu ujung tabung terbuka, ujung yang direndam dalam cairan, mengurangi tekanan di atas tabung seperti yang diilustrasikan pada Gambar 14.23. Penurunan tekanan menyebabkan cairan naik ke aliran udara tersebut. Cairan tersebut kemudian tersebar ke dalam semprotan dengan tetesan halus. Anda mungkin menyadari bahwa atomizer ini digunakan dalam botol parfum dan penyemprot cat (Serway, 2010:419).