Prinsip Bernoulli menyatakan bahawa di tempat bendalir bergerak lebih laju, tekanannya lebih rendah. Sayap kapal terbang dibentuk supaya udara yang mengalir di atas permukaan atas yang melengkung bergerak lebih laju daripada udara yang melalui permukaan bawah yang lebih rata.
Oleh sebab udara di atas bergerak lebih laju, tekanannya lebih rendah daripada tekanan di bawah sayap. Perbezaan tekanan ini menghasilkan daya bersih ke atas, iaitu daya angkat, yang boleh cukup besar untuk menahan seluruh pesawat. Mengiring sayap sedikit juga memesongkan udara ke bawah, menambah daya angkat.
Kesan yang sama menjelaskan mengapa langsir mandi hanyut ke dalam apabila air mengalir, dan mengapa dua bot yang bergerak bersebelahan boleh ditarik rapat. Juruterbang menambah laju dan melaras sudut sayap untuk meningkatkan daya angkat semasa berlepas.
Dalam SPM, anda patut mengaitkan aliran lebih laju dengan tekanan lebih rendah dan menggunakannya untuk menerangkan daya angkat serta kesan harian yang serupa.
Salah faham biasa
- Daya angkat datang hanya daripada udara memukul bahagian bawah sayap -> Sebahagian besar datang daripada tekanan lebih rendah di atas sayap disebabkan aliran udara lebih laju.
- Udara yang bergerak lebih laju mempunyai tekanan lebih tinggi -> Prinsip Bernoulli menyatakan aliran lebih laju bermakna tekanan lebih rendah.
- Sayap mesti diiring banyak untuk terbang -> Kiringan kecil pun berkesan dengan permukaan atas yang dibentuk; kiringan besar boleh menyebabkan sayap terwarung.
Fizik di sebaliknya
Prinsip Bernoulli menyatakan bahawa di tempat bendalir mengalir lebih laju, tekanannya lebih rendah. Sayap kapal terbang (aerofoil) melengkung di atas dan lebih rata di bawah, jadi udara di permukaan atas bergerak lebih laju dan tekanannya menjadi lebih rendah daripada tekanan di bawah sayap.
Perbezaan tekanan merentasi sayap didarab dengan luas sayap memberikan daya angkat ke atas: F = ΔP × A, dengan tekanan dalam pascal (Pa = N m⁻²) dan luas dalam m².
Bagi sayap berluas A = 30 m² dengan perbezaan tekanan ΔP = 2000 Pa, daya angkat ialah F = ΔP × A = 2000 Pa × 30 m² = 60000 N. Memiringkan sayap (sudut serang) turut memesongkan udara ke bawah, dan menurut hukum ketiga Newton udara menolak sayap ke atas, menambah daya angkat. Kedua-dua penjelasan penting: tekanan rendah di atas dan pesongan udara ke bawah.
Daya angkat bertambah dengan laju, jadi pesawat memecut di landasan sehingga daya angkat melebihi beratnya.
Lihat dalam kehidupan harian
Pegang sekeping kertas nipis di bawah bibir bawah anda dan tiup melintasi bahagian atasnya. Hujung kertas naik, bukannya jatuh.
Udara laju yang anda tiup di permukaan atas mempunyai tekanan lebih rendah daripada udara pegun di bawah, jadi tekanan lebih tinggi di bawah mengangkat kertas, tepat seperti idea aerofoil dalam bentuk kecil.
Kesan sama menarik tirai mandi ke dalam apabila air mengalir: pancutan bergerak menurunkan tekanan di dalam, dan tekanan lebih tinggi udara pegun di bilik menolak tirai masuk. Dua bot yang bergerak sebelah-menyebelah di sungai boleh tertarik rapat, kerana air yang terhimpit antaranya bergerak lebih laju lalu tekanannya jatuh.
Penyembur minyak wangi dan lubang udara penunu Bunsen bekerja dengan cara sama: udara atau gas yang bergerak laju mewujudkan kawasan tekanan rendah yang menyedut cecair atau udara masuk. Tiada satu pun memerlukan enjin menolak ke tepi; gerakan bendalir itu sendiri mengubah tekanan dan menghasilkan daya yang nyata.
Bagaimana ia muncul dalam SPM
Topik ini berada dalam bab Tekanan Tingkatan 5, di bawah prinsip Bernoulli dan aplikasinya. Kertas 2 lazimnya meminta anda Nyatakan prinsip Bernoulli, kemudian Terangkan bagaimana bentuk aerofoil menghasilkan daya angkat dengan mengaitkan laju udara dengan tekanan di atas dan di bawah sayap.
Soalan bergambar mungkin menunjukkan garis arus lebih rapat di atas sayap dan meminta anda Bandingkan tekanan, atau Tandakan arah daya angkat.
Anda mungkin diminta Kaitkan daya angkat dengan pelepasan pesawat, atau Terangkan aplikasi lain seperti penunu Bunsen, penyembur racun serangga atau tirai yang tertarik masuk. Piawai berdekatan termasuk tekanan dalam cecair, tekanan atmosfera, tekanan gas dan prinsip Pascal, jadi kata perintah seperti Takrifkan, Nyatakan, Terangkan dan Kaitkan berulang sepanjang bab.
Jawapan yang hanya menyebut udara lebih laju, tanpa menamakan tekanan rendah yang terhasil dan perbezaan tekanan ke atas, biasanya kehilangan markah, jadi lengkapkan rantaian daripada laju kepada tekanan kepada daya.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)