Salam Pembaca

Salam Sejahtera Bagi Sidang Pembaca !

Didedikasikan kepada seluruh pembaca baik Pendidik, Mahasiswa, Pelajar dan Pecinta Sciens (Ilmu Pengetahuan Alam) dalam hal ini Fisika. Pada blog ini kami sajikan sebagai keinginan penulis dalam rangka memajukan dunia pendidikan di Indonesia. semoga tulisan yang ada pada blog ini bisa bermanfaat bagi para pembaca. kami menyadari bahwa tulisan yang ada masih jauh dari yang diharapkan untuk itu saran dan kritik yang membangun kami nantikan sebagai bahan koreksi kami untuk membuat yang lebih baik lagi.

Trimakasih

Ttd

Adi Turochman, S.Si

KONSEP FISIKA UNTUK PESAWAT TERBANG

Yaaaaaaahhhhhhhhh, tentu saja pesawat bisa terbang karena mempunyai sayap dan mesin. Tulisan ini tidak dimaksudkan untuk menjelaskan pesawat secara rinci, melainkan hanya memaparkan hukum-hukum fisika dibalik proses terbangnya suatu pesawat. Saya juga hanya melakukan pembahasan secara kualitatif, karena saya bukan pakar pesawat terbang. Oke, tentulah yang pertama terpikirkan pada benda yang bergerak ialah gaya. Ya, pada pesawat ada empat gaya utama yang bekerja yaitu gaya berat (weight), gaya angkat (lift force), gaya dorong (thrust force), dan gaya gesek (drag).

Gaya berat ialah gaya yang menarik pesawat ke bawah akibat pengaruh gravitasi Bumi yang sebanding dengan massa pesawat.

Gaya angkat ialah gaya ke atas akibat dorongan udara yang dibelokkan ke atas dan perbedaan tekanan udara pada bagian bawah dan atas sayap.

Gaya dorong ialah gaya ke depan (ke arah moncong) pesawat akibat dorongan mesin ke belakang.

Gaya gesek ialah gaya ke belakang yang ditimbulkan oleh pergesekan badan pesawat dengan udara yang dipengaruhi oleh bentuk dan luas permukaan pesawat, viskositas udara, dan kecepatan pesawat.

 Jadi, dapat disimpulkan gaya gaya angkat ialah gaya yang melawan gaya berat dan gaya gesek ialah gaya yang melawan gaya dorong. Saat pesawat belum terbang,otomatis hanya gaya berat yang ada. Begitu mesin dinyalakan barulah muncul gaya dorong, gaya angkat, dan gaya gesek. Gaya dorong jelaslah gaya yang diberikan oleh mesin ke belakang yang besarny:

Di mana Q ialah debit udara yang dihasilkan oleh pesawat (massa per satuan waktu) dan v ialah kecepatan udara yang dikeluarkan.

Sekarang giliran gaya angkat. Gaya angkat sebenarnya dihasilkan dari gaya dorong mesin, yang sebagian “dibelokkan ke atas” manjadi gaya angkat melalui mekanisme yang dipengaruhi oleh bentuk sayap. Sisanya tetap menjadi gaya dorong ke depan yang dikurangi oleh gaya dorong ke belakang. Mekanisme yang saya maksudkan tadi melibatkan dua hukum fisika,yaitu Hukum III Newton dan Hukum Bernoulli.

1. Hukum III Newton

Posisi sayap dipasang membentuk sudut tertentu dari sumbu lateral, yakni di bagian depan (dekat moncong pesawat) sedikit lebih naik (disebut angle of attack). Dengan demikian, jika peswat bergerak ke depan maka udara relatif bergerak menghantam sayap, sehingga sayap mendapat gaya angkat ke atas. Hal ini mudah dicoba di rumah dengan menggunakan kardus dan kipas angin. Letakkan kardus di depan kipas angin dengan bagian yang lebih dekat ke kipas angin lebih terangkat ke atas. Akibatnya, kardus akan mendapatkan gaya dorong tidak hanya ke belakang tetapi juga ke atas. Proses ini dijelaskan dengan hukum III Newton sebagai proses aksi-reaksi. Untuk lebih jelas, perhatikan gambar.

Secara sederhana, besarnya gaya dorong udara yang diterima sayap yang dikonversi menjadi gaya angkat ialah:

 

2. Hukum Bernoulli

Menurut hukum bernoulli, fluida berkelajuan tinggi yang bebas mengalir memiliki tekanan yang lebih rendah dibanding fluida sejenis yang berkelajuan lebih rendah. Fenomena ini diterapkan pada pesawat melalui perancangan penampang lintang pesawat (disebut aerofoil [British] atau airfoil [Amerika]). Struktur airfoilberbentuk aerodinamis pada bagian atas (streamline) sehingga udara yang di atasnya bergerak lebih cepat daripada udara di bagian bawah. Akibatnya, tekanan udara di bawah sayap lebih besar daripada tekanan udara di atas sayap yang menyebabkan gaya dorong ke atas. Dengan persamaan Bernoulli

Karena h₁ dapat dianggap sama dengan h₂, didapatkan:

 

Skemanya kurang lebih seperti di bawah ini:

Sekarang untuk gaya gesek, gaya gesek dapat dicari dari Hukum stokes. Untuk aliran laminar diperoleh besarnya hambatan udara:

Nilai k bergantung dari bentuk geometris tiap tiap benda. Untuk benda besar macam pesawat, akan tercipta turbulensi di bagian belakan sehingga aliran udara tidak lagi laminar. Berdasarkan percobaan, besarnya gaya gesekan pada alira turbulen sebanding dengan kuadrat kecepatannya. Setelah gaya dorong mesin dikurangi dengan gaya geseknya, diperolehlah gaya dorong netto, yang menyebabkan pesawat melaju ke depan.

Nah, sekarang kita akan sedikit membahas mengenai kontrol/kemudi pesawat. Secara konvensional, pesawat memiliki tiga macam kemudi untuk bergerak dalam tiga sumbu yakni rudder, elevators, dan aileron. Jalasnya dapat dilihat pada tabel.

nama	gerak	letak
elevator	pitch (pada sumbu lateral)	horizontal tail/tailplane (sepasang)
rudder	yaw (pada sumbu vertikal )	vertical tail/fin
aileron	roll (pada sumbu longitudinal)	wing (sepasang)

Pada dasarnya, sistem gerak itu berupa pelat berengsel yang dihubungkan dengan sayap dan sayap ekor. Misalkan rudder pada fin, jika engselnya lurus, udara akan bergerak dengan simetris sehingga pesawat terbang lurus. Jika pelatnya digerakkan ke kanan misalnya, udara yang bergerak di kanan akan mendapatkan drag tambahan, sehingga tekanan udara pada kanan ekor lebih tinggi dibanding di sebelah kiri. Akibatnya ekor pesawat akan mendapatkan torka ke ke kiri sehingga moncong pesawat akan bergerak ke kanan yang menyebabkan gerak gelengan (yaw). Begitu juga halnya jika rudder bergerak ke kiri maka moncong akan berputar ke kiri.

Begitu pula pada elevator yang menyebabkan gerak anggukan (pitch). Jika kedua elevator kiri dan kanan) bergerak ke atas, tekanan udara di atas ekor akan lebih besar sehingga ekor bergerak ke bawah dan moncong pesawat naik ke atas.

Yang sedikit berbeda ialah sepasang aileron yang terletak pada sayap. Aileron dibuat sedemikian rupa sehingga jika yang kiri naik ke atas maka yang kanan turun ke bawah dan sebaliknya. Jika aileron kiri naik ke atas, tekanan udara di bagian atas menjadi lebih besar sehingga sayap kiri akan mendapatkan torka ke bawah. Di sisi lain aileron kanan akan turun ke bawah, menyebabkan sayap kanan mendapatkan torka ke atas. Torka ke atas di sayap kanan dan torka ke bawah di sayap kiri menyebabkan pesawat berguling (roll) ke arah kiri. Demikian juga untuk roll ke kanan, aileron kiri turun dan aileron kanan naik.

Pesawat terbang biasanya juga dilengkapi dengan sepasang flaps pada sayap di bagian dalam. Jikaflaps diturunkan ke bawah, akan menambah sudut angle of attack dari flaps sehingga menghasilkan gaya angkat lebih, tetapi juga hambatan lebih untuk memperlambat laju pesawat.

Pustaka dan sumber gambar ke-4: http://www.rc-airplane-world.com/how-airplanes-fly.html 

FISIKA DALAM ILMU KESEHATAN

Definisi dari fisika kesehatan adalah: Ilmu yang menggabungkan 2 bidang kajian yaitu ilmu fisika dan ilmu kesehatan.

Adapun dalam kesempatan kali ini penulis akan menyampaikan beberapa penerapan konsep dasar pada ilmu fisika untuk ilmu kesehatan yaitu:

1.      aplikasi pengukuran dan besaran pada ilmu kesehatan

      Mengukur : temperatur tubuh, tinggi badan, detalk jantung,denyut aliran darah .

      Slkal pengukur terkecil yautu skal terkecil yang ditunjukkan pada lat ukur.

      Batas toleransi pengukuranàketidak pastian

2.      Aplikasi Besaran Vektor pada Ilmu Kesehatan

      Besaran Vektor : Suatu besaran yang memiliki besar dan arah

               Ex: Mendorong temanàterjatuh dan terhempasà luka

      Penanganan besaran vektor beda dengan besaran scalar

      Penjumlahan besaran scalar cukup dengan menjumlahkan angka –angka dari besaran tersebut

3.      Aplikasi  Besaran Fisika Pada Ilmu Kesehatan

      Dunia kesehatan :

      kg (berat badan)

      °C ( temperatur tubuh)

      cm³(volume cairan yang akan disuntikkan kedalam tubuh)

      Contoh besaran Scalar : Pengukuran volume darah

      Bila dalam PMI terdapt 3 bungkus darah dg volume masing – masing 200 ml, maka jumlah total vo darah adalah

            200ml + 200 ml+200ml =600ml

      Perawat mendorong stretcher (untuk memindahkan pasien dari kamar1 ke 2)àbutuh gaya yang besar yang dilakukan 2 orang perawat.

      Agar dorongan besar àke-2 perawat mendorong strecher kearah yang sama

4.      Konsep Tekanan Untuk menjelaskan Tekanan Pada Tubuh manusia

      Tekanan dalam dunia medis : milimeter mercuri atau disingkat dengan mmHg

      Tekanan atmosfir lingkungan kita = 760 mmHg

      Atmosfir mempunyai tekanan sebesar 1 atm. Jadi 1 atm=760 mmHg.

      Ada keadaan tertentu dimana tubuh memiliki tekanan relatif lebih kecil dari tekanan atmosfir (bernilai negatif)

      Bernafas(menarik nafas): tekanan di dalam paru –paru <tekanan udara luar (atmosfir)à udara dapat mengalir kedalam paru –paru

      Minum dengan sedotan : tekanan dalam mulut <tekanan atmosfir di sekitar gelas à air mengalir ke mulut

      Aliran darah dari jantung keseluruh tubuh

5.      Konsep Tekanan Dalam andung Kemih

      Adalah akibat adanya akumulasi (pertambahan terus menerus) volume air kencing (urine).

      Orang dewasa vol maks 500 ml dengan tekanan rata-rata 30 cmH₂O, jika konsentrasi terjadi à tekanan bisa sampai 150 cmH₂O

      Tekanan dalam kandung kemih dapat diukur dengan catheter yang dilengkapi dengan sensor

      Tekanan kandung kemih dapat bertambah saat : batuk,duduk dan dalam keadaan tegang.

      Khusus wanita hamil tekanan bertambah dengan bertambahnya berat janin yg dikandungàsering buang air kecil.

Demikian Secangkir Aplikasi Konsep Fisika Pada Ilmu Kesehatan. Semoga bisa menjadi gambaran para pembaca yang budiman. Trimakasih