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:
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.
SIIIIP
BalasHapuspak bagus blognya tapi rumus nya ilang gak bisa muncul
BalasHapusD-Type Adjustable Double Edge Safety Razor - TITanium
BalasHapusThis D-Type Adjustable Double Edge titanium wedding band Safety Razor features an extra long handle titanium undertaker that allows titanium vs stainless steel apple watch you to adjust blade titanium fitness angle and angle of the blade. D-Type Adjustable Double Edge Safety Razor Rating: 4.8 · 19 reviews · $34.95 · babyliss pro nano titanium flat iron In stock