Subscribe:

Astronomi

Kamis, 30 Agustus 2012

Alasan Kenapa Pesawat Bisa Terbang

Kalian pasti pernah bertanya. kenapa pesawat bisa terbang? padahal terbuat dari besi, seharusnya kan berat dan tidak bisa terbang, manusia saja yang ringan tidak bisa terbang, tapi kenapa pesawat yang besar malah bisa terbang? disini kalian akan menemukan jawabannya. :D


Sayap Pesawat
kunci bisa terbangnya pesawat adalah terletak pada sayapnya, kok gitu? kalau dilihat dari samping, maka bentuk penampang sayap akan tampak seperti  
Gambar 1 :
 
Dengan bentuk yang seperti itu ditambah dengan adanya momentum dari dorongan horizontal dari mesin pesawat (Engine) yang terdapat di kedua sayap, maka saat pesawat mulai bergerak maju akan menyebabkan perbedaan kecepatan aliran udara di bagian atas dan bawah sayap. Kecepatan udara diatas sayap akan lebih besar daripada dibawah sayap, hal ini dikarenakan jarak tempuh lapisan udara yang mengalir di atas sayap lebih besar dari pada jarak tempuh di bawah sayap.

menurut Hukum Bernoully, kecepatan udara besar menimbulkan tekanan udara yang kecil. Nah., uda mulai bisa membaca alurnya?, seperti yang aku tulis diatas, karena udara diatas sayap mengalir lebih cepat maka tekanan diatas sayap menjadi kecil, sedangkan sebaliknya, udara yang mengalir dibawah sayap kecil, sehingga tekanan di bagian bawah sayap menjadi lebih besar, hal ini akan menimbulkan Gaya Angkat (Lift) pada pesawat dan menjadikannya terbang.

1. Tekanan Atmosfir
Meskipun banyak sekali macamnya tekanan, diskusi ini terutama berisi tentang tekanan atmosfir. Tekanan atmosfir ini adalah faktor penting dari perubahan cuaca, membantu mengangkat pesawat, dan menggerakkan beberapa instrumen penerbangan penting dalam pesawat udara. 

Instrumen-instrumen ini adalah altimeter (penunjuk ketinggian), indikator airspeed (kecepatan udara), indikator rate-of-climb (kecepatan menanjak), dan penunjuk tekanan manifold.


Meskipun udara sangat ringan, tapi memiliki massa dan dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Maka, udara juga seperti halnya benda lain, memiliki berat dan memiliki gaya. Karena udara merupakan zat cair, maka gaya yang dimilikinya bekerja secara sama-rata ke semua arah, dan efek gayanya pada udara disebut tekanan (pressure). Pada kondisi baku di permukaan laut, rata-rata tekanan yang diterima pada tubuh manusia oleh atmosfir adalah sekitar 14,7 pon/inci. Kepadatan udara mempunyai efek yang berarti pada kemampuan pesawat terbang. Jika udara berkurang kepadatannya maka akan berakibat berkurangnya:
tenaga, karena mesin mendapatkan udara yang lebih sedikit,
thrust (gaya dorong) karena efisiensi baling-baling menjadi berkurang pada udara tipis,
lift (gaya angkat) karena udara tipis memberikan gaya yang lebih sedikit pada airfoil. 


2. THRUST
Sebelum pesawat mulai bergerak, thrust harus digunakan. Pesawat akan tetap bergerak dan bertambah kecepatannya sampai thrust dan drag menjadi sama besar. Untuk menjaga kecepatan yang tetap maka thrust dan drag harus tetap sama, seperti halnya lift dan weight harus sama untuk mempertahankan ketinggian yang tetap dari pesawat. Jika dalam penerbangan yang datar (level), gaya thrust dikurangi, maka pesawat akan melambat. Selama thrust lebih kecil dari drag, maka pesawat akan terus melambat sampai kecepatan pesawat (airspeed) tidak sanggup lagi menahan pesawat di udara. Sebaliknya jika tenaga mesin ditambah, thrust akan menjadi lebih besar dari drag, pesawat terus menambah kecepatannya. Ketika drag sama dengan thrust, pesawat akan terbang dengan kecepatan yang tetap.


Terbang straight dan level (lurus dan datar) dapat dipertahankan mulai dari terbang dengan kecepatan rendah sampai dengan kecepatan tinggi. Penerbang harus mengatur angle of attack dan thrust dalam semua jangkauan kecepatan (speed regim) jika pesawat harus ditahan di ketinggian tertentu (level flight).


Secara kasar jangkauan kecepatan ini dapat dikelompokkan dalam 3 daerah (regim), kecepatan rendah (low-speed), menjelajah (cruising flight), dan kecepatan tinggi (high-speed).


3. DRAG
Drag atau hambatan dalam penerbangan terdiri dari dua jenis: parasite drag dan induced drag. Yang pertama disebut parasite drag karena tidak ada fungsinya sama sekali untuk membantu pesawat untuk dapat terbang, sedangkan yang kedua disebut induced karena dihasilkan atau terbuat dari hasil kerja sayap yang membuat gaya angkat (lift).


4. WEIGHT
Gravitasi adalah gaya tarik yang menarik semua benda ke pusat bumi. Center of gravity (CG) bisa dikatakan sebagai titik di mana semua berat pesawat terpusat. Pesawat akan seimbang di keadaan/attitude apapun jika pesawat terbang ditahan tepat di titik center of gravity. Center of gravity juga adalah sesuatu yang sangat penting karena posisinya sangat berpengaruh pada kestabilan sebuah pesawat terbang.


5. LIFT
Penerbang dapat mengendalikan lift. Jika penerbang menggerakkan roda kemudi ke depan atau belakang, maka angle of attack akan berubah. Jika angle of attack bertambah maka lift akan bertambah (jika faktor lain tetap konstan). Ketika pesawat mencapai angle of attack yang maksimum, maka lift akan hilang dengan cepat. Ini yang disebut dengan stalling angle of attack atau burble point. 
 
Lift yang dimaksud disini adalah Gaya Angkat, Lift dihasilkan karena aliran udara dibelokkan ketika mengalir melewati sayap. Bahkan, tidak hanya ketika melewati sayap pesawat, lift juga dihasilkan ketika kita menaruh kertas di depan aliran udara pada suatu sudut tertentu. Kata kuncinya adalah: aliran dan pembelokan aliran tersebut. Coba dengan bermain pesawat kertas! Jika pesawat dilepas tanpa diberi dorongan ke depan, pesawat tersebut tetap akan jatuh ke tanah. Ini menunjukkan perlu ada aliran udara agar lift dapat dihasilkan.
 
Ketika aliran udara dibelokkan, terjadi aksi-reaksi antara aliran udara dan sayap yang membelokkan udara tersebut. Ketika aliran udara yang awalnya lurus kemudian belok setelah melewati objek tersebut, kita kemudian bertanya, apa yang membengkokkan aliran tersebut. Ya, jawabannya adalah objek tersebut. Lihat ilustrasi di Gambar 2 berikut :

Artinya, ada suatu gaya yang dikerjakan oleh objek tersebut terhadap aliran udara tersebut. Newton berkata, untuk setiap aksi akan ada reaksi yang sama besar pada arah yang berlawanan dari aksi tersebut (Hukum Newton III), Sayap tadi telah mengerjakan suatu aksi pada aliran udara tersebut, maka, aliran udara juga akan mengerjakan reaksi yang sama besar pada sayap tersebut. Kenapa bisa terangkat? seperti yang aku tulis, jawabannya pada Hukum Bernoully :D .
 

6. Sumbu gerakan pesawat
Pada saat pesawat yang sedang terbang mengubah sikap (attitude) atau posisi, pesawat tersebut berputar pada salah satu sumbu atau lebih, dari 3 sumbu yang merupakan garis khayal yang melewati Center of Gravity dari pesawat. Sumbu-sumbu dari pesawat bisa dianggap sebagai poros khayal tempat pesawat berputar, seperti halnya poros/gandar tempat roda berputar. Di titik di mana ketiga poros bersilangan, masing-masing pada 90° terhadap kedua poros lainnya. Sumbu yang memanjang sepanjang badan pesawat dari hidung pesawat sampai ekor, adalah sumbu longitudinal. Sumbu yang memotong dari ujung sayap ke ujung sayap yang lainnya disebut sumbu lateral. Sumbu yang tegak melewati center of gravity, adalah sumbu vertikal.


Pergerakan pesawat pada sumbu longitudinal menyerupai gerakan mengguling kapal dari satu sisi ke sisi yang lain. Bahkan sebenarnya nama-nama yang aslinya digunakan dalam istilah yang berhubungan dengan transportasi kelautan. Istilah-istilah ini telah diserap dalam istilah-istilah aeronautika karena persamaan gerakan antara sebuah pesawat terbang dengan sebuah kapal laut.


Dalam adopsi dari istilah kelautan, gerakan pesawat pada sumbu longitudinalnya disebut “roll”/guling, gerakan pada sumbu lateral disebut “pitch”/angguk. Akhirnya, sebuah pesawat bergerak pada sumbu vertikal yang disebut “yaw”/belok, yaitu, gerakan horisontal (kiri dan kanan) dari hidung pesawat.


Bagian Penunjang Untuk Terbang
Agar pesawat dapat terbang dengan sempurna, maka selain sayap ada bagian2 lain yang menunjang, lihat Gambar 3 dibawah ini :

  1. Badan pesawat ( Fuselage ) : ruang kemudi (Cockpit) dan ruang penumpang (Passenger).
  2. Sayap (Wing), terdapat Aileron berfungsi untuk “Rolling” pesawat miring kiri – kanan dan Flap untuk menambah luas area sayap (Coefficient Lift) yang berguna untuk menambah gaya angkat pesawat.
  3. Ekor sayap (Horizontal Stabilazer), terdapat Elevator berfungsi untuk “PitchingNose Up – Down.
  4. Sirip tegak (Vertical Stabilizer), terdapat Rudder berfungsi untuk “Yawing” belok kiri – kanan.
  5. Mesin (Engine), berpungsi sebagai Thrust atau gaya dorong yang menghasilkan kecepatan pesawat.
  6. Roda Pesawat ( Landing Gear ),berfungsi untuk mendarat/ landing atau tinggal landas / Take-off.
Ketika pesawat sedang terbang, ia selalu menggabungkan fungsi-fungsi control diatas, contoh : bila pesawat belok kanan atau kiri, maka yang digerakkan Aileron dan Rudder, jadi sambil belok pesawat dimiringkan agar lintasan belok lebih pendek, yang dapat menghemat waktu dan menghemat pemakaian bahan bakar. ooowww gitu :D . Lihat ilustrasinya di Gambar 4 berikut :

Nose Up-Down Aileron Pitch
   
Aileron Roll Aileron Yaw
   

Bagaimana Dengan Roket?
Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat tersebut, berbeda dengan roket yang terangkat ke atas karena aksi-reaksi antara gas yang disemburkan roket dengan roket itu sendiri. Roket menyemburkan gas ke belakang (ke bawah), sebagai reaksinya gas mendorong roket ke atas. Jadi roket tetap dapat terangkat ke atas meskipun tidak ada udara, pesawat terbang tidak dapat terangkat jika tidak ada udara. Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dari pada bagian depan, dan sisi bagian atas yang lebih melengkung dari pada sisi bagian bawahnya. hm…, gitu toh :D

Gaya Yang Terjadi Pada Pesawat
Pesawat terbang dirancang sedemikian rupa sehingga hambatan udaranya sekecil mungkin. Pesawat pada saat terbang akan menghadapi beberapa hambatan, melalui perhitungan dan rancangan yang akurat dan teliti, langkah selanjutnya adalah pemilihan mesin penggerak pesawat yang mampu mengangkat dan mendorong badan pesawat. Ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa. yaitu :
  1. Berat pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi.
  2. Gaya angkat yang disebabkan oleh bentuk pesawat.
  3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh dorongan mesin / engine
  4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara
Lihat Gambar 5 berikut :
Jika pesawat hendak bergerak mendatar dengan suatu percepatan, maka gaya ke depan harus lebih besar daripada gaya hambatan dan gaya angkat harus sama dengan berat pesawat. Jika pesawat hendak menambah ketinggian yang tetap, maka resultan gaya mendatar dan gaya vertical harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya ke depan sama dengan gaya hambatan dan gaya angkat sama dengan berat pesawat. Ternyata banyak ya gaya yang terjadi heehheehehe :D .

Teori Yang Salah
Teori “Longer path” or “Equal Transit Time”
Teori ini mengatakan bahwa airfoil pesawat di-design sedemikian agar panjang lintasan permukaan atas sayap lebih panjang daripada permukaan bawah sayap. Artinya molekul udara di sisi atas sayap harus bergerak lebih cepat daripada molekul di sisi bawah sayap agar mereka bertemu lagi di ujung trailing edge sayap. Teori ini walaupun kedengarannya benar, tetapi didasarkan pada asumsi yang salah, yaitu bahwa molekul udara harus bertemu lagi di ujung sayap. Kalau teori ini benar, kertas kita tadi tidak akan bisa menghasilkan lift. Inilah gambaran teori yang salah. Gambar 6 :
Lihat kembali Gambar 1 , perhatikan bahwa udara diatas sayap akan lebih lembat sampai di ujung sayap karena jalur tempuh-nya yang lebih besar, jadi kata2 bertemu lagi di ujung sayap itu salah!!.

Teori Tumbukan Molekul Udara
Teori ini mengatakan bahwa lift dihasilkan dari tumbukan udara yang dibelokkan pada sisi bawah sayap. Teori ini salah karena hanya melihat pada sisi bawah sayap saja yang menyebabkan aliran udara membelok. Pada kenyataannya lebih banyak udara yang dibelokkan di sisi atas sayap dibandingkan dengan sisi bawah sayap. hm…..
:D


sumber: http://tanyakenapa.staff.ub.ac.id/2012/01/31/kenapa-pesawat-bisa-terbang/
http://blog-ansyari.blogspot.com/2012/07/alasan-kenapa-pesawat-bisa-terbang.html

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar