Ilmu Fisika pada pesawat terbang

Ilmu Fisika Dalam Dunia Penerbangan

1. Mengukur kecepatan pesawat dengan menggunakan tabung pitot

 

Tabung pitot digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara dengan menggunakan persamaan Bernoulli. Tabung ini memiliki dua jenis lubang. Satu lubang dihubungkan dengan pipa yang tertutup ujungnya. Udara dalam pipa tersebut menjadi diam. Lubang lainnya berisi udara yang bersentuhan dengan udara yang bergerak. Perbedaan tekanan udara dalam dua lubang tersebut bergantung pada kecepatan aliran udara relatif terhadap tabung.

Kalau kita lihat di sejumlah body pesawat kita akan amati sejumlah tabung logam yang menonjol dan menghadap ke depan. Itulah tabung pitot. Tabung tersebut digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara terhadap pesawat, yang artinya mengukur kecepatan pesawat terhadap bumi.

2. Apa fungsi lekukan-lekukan pada pesawat?

Wingtip adalah lekukan pada ujung sayap pesawat. Salah satu tujuan penggunaan wingtip adalah mengurangi gaya hambat oleh pusaran udara di ujung sayap. Di ujung sayap (bidang batas antara benda padat dengan fluida) terjadi pusaran udara (vortices) yang arah alirannya mendorong sayap ke arah bawah. Ini mengakibatkan gaya angkat pada pesawat sedikit terhambat. Pusaran udara di ujung sayap dapat diperkecil dengan membuat lekukan di ujung sayap (membuat wingtip). Pengurangan gaya hambat tersebut berakibat efisiensi penggunaan bahan bakar.

Wingtip juga memberi tambahan stabilitas vertikal pada sayap. Umunya stabilitas vertikal hanya berasal dari bagian tegak di ekor pesawat. Karena posisi wingtip pada dua sayap hampir vertikal maka wingtip memberi tambahan stabilitas vertikal pada pesawat.

3. Jendela pesawat mengapa harus OVAL? tidak boleh bentuk lain?

Awalnya jendela pesawat berbentuk segi empat, namun memilik konsentrasi stress sangat besar pada ujung-ujungya (karena runcing).

Pada akhirnya, desain jendela pesawat diubah. Tidak lagi mengandung bagian yang runcing. Dan sekarang jendela pesawat berbentuk lingkaran atau oval. Dengan dersain ini maka stress pada lubang jendela tersebar hampir merata dan tidak ada lokasi yang memiliki stress terlampau tinggi.

4.  Perhitungan saat pesawat telah sampai di landasan

Bagian tersebut membelokkan aliran udara di atas sayap (udara yang menabrak sisi atas sayap). Pebelokkan tersebut menyebabkan momentum udara di atas sayap berubah. Dari yang semula memiliki arah lurus ke belakang menjadi membelok ke atas. Dengan demikian muncul perubahan momentum dan muncul gaya gaya yang arahnya sama dengan arah perubahan momentum. Arah gaya tersebut adalah agak miring bawah ke belakang. Gaya ini dapat diuraikan atas dua komponen: komponen vertikal ke bawah dan komponen horisontal ke belakang. Komponen vertikal ke bawah menghasilkan gaya tekan tambahan ke tanah selain gaya berat. Komponen horisontal ke belakang menghasilkan perlambatan pada pesawat.

Dengan adanya gaya ke bawah akibat pembelokan udara tersebut maka pesawat dapat tertancap kuat di landasan selama pengereman dan terhindar dari tergelincir.

5. Arti dari tekukan sayap pesawat saat ingin mendarat

Apa guna pembengkokkan tersebut? Pertama adalah membelokkan aliran udara di bawah sayap (udara yang menabrak sisi bawah sayap). Pebelokkan tersebut menyebabkan momentum udara di bawah sayap berubah. Dari yang semula memiliki arah lurus ke belakang menjadi membelok ke bawah. Dengan demikian muncul perubahan momentum. Menurut hukum Newton II, perubahan momentum menghasilkan gaya yang arahnya sama dengan arah perubahan momentum.

Jadi, pembelokan udara di bawah sayap menghasilkan gaya pada sayap yang arahnya agak miring atas ke belakang. Gaya ini dapat diuraikan atas dua komponen: komponen vertikal ke atas dan komponen horisontal ke belakang. Komponen vertikal ke atas menghasilkan gaya angkat tambahan pada pesawat. Komponen horisontal ke belakang menghasilkan perlambatan pada pesawat.

Dengan adanya gaya ke atas akibat pembelokan udara tersebut maka pesawat dapat tetap terangkat meskipun kecepatannya sudah cukup rendah. Saat pendaratan, kecepatan pesawat sekitar 150 knot yang setara dengan 278 km/jam. Kalau sayap tidak dibengkokkan maka dengan kecepatan yang rendah tersebut pesawat akan mengalami penurunan ketinggian secara drastis karena gaya berat lebih besar daripada gaya angkat. Saat cruising sendiri, kecepatan pesawat dapat mencapai 900 km/jam