Aerodinamika Pada Pesawat Terbang Bagaimana Cara Kerjanya
Aerodinamika pada pesawat terbang adalah ilmu yang mempelajari bagaimana
udara bergerak di sekitar pesawat dan bagaimana gaya-gaya aerodinamis
mempengaruhi penerbangan. Prinsip utama aerodinamika pesawat melibatkan
empat gaya utama:
1. Gaya Angkat (Lift)
Gaya angkat adalah gaya yang membuat pesawat bisa terbang. Ini terjadi
karena bentuk sayap pesawat (airfoil) yang menghasilkan perbedaan tekanan
udara di bagian atas dan bawah sayap. Hukum Bernoulli menjelaskan bahwa
udara yang bergerak lebih cepat di atas sayap menyebabkan tekanan lebih
rendah dibandingkan dengan udara di bawah sayap yang bergerak lebih lambat,
sehingga tercipta gaya angkat.
2. Gaya Berat (Weight/Gravity)
Gaya berat adalah gaya gravitasi yang menarik pesawat ke bawah. Agar
pesawat bisa terbang, gaya angkat harus lebih besar atau sama dengan berat
pesawat.
3. Gaya Dorong (Thrust)
Gaya dorong dihasilkan oleh mesin pesawat (baik baling-baling maupun jet)
untuk menggerakkan pesawat ke depan. Gaya ini harus lebih besar dari gaya
hambat agar pesawat bisa bergerak maju.
4. Gaya Hambat (Drag)
Gaya hambat adalah resistensi udara yang mengurangi kecepatan pesawat.
Hambatan ini bisa berasal dari gesekan udara dengan permukaan pesawat (drag
parasit) atau dari pusaran udara yang terbentuk di belakang pesawat (drag
induksi).
Cara Kerja Aerodinamika PesawatSaat mesin pesawat menghasilkan dorongan ke
depan, udara mengalir di atas dan di bawah sayap.
Bentuk sayap menyebabkan udara di bagian atas bergerak lebih cepat
dibandingkan di bawahnya, sehingga tekanan di atas sayap lebih rendah dan
tekanan di bawah lebih tinggi, menciptakan gaya angkat.
Jika gaya angkat lebih besar dari berat pesawat, pesawat akan naik.
Pilot bisa mengontrol arah dan ketinggian pesawat menggunakan permukaan
kendali seperti elevator (untuk naik dan turun), rudder (untuk berbelok ke
kiri atau kanan), dan aileron (untuk miring ke kiri atau kanan).Dengan
memahami aerodinamika, pesawat bisa dirancang agar lebih efisien, stabil,
dan aman saat terbang.
Hukum Bernoulli
Hukum Bernoulli – Hukum Bernoulli berawal dari seorang ahli matematika
asal Belanda bernama Daniel Bernoulli, sosok yang lahir di lingkungan
keluarga yang memiliki dedikasi tinggi terhadap ilmu pengetahuan. Sang ibu
bernama Dorothea Falkner dan ayahnya bernama Johann Bernoulli merupakan
seorang kepala matematika di Groningen. Hingga munculah hukum bernoulli
yang diciptakan anak kedua dari tiga bersaudara ini.
Singkat cerita, keberhasilan Bernoulli mempublikasikan hasil penelitian
terkait fluida mekanis menjadi awal perkembangan ilmu pengetahuan.
Bernoulli menjelaskan dasar teori kinetik gas dan hubungannya dengan hukum
Boyle. Melalui penelitiannya itu, Bernoulli menjelaskan mengenai gaya
angkat yang muncul di pesawat hingga bisa membuatnya terbang di
udara.
Biografi Penemu Hukum Bernoulli
Hukum Bernoulli ditemukan oleh Daniel Bernoulli. Dia adalah seorang
seorang matematikawan dan fisikawan yang lahir di kota Groningen, Belanda
dan meninggal di Basel, Swiss. Salah satu pemikirannya yang penting dalam
bidang fisika adalah prinsip Bernoulli pada tabung arus yang digunakan
untuk pengukuran kecepatan aliran fluida karena tekanan. Pernah nggak elo
bertanya-tanya, kenapa ya gelas itu terkadang bisa pecah ketika diberi air
yang panas banget?
1. Masa Kecil
Daniel Bernoulli adalah anak dari Johann Bernoulli, seorang matematikawan
yang lahir di kota Groningen. Kakaknya yang bernama Nicolaus (II)
Bernoull, adiknya yang bernama Johann (II) Bernoulli, dan pamannya yang
bernama Jacob Bernoulli juga merupakan seorang matematikawan. Keadaan ini
menimbulkan persaingan dan iri hati di dalam keluarga.
Pada awalnya, ayahnya menginginkan Daniel untuk menjadi pedagang atau
bekerja di bidang bisnis. Pada usia 13 tahun, Daniel mempelajari logika
dan filsafat di Universitas Basel. Namun, saat berkuliah dia tetap
mempelajari kalkulus dari ayah dan kakaknya. Daniel juga mempelajari ilmu
kedokteran dan meraih gelar doktor di bidang kedokteran atas aplikasi
matematika fisik di dalam bidang kedokteran yang dia kemukakan.
Alhasil, Bernoulli menempuh pendidikan filosofi dan logika pada usia 13,
kemudian lulus pendidikan sarjana pada tahun 1715, dan berhasil meraih
gelar master pada tahun 1716. Pada tahun 1718 hingga 1720, Bernoulli harus
kembali menempuh pendidikan dokter pada tingkat sarjana dan doktor di
Heidelberg, Strasbourg, dan Basel. Padahal, pada titik itu, Bernoulli
ingin mempelajari matematika, tapi Johann tetap tidak setuju.
Johann sepakat untuk sebatas mengajari Bernoulli tentang matematika dan
fisika lanjutan secara pribadi. Pada tahun 1738, Bernoulli berhasil
mempublikasikan hasil penelitiannya terkait dengan fluida mekanis dalam
sebuah tulisan berjudul “Hydrodynamica“. Di dalam tulisannya tersebut,
Bernoulli menjelaskan mengenai dasar teori kinetik gas dan hubungannya
dengan Hukum Boyle, serta bekerja sama dengan Euler untuk pengembangan
persamaan Euler-Bernoulli.
Dia menerapkan gagasan konservasi energi ke dalam fluida yang bergerak
berdasarkan gagasan awal yang pernah ia pelajari dari Johann dulu. Melalui
penelitiannya tersebut, Bernoulli juga merumuskan Efek Bernoulli, yang
menjelaskan mengenai gaya angkat pesawat.
2. Sumbangsih Keilmuan
Daniel Bernoulli merupakan salah satu cendekiawan yang menganggap bahwa
perilaku alam dapat dipahami melalui konsep partikel kecil. Prinsip
Bernoulli merupakan salah satu prinsip fisika yang dibuat oleh Daniel
Bernoulli. Pemberlakuan prinsip ini pada konsep tekanan dan ketinggian
dari fluida dinamis.
Prinsip Bernoulli merupakan pernyataan bahwa tingkat kecepatan fluida
dinamis berbanding terbalik dengan tingkat tekanan yang dialaminya selama
perpindahan. Semakin cepat fluida dinamis berpindah, semakin kecil pula
tekanan yang dialaminya. Sebaliknya, semakin lambat fluida dinamis
berpindah, tekanannya semakin besar.
Prinsip Bernoulli berlaku pada aliran fluida yang termampatkan maupun
aliran fluida yang tidak termampatkan. Perumusan prinsipnya ini dilakukan
oleh Bernoulli menggunakan operasi dasar dari matematika. Salah satu
kegunaannya adalah pembuatan sayap pesawat terbang yang mampu menyesuaikan
dengan kecepatan udara dan tekanan udara.
Pengertian Hukum Bernoulli
Bunyi hukum Bernoulli yang menyatakan bahwa kenaikan kecepatan aliran
dari fluida mampu menyebabkan adanya penurunan tekanan fluida secara
bersamaan. Atau juga bisa diartikan dengan menurunnya energi potensial
fluida tersebut. Yang menarik dari hukum Bernoulli menjelaskan tentang
dapat diaplikasikan pada berbagai jenis aliran fluida dengan sejumlah
asumsi.
Perlu diketahui bahwa hukum Bernoulli hanya bisa diterapkan pada zat cair
mengalir, dengan kecepatan yang berbeda-beda melalui sebuah pipa. Hukum
ini pada intinya menekankan bahwa suatu tekanan akan menurun apabila
kecepatan aliran fluida mengalami kenaikan atau peningkatan, hukum ini
diambil dari buku yang dikarangan sang penemu berjudul
Hydrodynamica.
Pengertian lain dari hukum Bernoulli adalah fluida dalam komposisi ideal
yang memenuhi ciri-ciri atau karakteristik mengalir. Melalui aliran lunak
dan garis-garis arus, tak kental hingga tak comprisable, sementara itu
belum ada penjelasan lebih mengenai hukum Bernoulli menurut para ahli.
Namun, hal ini tak masalah karena yang perlu dipahami dalam hal ini
bukanlah pengertian para ahli.
Melainkan beberapa hal penting terkait hukum Bernoulli, mulai dari
tekanan fluida yang muncul dari apa saja, bagaimana bunyi hukum
kontinuitas, pengertian mengenai bunyi hukum stokes, garis ideal hingga
prinsip gaya angkut pesawat terbang dan fluida dari tekanan paling kecil
terjadi berada pada angka berapa, berikut beberapa asumsi yang dipakai
dalam hukum Bernoulli.
Fluida dalam hal ini bersifat incompressible.
Fluida tidak memiliki inviscid atau viskositas.
Aliran fluida tidak mengalami perubahan terhadap waktu.
Aliran fluida laminar, sifatnya tetap dan tidak ada pusaran.
Tidak terjadi kehilangan energi karena gesekan fluida dan dinding.
Tidak terjadi kehilangan energi karena turbulen yang muncul.
Tidak ada energi panas yang dikirim pada fluida.
Persamaan Hukum Bernoulli
Persamaan hukum Bernoulli erat kaitannya dengan tekanan, kecepatan, dan
ketinggian dari dua titik poin dengan aliran fluida yang massa jenis.
Munculnya persamaan Bernoulli didapat dari keseimbangan energi mekanik
atau energi kinetik dan energi potensial bersamaan dengan adanya tekanan
yang muncul hingga menghasilkan implementasi berikut.
Tekanan + Ekinetik + Epotensial = konstan
P + ½ρv² + ρgh = konstan
dimana:
P : tekanan (Pascal)
ρ : rho : massa jenis fluida (kg/m3)
v : kecepatan fluida (m/s)
g : percepatan gravitasi (g = 9,8 m/s2)
h : ketinggian (m)
Persamaan Bernoulli yang satu ini bisa dituliskan seperti di bawah
ini:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar