Adakah
yang bertanya-tanya mengapa pesawat bisa terbang? Pesawat komersil yang berat
kosongnya saja mencapai ratusan ton, materialnya terbuat dari metal (logam),
belum lagi mengangkut para kru, penumpang, bahan bakar, serta semua sistem
dalam pesawat, kok bisa terbang? Saat
kita melompat setinggi mungkin saja pasti akhirnya akan turun ke bawah juga
karena gaya gravitasi. Mau tahu rahasianya? Dibaca dan dipahami sampai selesai
ya.
Pesawat dipengaruhi oleh empat macam gaya:
1. Gaya Angkat (Lift) : Lift dilambangkan
dengan vektor atau panah yang mengarah ke atas. Gaya angkat ini dihasilkan oleh
bentuk sayap yang sedikit melengkung. Sayap merupakan penampang tiga dimensi.
Sedangkan penampang melintang dua dimensi dari sayap disebut airfoil. Airfoil
terdapat dua jenis, ada yang simetri dan bercamber.
1) Airfoil simetri
Bisa dilihat dari
gambar di atas bahwa permukaan atas dan permukaan bawah dari airfoil tersebut
sama atau simetri.
2) Airfoil bercamber
Bisa dilihat dari gambar di atas bahwa permukaan atas airfoil lebih melengkung dari pada permukaan bawahnya.
Ada
dua prinsip yang harus kita pahami sehingga terciptanya gaya angkat, yaitu
Prinsip Bernoulli dan Hukum Newton III.
Prinsip
Bernoulli menyatakan bahwa “dalam suatu aliran
fluida, peningkatan kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada
aliran tersebut”. Dalam hal ini udara
yang mengalir melewati airfoil bertindak sebagai fluida. Kecepatan udara pada
permukaan atas airfoil akan bergerak lebih cepat dari udara yang bergerak pada
permukaan bawah airfoil. Sedangkan tekanan pada permukaan bawah airfoil lebih
besar dari tekanan pada permukaan atas airfoil.
Bentuk
melengkung pada permukaan atas airfoil membantu mendorong udara yang
melewatinya ke bawah. Mengacu pada Hukum Newton III (aksi-reaksi), saat udara mengalir
ke bawah (sebagai aksi) maka udara juga akan menghasilkan gaya reaksi ke atas
dengan besar yang sama.
Inilah
yang menghasilkan gaya angkat ke atas sehingga pesawat bisa terbang.
Gaya angkat (Lift) secara matematis dapat dituliskan sebagai:
2. Gaya Berat (Weight) : Weight dilambangkan
dengan vektor atau panah yang mengarah ke bawah. Gaya berat terjadi akibat
adanya gravitasi. Pesawat dapat tetap berada di tanah akibat adanya gaya ini.
Rumus
Gaya Berat adalah
3. Gaya Dorong (Thrust) : Thrust dilambangkan dengan vektor atau panah yang mengarah ke kiri. Gaya dorong ini dihasilkan oleh mesin penggerak pada pesawat sehingga pesawat dapat bergerak ke depan. Dengan kata lain, kecepatan terjadi akibat Thrust dari mesin penggerak. Mesin penggerak pada pesawat ada dua macam yaitu mesin piston dan mesin turbin gas. Besarnya gaya dorong tidak dapat ditentukan dengan rumus tertentu, karena bergantung pada jenis mesinnya itu sendiri.
4. Gaya Hambat (Drag) : Drag dilambangkan dengan vektor atau panah yang mengarah ke kanan. Gaya hambat merupakan gaya yang menahan laju pesawat, arahnya berlawanan dengan gaya dorong pesawat.
Gaya hambat (Drag) secara matematis dapat dituliskan sebagai:
Ada
dua macam gaya hambat pada pesawat, yakni:
a. Parasite Drag -> hambatan yang merugikan
- Skin friction : hambatan yang terjadi karena adanya gesekan udara dengan permukaan pesawat. Maka permukaan pesawat harus didesain sehalus/semulus mungkin untuk meminimalisasi skin friction.
- Form drag : hambatan yang terjadi karena bentuk dari pesawat itu sendiri.
- Interference : hambatan yang terjadi karena adanya sambungan antar komponen pesawat.
b. Induced Drag -> hambatan ini
terjadi karena perbedaan tekanan pada permukaan atas dan bawah sayap. Selain
menimbulkan gaya angkat juga menghasilkan imbas berupa gaya hambat. Salah satu
cara menanggulanginya adalah dengan pemasangan winglet pada masing-masing tepi
sayap.
Untuk
bisa terbang, pesawat harus memiliki gaya angkat (Lift) yang lebih besar dari gaya berat (Weight). Lalu harus memiliki gaya dorong (Thrust) yang lebih besar dari gaya hambat (Drag).
Saat
pesawat sedang terbang normal atau cruise,
gaya-gaya yang terjadi pada pesawat akan saling menyeimbangkan. Lift = Weight dan Thrust = Drag
Comments
Post a Comment