Lesehan Kampus - Apakah sobat kampus pernah melihat pesawat
terbang atau menumpanginya? Kebanyakan dari kita seharusnya sudah pernah
melihat bahkan melakukan paling tidak salah satu dari hal tersebut,
“memperhatikan” ataupun “menumpangi”, baik itu “pesawat terbang” (dalam tanda
kutip) ataupun pesawat terbang.
Di sini kita akan memfokuskan pembahasan prinsip-prinsip
fisika pada pesawat. Pesawat ini telah memperkecil dunia. Sejak pertama kali dibuat
oleh Wright bersaudara pada tahun 1903 silam, sudah ribuan “burung besi” dibuat
dan berhasil diterbangkan di seluruh penjuru dunia. Hal ini tentunya menimbulkan
rasa takjub bagi orang-orang yang melihatnya.
Mengapa logam ini (pesawat) bisa terbang?
Terkadang sulit bagi kita membayangkan bagaimana bisa sebuah
bongkahan logam yang beratnya empat ratus ton membawa manusia terbang di udara
selama berjam-jam pada ketinggian rata-rata 10 kilometer. Hal ini disebabkan oleh persamaan Bernoulli ketika sebuah fluida (entah
apakah itu air, semilir angin, atau hasil buang gas orang di sebelah Anda)
bergerak lebih cepat, tekanan fluida tersebut terhadap lingkungan sekitarnya
akan berkurang.
Prinsip Bernoulli merupakan sebuah istilah di
dalam mekanika fluida yang menyatakan pada suatu aliran fluida,
peningkatan kecepatan fluida akan menurunkan tekanan pada aliran tersebut.
Prinsip ini merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan, jumlah
energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan
jumlah energi pada titik lain di jalur aliran yang sama. Prinsip ini dikembangkan
dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernamaDaniel Bernoulli.
Apakah prinsip Bernoulli cukup?
Apa hubungannya dengan pesawat terbang? Menurut orang-orang
yang sudah puas akan prinsip Bernoulli sebagai satu-satunya penyebab di balik
kemampuan pesawat terbang, sayap pesawat dirancang sedemikian rupa dengan
bagian atas yang lebih melengkung daripada bagian bawah. Dengan rancangan sayap
seperti itu, menurut mereka, ketika udara melalui sayap pesawat, udara yang
melintas di bagian atas akan bergerak lebih jauh. Karena waktu yang tempuh
udara di atas sayap dan di bawah sayap sama (asumsi waktu transit sama),
kecepatan udara di atas sayap pasti menjadi lebih besar. Artinya, tekanan di
atas sayap lebih kecil daripada tekanan di bawah sayap. Adanya perbedaan
tekanan ini menyebabkan munculnya gaya tekan udara, yang ketika dijumlahkan gaya
tersebut mengarah ke atas. Hal inilah yang menjadi sebab utama pesawat dapat terbang keatas.
 |
| Penampang Sayap ketika dialiri udara, bagian atas sayap kecepatan udaranya lebih cepat dibandingkan dibawah sayap |
Sebenarnya teori tersebut hampir semuanya benar, kecuali
untuk satu hal: ketika mengasumsi waktu transit sama hampir tidak berlaku pada fenomena
kehidupan sehari-hari. Tidak ada alasan bagi udara yang terpecah ke atas dan ke
bawah sayap hanya untuk kembali bertemu dalam waktu bersamaan. Dengan demikian,
meski mungkin aliran udara di bagian atas sayap memang mengalir lebih cepat dibandingkan
di bawah sayap, perbedaan kecepatan yang ada tidak akan mampu untuk mengangkat
pesawat bila hanya Prinsip Bernoulli yang diperhitungkan. Prinsip Bernoulli
mengatakan, Supaya perbedaan kecepatan itu bisa cukup, sayap pesawat harus
dibuat sedemikian melengkung layaknya punggung ikan paus! Akan tetapi, sayap
yang seperti itu hanya akan lebih membebani pesawat lagi sehingga akan jauh
lebih sulit untuk sekadar mengangkat pesawat.
Konsep fisika apa lagi yang mengangkat logam berat ?
Lalu, bila bukan hanya karena Prinsip Bernoulli, terus
apa faktor utama yang menyebabkan pesawat bisa terbang? Nah, Sekarang serahkan penjelasan
ini kepada Isaac Newton (1642-1727). Newton, sebagaimana banyak orang ketahui,
terkenal terutama atas ketiga hukum tentang gerak dan juga hukum gravitasi-nya Newton
(ingat masih ada teori gravitasi Einstein selain teori Newton). Ketiga hukum
Newton ini sangat berguna karena dapat diaplikasikan pada hampir semua kondisi alam
semesta, selama benda yang ditinjau tidak begitu ringan (lebih ringan dari
sebuah elektron) atau tidak bergerak terlalu cepat (mendekati kecepatan
cahaya). Kalau begitu, bagaimana hukum Newton diaplikasikan pada sayap pesawat
terbang?
Rancangan sayap yang telah dirancang pada penjelasan Prinsip
Bernoulli, selain membuat aliran udara yang sedikit lebih cepat pada bagian
atas sayap dibandingkan pada bagian bawah, ternyata juga menghembuskan udara
yang dibelahnya ke arah bawah. Mengapa terjadi? Ini semua berawal dari
kenyataan bahwa sebuah fluida yang mengalir di permukaan sebuah benda lengkung
akan cenderung untuk mengikuti bentuk lengkung benda (meskipun pada akhirnya
akan menyimpangkan arah laju fluida) sebelum kemudian melanjutkan perjalanan.
Efek ini dikenal dengan Efek Coandă, merujuk pada ahli aerodinamika Henri-Marie
Coandă (1885-1972). Contoh efek Coandă dalam kehidupan sehari-hari dapat di
lihat pada aliran air yang berbelok di sekitar lengkungan kepala sendok (bisa
coba juga pada permukaan gelas).
Sekarang coba bayangkan udara yang mengalir di atas dan di
bawah pada sayap pesawat. Sayap pesawat membelah aliran udara menjadi ke atas
dan ke bawah sayap, dan sesuai dengan efek Coandă, udara yang mengalir pada
sayap pesawat akan mengikuti bentuk lekukan sayap. Di sinilah kunci prinsipnya. Bentuk
sayap yang sedemikian rupa membuat udara yang mengalir di atas “diarahkan”
sehingga dengan demikian lebih banyak udara yang dihembuskan ke bawah. Dari
fakta ini, sesuai hukum 3 Newton, ketika udara yang dihembuskan ke bawah oleh
sayap, udara di bawah pesawat akan ‘balas mendorong’ pesawat. Sehingga hal
inilah yang menjadi gaya angkat pesawat!
 |
α merupakan angel (sudut) sayap pesawat terhadap badan pesawat (tidak tegak lurus)
|
Ada satu penyebab lagi. Jika kita lihat penampang sayap
pesawat dari samping pesawat, akan kita dapati bidang sayap pesawat tidaklah
sejajar dengan tubuh pesawat, tetapi agak miring di bagian depan (angle of
attack) dengan sudut berkisar 4 derajat
untuk pesawat-pesawat kecil. Dengan bentuk seperti ini, udara yang melewati
pesawat akan sedikit “tertahan” di bagian bawah sayap, sehingga mendorong sayap
ke atas. Fenomena serupa dapat kita rasakan jika kita merentangkan tangan
keluar kaca jendela mobil yang melaju dan menaikkan sisi yang menghadap arah
angin sedikit. ketika itu akan ada dorongan cukup kuat ke atas. Prinsip-prinsip
inilah, dengan sedikit kontribusi prinsip Bernoulli, yang akan menjadi faktor
utama di balik terbangnya sebuah pesawat. Semoga bermanfaat.
Sumber:
hasil diskusi dosen.
http://majalah1000guru.net/2013/08/pesawat-terbang/
https://putrarawit.wordpress.com/2015/03/14/prinsip-kerja-pesawat-terbang-hukum-bernoulli/
0 komentar:
Post a Comment