Penjelasan Fisika Pesawat Terbang
(Pustaka Fisika). Saya
yakin kita semua pernah memandang ke angkasa dan melihat ada pesawat
terbang yang sedang melintasi udara di atas kita. Mungkin ada di antara kita yang pernah bertanya“bagaimana mungkin hal ini
dapat terjadi”?. Pertanyaan ini wajar, apa lagi jika kita melihat massa
dari pesawat yang berton-ton sehingga sepertinya mustahil untuk
membuatnya dapat terbang terangkat di atas tanah. Di tambah lagi bahwa
massa jenis dari pesawat itu yang terbuat dari material logam jauh lebih
besar dari massa jenis udara yang bertindak ibarat “Jalan Raya” tempat pesawat tersebut melaju.
Dalam
kajian fisika, hal ini sebetulnya bukanlah peristiwa yang mustahil
untuk terjadi, pada dasarnya hanya masalah keseimbangan gaya saja. Sudah
umum di ketahui bahwa benda selalu jatuh menuju pusat bumi karena
adanya gravitasi yang bekerja pada setiap benda. Tetapi, terdapat juga
gaya ke atas yang secara vektor berlawanan arah dengan gaya gravitasi
ini. Kedua gaya inilah yang berusaha direkayasa untuk selanjutnya
hasilnya dapat membuat pesawat dapat terbang. Jika gaya ke atas yang
bekerja pada benda lebih besar dari pada tarikan gravitasinya, maka
benda tersebut dapat terangkat dari tanah, demikian juga sebaliknya.
Terdapat empat gaya mendasar yang bekerja pada benda, yaitu:
- Tarikan
- Dorongan
- Gaya angkat
- Gaya berat (gravitasi)
Dalam hukum newton
yang pertama dapat disimpulkan bahwa benda cendrung untuk tetap diam
atau bergerak dengan kecepatan konstan kecuali jika ada pengaruh (gaya)
dari luar yang bekerja padanya. Kecendrungan ini terjadi disebabkan oleh
adanya keseimbangan gaya yang bekerja pada benda tersebut. Jika tarikan
yang bekerja pada benda sama besar dengan dorongannya, maka benda tidak
akan mengalami perubahan ditinjau dari pergerakan horisontalnya.
Begitupun yang terjadi jika geya berat pada benda sama besar dengan gaya
angkatnya, maka untuk arah vertikal benda juga tidak mengalami
perubahan. Artinya bahwa, jika keseimbangan ini terganggu akan
mengakibatkan terjadinya perubahan pada benda, bisa horisontal maupun
vertikal.
Menurut
Newton, dalam hukum keduanya dinyatakan bahwa benda dengan massa
tertentu yang mendapat pengaruh gaya maka benda tersebut akan mengalami
percepatan. Implikasi dari hukum ini adalah untuk kasus pesawat terbang,
kita dapat membuatnya terangkat dari tanah dengan memberikan gaya
angkat untuk pesawat tersebut, gaya angkat ini harus lebih besar dari
gaya yang disebabkan oleh tarikan gravitasi. Penjelasan tentang gaya
angkat ini akan lebih jelas jika kita menggunakan prinsip bernoulli dan
hukum ketiga Newton.
Dalam
prinsip bernoulli kita bisa menemukan bahwa fluida yang mengalir lebih
cepat akan menyebabkan penurunan tekanan pada fluida tersebut. Pada
model moncong pesawat terbang, sengaja di desain agar ketika udara
manabrak moncong tersebut akan menyebabkan aliran udara yang melalui
bagian atas pesawat lebih cepat dari pada yang melewati bagian bawah
sayap pesawat terbang.
Seperti
yang telah dinyatakan oleh bernoulli, perbedaan kecepatan ini
selanjutnya mengakibatkan tekanan udara pada bagian bawah sayap akan
lebih besar daripada tekanan dari bagian atas sayap pesawat terbang.
Perbedaan tekanan inilah yang menghasilkan gaya angkat pada pesawat
terbang.
Sebuah pesawat memerlukan gaya angkat atau lift yang
dibutuhkan untuk terbang. Lift dihasilkan oleh permukaan suatu sayap
(wing) yang berbentuk aerofoil.Gaya angkat terjadi karena adanya aliran
udara yang melewati bagian atas dan bagian bawah di sekitar aerofoil.
Pada saat terbang, aliran udara yang melewati bagian atas aerofoil akan
memiliki kecepatan yang lebih besar daripada kecepatan aliran udara yang
melewati bagian bawah dari aerofoil. Maka, pada permukaan bawah
aerofoil akan memiliki tekanan yang lebih besar daripada permukaan di
atas. Perbedaan tekanan pada bagian atas dan bawah inilah yang
menyebabkan terjadinya gaya angkat atau lift pada sayap pesawat. Oleh
karena tekanan berpindah dari daerah yang bertekanan besar menuju ke
daerah yang bertekanan kecil, maka tekanan pada bagian bawah aerofoil
akan bergerak menuju bagian atas aerofoil sehingga tercipta gaya angkat
pada sayap pesawat. Gaya angkat inilah yang membuat pesawat dapat
terbang dan melayang bebas di udara.
Mesin Pendorong
Mesin Pendorong
Untuk bergerak ke depan (baik di darat maupun di udara), pesawat
memerlukan daya dorong yang di hasilkan oleh tenaga penggerak atau yang
biasa disebut dengan mesin (engine). Daya dorong yang nantinya
dihasilkan oleh engine ini biasa di sebut dengan thrust.
Terdapat beberapa jenis engine dari pesawat, di antaranya :
- Piston Engine
- Turbojet Engine
- Turboporop Engine
- Turbofan Engine
- Turboshaft Engine
Piston Engine
Piston engine atau biasa disebut dengan mesin torak, merupakan
mesin yang menggunakan piston (torak) sebagai tenaga penggerak. Piston
yang bergerak naik turun dihubungkan dengan crankshaft melalui
connecting rod untuk memutar propeller atau baling-baling. Piston dapat
bergerak naik turun karena adanya pembakaran antara campuran udara
dengan bahan bakar (fuel) di dalam ruang bakar (combustion chamber).
Pembakaran di dalam combustion chamber menghasilkan expansion gas panas
yang dapat menggerakkan piston bergerak naik turun.
Pesawat
yang menggunakan mesin piston umumnya menggunakan propeller sebagai
tenaga pendorong untuk menghasulkan thrust. Bentuk penampang dari
propeller itu sendiri sama seperti sayap, yaitu juga berbentuk aerofoil.
Sehingga pada saat propeller berputar maka akan menghasilkan gaya
dorong atau thrust sehingga pesawat dapat bergerak ke depan. Pesawat
dengan mesin piston ini merupakan jenis pesawat ringan atau biasa
disebut dengan light aircraft. Pesawat ini mempunyai daya jelajah yang
kecil dan ketinggian terbang yang tidak terlalu tinggi. Pada dasarnya,
prinsip kerja dari semua engine pesawat sama. Yaitu memanfaatkan energi
pembakaran antara campuran bahan bakar dengan udara yang menghasilkan
expansion gas yang terjadi di dalam ruang bakar cc (combustion chamber).
Turbojet Engine
Dinamakan turbojet engine karena mesin ini menggunakan turbin
dalam membangkitkan tenaga, dan jet yang artinya semburan/pancaran.
Yaitu semburan hasil pembakaran di dalam cc keluar menuju turbin dan
memutar turbin, lalu turbin memutar compressor dan menggerakkan komponen
engine lainnya.
Turboprop Engine
Prinsip kerja dari Turboprop engine sama dengan proses kerja dari
turbojet engine. Yang membedakannya adalah terdapat propeller pada
engine ini. Propeller terhubung dengan turbin dan compressor melalui
shaft.
Turbofan Engine
Sama dengan turboprop, prinsip kerja turbofan sama dengan
turbojet engine. Perbedaannya adalah pada turbofan engine terdapat fan
di depan compressor. Fan berfungsi untuk menghisap udara masuk ke dalam
compressor.
Turboshaft Engine
Prinsip kerja dari turboshaft engine juga hampir sama deng an
turbojet engine. Engine ini di gunakan pada helikopter. Pada turboshaft
engine, terdapat shaft yang terhubung dengan turbin. Shaft ini
menghubungkan ke main rotor atau baling-baling pada helikopter. Rotor
pada helikopter mempunyai penampang berbentuk airfoil.
Bidang Kendali (Flight Control Surface)
Untuk
menggerakkan pesawat (berbelok, menukik, dan rolling atau berbalik),
seorang pilot memerlukan bidang kendali atau control surface .
Primary control surface
Primary control surface atau bidang kendali utama adalah bidang
kendali pesawat yang dapat mengatur pergerakan pesawat pada saat
terbang di udara. Aileron, elevator, dan rudder merupakan bidang kendali
utama pada pesawat.
- Aileron terletak pada sayap, digunakan pesawat pada saat melakukan rolling (berbalik) di udara dan pergerakannya berada pada sumbu longitudinal pesawat, aileron dikendalikan dengan menggunakan stick control yang berada pada cockpit.
- Elevator terletak pada bagian ekor (empenage) atau bagian horizontal stabilizer, digunakan pesawat untuk melakukan piching (mengangguk) dan pergerakannya pada sumbu lateral pesawat, elevator di kendalikan dengan menggunakan stick control yang berada di ruangan cockpit.
- Rudder terletak di pada bagian ekor tepatnya di bagian vertical stabilizer, di gunakan pesawat untuk melakukan yawing (berbelok) diudara dan pergerakannya pada sumbu vertical pesawat, rudder di kendalikan dengan menggunakan rudder pedal yang terletak pada ruang cockpit.
.png)
