PRINSIP FISIKA PADA SAYAP PESAWAT

Forex Trading: A Beginner's Guide the cheapest car insurance cost of car insurance best car insurance quotes insurance auto insurance quotes car get car insurance quotes online car insurance agent instant car insurance quote car insurance websites direct car insurance insure a car motor car insurance quote cheap car insurance online quotes for car insurance car insurers commercial car insurance motor insurance quote car insurance quotes online get a quote online international health insurance compare car insurance quotes insurance for car compare car insurance car insurance buy life insurance online compare auto insurance international medical insurance general car insurance cheap motor insurance low car insurance car insurance comparison company car insurance budget car insurance private health insurance online quote car insurance cheap motor car insurance car insurance for new drivers cheap car insurance quotes online online car insurance quotes get car insurance quotes car insurance quotes comparison motor car insurance car insurance quotes car insurance cheap comprehensive car insurance best auto insurance short term health insurance motor insurance cheap online car insurance online motor insurance quotes car insurance california buycarinsurance online vehicle insurance free car insurance quotes landlord insurance health insurance for children motorbike insurance monthly car insurance car insurance usa car insurance reviews car insurance renewal quotes vehicle insurance health insurance rates term life insurance quotes vehicle insurance quotes car insurance compare motor vehicle insurance best car insurance motor insurance online quote car insurance online quote life insurance online supplemental health insurance best car insurance rates car insurance discounts motor vehicle insurance quotes auto insurance cheap travel insurance bike insurance travel medical insurance buy car insurance online online motor insurance travel insurance quote get a quote for car insurance health insurance agent car insurance companies cheap car insurance companies travel insurance annual travel insurance commercial vehicle insurance permanent life insurance medical insurance quotes online car insurance cheap car insurance quotes car insurance online quote insurance online level term life insurance health insurance comparison how much is car insurance travel health insurance pet health insurance quotes on cars health ins travel insurance uk quote for car insurance get insurance quote online disability insurance quote temporary health insurance temporary insurance rental car insurance cheap health insurance auto insurance compare third party car insurance buy health insurance auto insurance quotes cheap insurance companies best term life insurance personal health insurance online quote insurance car insurance premium health insurance policies quotes for cars whole life insurance credit insurance cheap van insurance cheap term life insurance cheap motorcycle insurance compare life insurance car insurance cover health insurance motorcycle insurance short term car insurance health insurance coverage insurance qoute cheap life insurance house insurance quote car insurance uk health insurance companies cigna health insurance cheap insurance cheap car insurance uk compare health insurance car insurance for young drivers short term insurance online health insurance caravan insurance life insurance comparison direct insurance health insurance plans motor insurance online car insurance estimator accident insurance home insurance quotes nj car insurance new car insurance private medical insurance home insurance car insurance brokers car insurance rates commercial insurance health insurance quotes motor insurance companies which car insurance car quotes online online auto insurance flood insurance cheap auto insurance quotes car insurance agencies business health insurance term life insurance truck insurance professional indemnity insurance life insurance car insurance policy long term care insurance drive insurance buy insurance car ins motorcycle insurance quote critical illness insurance term insurance student health insurance home insurance comparison insurance rates insurance cover holiday insurance insurance sites online vehicle insurance quotes company website home insurance rates compare insurance buy insurance online affordable medical insurance car insurance coverage product liability insurance home contents insurance buy life insurance renters insurance group health insurance family health insurance motor insurance quote online mortgage insurance best home insurance personal insurance medical insurance property insurance life insurance agent group insurance aetna health insurance cheap medical insurance liability insurance rental insurance life insurance policy group life insurance general liability insurance insurance quotes online all car insurance companies best health insurance insurance plans life insurance for seniors van insurance website quote universal life insurance building insurance co insurance insurance car car insurance prices disability insurance insurance vehicle cheap vehicle insurance senior life insurance medical insurance plans insurance health house insurance life insurance quotes car quotes cheap home insurance the cheapest car insurance cost of car insurance best car insurance quotes insurance auto insurance quotes car get car insurance quotes online car insurance agent instant car insurance quote car insurance websites direct car insurance insure a car motor car insurance quote cheap car insurance online quotes for car insurance car insurers commercial car insurance motor insurance quote car insurance quotes online get a quote online international health insurance compare car insurance quotes insurance for car compare car insurance car insurance buy life insurance online compare auto insurance international medical insurance general car insurance cheap motor insurance low car insurance car insurance comparison company car insurance budget car insurance private health insurance online quote car insurance cheap motor car insurance car insurance for new drivers cheap car insurance quotes online online car insurance quotes get car insurance quotes car insurance quotes comparison motor car insurance car insurance quotes car insurance cheap comprehensive car insurance best auto insurance short term health insurance motor insurance cheap online car insurance online motor insurance quotes car insurance california buycarinsurance online vehicle insurance free car insurance quotes landlord insurance health insurance for children motorbike insurance monthly car insurance car insurance usa car insurance reviews car insurance renewal quotes vehicle insurance health insurance rates term life insurance quotes vehicle insurance quotes car insurance compare motor vehicle insurance best car insurance motor insurance online quote car insurance online quote life insurance online supplemental health insurance best car insurance rates car insurance discounts motor vehicle insurance quotes auto insurance cheap travel insurance bike insurance travel medical insurance buy car insurance online online motor insurance travel insurance quote get a quote for car insurance health insurance agent car insurance companies cheap car insurance companies travel insurance annual travel insurance commercial vehicle insurance permanent life insurance medical insurance quotes online car insurance cheap car insurance quotes car insurance online quote insurance online level term life insurance health insurance comparison how much is car insurance travel health insurance pet health insurance quotes on cars health ins travel insurance uk quote for car insurance get insurance quote online disability insurance quote temporary health insurance temporary insurance rental car insurance cheap health insurance auto insurance compare third party car insurance buy health insurance auto insurance quotes cheap insurance companies best term life insurance personal health insurance online quote insurance car insurance premium health insurance policies quotes for cars whole life insurance credit insurance cheap van insurance cheap term life insurance cheap motorcycle insurance compare life insurance car insurance cover health insurance motorcycle insurance short term car insurance health insurance coverage insurance qoute cheap life insurance house insurance quote car insurance uk health insurance companies cigna health insurance cheap insurance cheap car insurance uk compare health insurance car insurance for young drivers short term insurance online health insurance caravan insurance life insurance comparison direct insurance health insurance plans motor insurance online car insurance estimator accident insurance home insurance quotes nj car insurance new car insurance private medical insurance home insurance car insurance brokers car insurance rates commercial insurance health insurance quotes motor insurance companies which car insurance car quotes online online auto insurance flood insurance cheap auto insurance quotes car insurance agencies business health insurance term life insurance truck insurance professional indemnity insurance life insurance car insurance policy long term care insurance drive insurance buy insurance car ins motorcycle insurance quote critical illness insurance term insurance student health insurance home insurance comparison insurance rates insurance cover holiday insurance insurance sites online vehicle insurance quotes company website home insurance rates compare insurance buy insurance online affordable medical insurance car insurance coverage product liability insurance home contents insurance buy life insurance renters insurance group health insurance family health insurance motor insurance quote online mortgage insurance best home insurance personal insurance medical insurance property insurance life insurance agent group insurance aetna health insurance cheap medical insurance liability insurance rental insurance life insurance policy group life insurance general liability insurance insurance quotes online all car insurance companies best health insurance insurance plans life insurance for seniors van insurance website quote universal life insurance building insurance co insurance insurance car car insurance prices disability insurance insurance vehicle cheap vehicle insurance senior life insurance medical insurance plans insurance health house insurance life insurance quotes car quotes cheap home insurance insurance home insurance ins 19 seguros sin barreras insurance i ins ostey insurance humana b humana a seguro estrella insurance seguro united insurance seguro univista seguros univista insran seguro workers compensation humana r paga menos insurance humana s villacis insurance cuenta conmigo insurance ayuda hispana insurance progressive seguro carro seguros state farm insurance imax insurance state farm seguro stefan insurance freeway seguros rl jones insurance san luis az fiesta auto insurance santa rosa ca insuremytesla seguro state farm dulcinea insurance e max insurance insurance amigos tripoley insurance seguro sr22 insurance europe manos insurance seguro liberty mutual hernández insurance internacional insurance fidelity living stem farm insurance texas ins dppo seguro nationwide seguro bristol west aspan insurance seguro progressive apple ins allianz international autocillin auto insurance adira autocillin insurance110 broker axa autocillin adira zurich adira insurance sinarmas insurance

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :

Pernah memperhatikan pesawat terbang atau menumpanginya? Penulis yakin kebanyakan dari kita pernah melakukan paling tidak salah satu dari hal tersebut, baik itu terkait “pesawat terbang” yang seperti gambar berikut ini (maksudnya pesawat kertas):

ataupun yang berikut ini, Boeing 777-300ER terbaru milik Garuda Indonesia:

Di sini penulis akan memfokuskan pembahasan prinsip-prinsip fisika untuk tipe pesawat yang terakhir (ya iyalah… masa ya iya dong…). Pesawat ini jauh lebih besar, jauh lebih serius, dan seolah telah memperkecil dunia sejak pertama kali diluncurkan oleh Wright bersaudara pada tahun 1903 silam. Sejak peluncuran “mesin terbang” pertama di dunia saat itu, sudah ribuan “burung besi” dibuat dan diterbangkan di seluruh penjuru dunia. Hal ini tentunya sering menimbulkan rasa takjub bagi orang-orang yang memperhatikannya.

Robert L. Wolke, seorang profesor kimia yang juga penulis terkenal, telah menulis sebuah buku berjudul What Einstein Told His Barber: More Scientific Answers to Everyday Questions (dalam bahasa Indonesia berjudul Kalau Einstein Lagi Cukuran, Ngobrolin Apa Ya? Lebih Banyak Penjelasan Ilmiah untuk Peristiwa Sehari-hari). Dalam buku tersebut salahsatunya diulas tentang mekanisme terbangnya pesawat. Di dalam tulisannya ia mengakui, “I looked up in utter dis-belief at the four-hundred-ton monster that had just wafted me across the Atlantic Ocean at an altitude of more than five miles (eight kms) above Earth’s surface.”

Terkadang memang sulit bagi kita membayangkan bagaimana bisa sebuah bongkahan logam seberat empat ratus ton membawa kita terbang di udara selama berjam-jam pada ketinggian rata-rata 10 kilometer. Namun, jelas-jelas itu bisa terjadi, dan, ia terjadi tiap hari. Jadi kita tidak perlu bingung, segera akan dijelaskan bagaimana hal itu bisa terjadi.

Dari buku yang sama itu, penulis mengutip penjelasan yang akan disampaikan dalam tulisan ini. Pertama-tama, mari kita ingat-ingat sedikit, di pelajaran sekolah sudah banyak dibahas mengenai prinsip-prinsip fisika di balik terbangnya pesawat. Masalahnya, seringkali, kalau bukan selalu, para pelajar diarahkan untuk mempercayai begitu saja bahwa pesawat dapat terbang hanya karena sebuah prinsip yang dikenal dengan nama Prinsip Bernoulli. Prinsip ini, seperti sudah jelas dari namanya, dirumuskan oleh seorang matematikawan Swiss bernama Daniel Bernoulli (1700-1782), yang merumuskan konsep dinamika fluida dalam persamaan berikut:

$p_1 + \frac{1}{2} \rho v_1^2 + \rho g h_1 = p_2 + \frac{1}{2} \rho v_2^2 + \rho g h_2$

Bagi yang tidak familiar dengan fisika, jangan langsung mual. Ketiga suku pada masing-masing ruas persamaan ini hanya merunutkan tekanan (p) yang diberikan si fluida, energi gerak fluida per satuan volume ( $\rho v^2$ ), dan energi potensial fluida per satuan volume (ρgh) pada dua buah titik yang berbeda (dinyatakan oleh indeks 1 dan 2).

Fakta alam yang ingin ditunjukkan oleh persamaan Bernoulli ini adalah, bahwa 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. Kejadian ini mirip seperti seorang pelari, yang lebih sulit untuk mendorong orang di sampingnya daripada ketika ia berjalan normal.

Baca Juga

Cukupkah Prinsip Bernoulli saja?

Lantas, apa hubungannya dengan pesawat terbang? Menurut orang-orang yang sudah puas dengan prinsip Bernoulli sebagai satu-satunya mekanisme di balik kemampuan pesawat terbang, sayap pesawat dirancang sedemikian rupa dengan bagian atas yang lebih melengkung dari bagian bawah (kenyataannya memang begitu). Dengan rancangan sayap semacam itu, menurut mereka, ketika udara melalui sayap pesawat, udara yang melintas di bagian atas akan melintas lebih jauh. Oleh karena waktu tempuh udara di atas sayap dan di bawah sayap sama (asumsi waktu transit sama), kecepatan udara diatas sayap lebih besar, yang berarti, tekanan di atas sayap lebih kecil daripada di bawah. Adanya perbedaan tekanan menyebabkan adanya gaya tekan udara, yang totalnya mengarah ke atas. Hal inilah yang diklaim menjadi sebab utama pesawat dapat terbang.

Penampang sayap pesawat dan diagram aliran angin di sekeliling sayap pesawat (gambar dari Boeing, Inc.)

Sebenarnya teori tersebut hampir semuanya benar, kecuali untuk satu hal: asumsi waktu transit sama hampir tidak berlaku pada kenyataan sebenarnya. Tidak ada alasan penting bagi udara yang terpecah ke atas dan ke bawah sayap untuk kembali bertemu dalam waktu bersamaan. Dengan demikian, meskipun mungkin aliran udara di bagian atas sayap memang mengalir lebih cepat daripada di bawah sayap, perbedaan kecepatan yang ada tidak akan mampu untuk mengangkat pesawat ketika hanya prinsip Bernoulli yang diperhitungkan. Supaya perbedaan kecepatan itu bisa cukup besar sesuai prinsip Bernoulli, sayap pesawat harus dibuat sedemikian melengkung layaknya punggung paus! Namun, sayap yang seperti itu justru akan lebih membebani pesawat lagi sehingga akan jauh lebih sulit untuk sekadar mengangkat pesawat.

Prinsip apa lagi, dong?

Lalu, kalau bukan hanya karena Prinsip Bernoulli, lantas apa faktor utama yang menyebabkan pesawat bisa terbang? Sekarang serahkan tampuk penjelasan kepada Isaac Newton (1642-1727). Newton, sebagaimana banyak orang ketahui, terkenal terutama atas ketiga hukumnya mengenai gerak, dan juga karena hukum gravitasi-nya Newton (soalnya Einstein teori gravitasi yang lain). Ketiga hukum Newton ini amat berguna karena dapat diaplikasikan pada hampir semua kondisi di alam semesta, selama benda yang ditinjau tidak terlalu ringan (lebih ringan dari sebuah elektron) atau tidak bergerak terlalu cepat (mendekati kecepatan cahaya). Lalu, bagaimana hukum Newton diaplikasikan pada sayap pesawat terbang?

Sabar dulu… Begini… Rancangan sayap yang telah disebutkan pada penjelasan prinsip Bernoulli, selain membuat aliran udara yang sedikit lebih cepat di bagian atas sayap daripada di bagian bawah, ternyata juga menghembuskan udara yang dibelahnya ke arah bawah. Kok bisa? Ini semua bermula 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 nama Efek Coandă, merujuk kepada ahli aerodinamika Henri-Marie Coandă (1885-1972). Contoh efek Coandă dalam kehidupan sehari-hari dapat kita lihat pada aliran air yang berbelok di sekitar lengkungan kepala sendok (kita bisa coba juga pada permukaan gelas).

Contoh efek Coandă.

Sekarang bayangkan udara yang mengalir di atas dan di bawah sayap pesawat. Sayap pesawat membelah aliran udara menjadi ke atas dan ke bawah, dan sesuai dengan efek Coandă, udara yang mengalir di sayap pesawat akan mengikuti bentuk lekukan sayap tersebut. Disinilah kuncinya: Bentuk sayap yang sedemikian rupa membuat udara yang mengalir di atas ‘diarahkan’ sehingga secara umum lebih banyak udara yang dihembuskan ke arah bawah. Dari fakta ini, sesuai hukum 3 Newton, dengan adanya udara yang dihembuskan ke bawah oleh sayap, udara di bawah pesawat akan ‘balas mendorong’ pesawat. Nah! “Balasan” inilah yang menjadi gaya angkat pesawat!

α adalah “angle of attack” dari pesawat.

Ah, ada satu faktor lagi. Jika kita lihat penampang melintang sayap pesawat, akan kita dapati bidang sayap pesawat tidaklah sejajar dengan tubuh pesawat, tetapi agak miring di bagian depan (yang disebut sebagai angle of attack) dengan sudut sekitar 4 derajat untuk pesawat-pesawat kecil. Dengan bentuk seperti ini, udara yang dilintasi pesawat akan sedikit ‘tertahan’ di bagian bawah sayap, yang akhirnya mendorong sayap ke atas. Efek serupa dapat kita jumpai jika kita merentangkan tangan keluar kaca jendela mobil yang melaju, dan menaikkan sisi yang menghadap arah angin sedikit. Akan ada dorongan yang cukup kuat ke atas. Prinsip-prinsip inilah, dengan sedikit kontribusi prinsip Bernoulli, yang menjadi faktor utama di balik terbangnya sebuah pesawat.

(disadur dari buku Kalau Einstein Lagi Cukuran, Ngobrolin Apa Ya? Lebih Banyak Penjelasan Ilmiah untuk Peristiwa Sehari-hari, halaman 19-21 dengan banyak perubahan)

Penulis:
Gianluigi Grimaldi Maliyar, mahasiswa Tohoku University, Jepang.
Kontak: gian.gmaliyar@gmail.com

Sumber: http://majalah1000guru.net