Physics on Airplane

Prinsip Pesawat Terbang 

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:

1. Tarikan
2. Dorongan
3. Gaya angkat
4. 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
 

      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 :

1. Piston Engine
2. Turbojet Engine
3. Turboporop Engine
4. Turbofan Engine
5. 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.

sumber : http://nizzarcollectio.blogspot.com/2013/09/prinsip-kerja-pesawat.html