Mengapa Pesawat Bisa Terbang?

Penerbangan yang dilakukan manusia telah menjadi fakta tentang perkembangan teknologi modern. Pada saat ini, ada ribuan pesawat yang merambah langit di atas kita. Bayangkan berapa banyak aktivitas penerbangan di seluruh dunia, ditambah yang lepas landas antar negara. Pejalaran fisika sederhana tentang angin dan penerbangan dapat dipelajari untuk mengetahui mengapa pesawat bisa melayang, serta cara-cara di mana kita memanfaatkannya untuk mencapai penerbangan. Kita sering melihat sekilas pesawat di langit tanpa pemahaman yang lebih detail dari prinsip-prinsip yang terlibat.

Bagaimana mesin-mesin berat bisa terbang ke udara? Untuk menjawab pertanyaan itu, kita perlu mempelajari tentang mekanika fluida.

Fisikawan mengklasifikasikan cairan dan gas sebagai benda cair, didasarkan pada bagaimana keduanya mengalir. Meskipun udara dan air mungkin tampak seperti zat yang sangat berbeda, tapi keduanya sesuai dengan set yang sama dalam hubungannya dalam ilmu matematika. Bahkan, tes aerodinamis dasar kadang-kadang dilakukan di bawah air. Untuk membuatnya lebih sederhana, seekor ikan salmon pada dasarnya terbang melalui laut, dan burung bangau berenang melalui udara.

Inti dari masalah ini adalah ini: Bahkan langit yang tampak cerah sebenarnya tidak kosong. Atmosfer kita adalah lapisan cairan yang besar, dan aplikasi yang tepat dalam ilmu fisika yang memungkinkan manusia untuk melintasinya.

Dasar-Dasar Cara Kerja Pesawat Terbang

Dorongan dan Tarikan
Dasar utama dari pesawat terbang adalah dorongan dan tarikan. Kita menjatuhkan batu ke laut dan batu akan tenggelam ke dalam. Lemparlah batu dari sisi gunung dan akan menurun juga. Tentu, kapal baja bisa mengapung dan pesawat terbang yang sangat berat bisa terbang, tetapi untuk mencapai penerbangan, Anda harus memanfaatkan empat dasar gaya aerodinamika: gaya angkat, berat, dorongan dan tarikan. Anda dapat menganggapnya sebagai empat lengan yang memegang pesawat di udara, masing-masing mendorong dari arah yang berbeda.

Pertama, tentang dorongan dan tarikan. Dorongan, baik yang disebabkan oleh baling-baling atau mesin jet, adalah gaya aerodinamika yang mendorong atau menarik pesawat ke depan melalui udara. Gaya aerodinamis yang berlawanan adalah tarikan, atau gesekan yang menahan gerak suatu benda yang bergerak melalui cairan (atau bergerak dalam cairan bergerak, seperti yang terjadi ketika Anda bermain layang-layang).

Jika Anda mengeluarkan tangan dari jendela mobil saat bergerak, Anda akan mengalami demonstrasi yang sangat sederhana dari tarikan. Jumlah tarikan yang dibuat tangan Anda tergantung pada beberapa faktor, seperti ukuran tangan, kecepatan mobil dan kepadatan udara. Jika mobil memperlambat, Anda akan merasakan bahwa hambatan di tangan Anda menurun.

Sebuah pesawat jet penumpang selalu memasukkan roda setelah lepas landas untuk alasan yang sama: untuk mengurangi tarikan. Pilot ingin membuat tarikan dengan efek sekecil mungkin. Jumlah tarikan yang dihasilkan oleh roda pendaratan jet begitu besar sehingga pada kecepatan tinggi akan berpengaruh besar terhadap pesawat.

Saat penerbangan berlangsung, dorongan harus sama atau lebih besar dari tarikan. Jika, jumlah tarikan lebih besar dari jumlah dorongan, pesawat akan melambat. Jika dorongan meningkat sehingga lebih besar dari tarikan, pesawat akan semakin cepat.

Berat dan Gaya Angkat
Setiap objek di bumi memiliki berat, hasil dari gravitasi dan massa. Sebuah pesawat pesawat penumpang Boeing 747-8 misalnya, memiliki berat lepas landas maksimum 487,5 ton, itulah kekuatan berat pesawat yang ditarik ke arah Bumi.

Kekuatan yang berlawanan dengan berat adalah gaya angkat, yang menahan pesawat di atas udara. Teknologi ini dicapai melalui penggunaan sayap, juga dikenal sebagai airfoil. Seperti tarikan, gaya angkat hanya dapat diaplikasikan di cairan bergerak. Tidak masalah jika objek diam dan cairan bergerak (seperti layang-layang), atau jika cairan tersebut diam dan objek bergerak melaluinya. Yang benar-benar penting adalah perbedaan relatif dalam kecepatan antara objek dan cairan.

Adapun mekanisme yang sebenarnya dari gaya angkat, gaya terjadi ketika cairan yang bergerak dibelokkan oleh benda padat. Sayap membagi aliran udara dalam dua arah: ke atas sayap dan di sepanjang bagian bawah sayap.

Sayap dibentuk dengan kemiringan tertentu sehingga udara yang bergerak di atasnya lebih cepat dari udara yang bergerak di bawahnya. Ketika udara bergerak mengalir di atas sebuah objek dan menemukan sebuah kendala (seperti benjolan atau peningkatan mendadak dalam sudut sayap), jalurnya akan menyempit dan mempercepat aliran karena semua molekul bergerak lebih cepat. Setelah melewati rintangan, jalur kembali melebar dan aliran melambat lagi. Jika Anda pernah menekan selang air yang mengalir, itulah prinsip yang digunakan dalam sayap pesawat. Dengan menekan selang, Anda mempersempit jalan aliran air, yang juga mempercepat molekul, sehingga aliran air lebih kencang. Setelah itu lepaskan tekanan dan aliran air kembali ke keadaan semula.

Ketika kecepatan udara meningkat, tekanannya turun. Jadi udara yang lebih cepat bergerak di atas sayap tekanannya lebih kecil daripada udara lambat yang bergerak di bawah sayap tapi tekanannya tinggi. Hasilnya adalah dorongan ke atas atau gaya angkat. Dalam bidang dinamika fluida, hal ini dikenal sebagai prinsip Bernoulli.

Bagikan Artikel ini