Aero Dina Mika
Transcript of Aero Dina Mika
BAB I
PENDAHULUAN
Pendahuluan Indonesia sudah pernah mempunyai industri penerbangan yang
ukurannya cukup besar. Aerodinamika sebagai ilmu yang mempelajari pengaruh aliran udara
terhadap benda kerja yang bergerak menembus udara tersebut, merupakan ilmu pendukung
yang sangat menentukan keberhasilan industri diatas.
Kegiatan-kegiatan penelitian yang berhubungan dengan rancang bangun pesawat
terbang dan alat-alat Bantu serta mesin penggeraknya, menjadi bahan studi banyak perguruan
tinggi di Indonesia. Tetapi, begitu krisis moneter yang berkepanjangan terjadi, industri
penerbangan yang tadinya begitu semarak, secara cepat menyurut untuk kemudian stagnan
pada batas terendahnya. Ilmu aerodinamika-pun mulai jarang dibicarakan diperguruan tinggi,
karena dianggap kurang menjamin lapangan kerja bagi para lulusan yang mengambil
spesialisasi ilmu tersebut.
Sementara itu, penggunaan aerodinamika sebagai ilmu terapan, sebenarnya masih
banyak yang belum termanfaatkan penuh. Sebagai Negara kepulauan yang sangat besar,
Indonesia masih harus mengandalakan sistem transportasi udara untuk menghubungkan
pulau-pulau yang tersebar diarea yang sangat luas. Dunia transportasi udara, masih akan
membutuhkan para lulusan perguruan tinggi yang memahami segi terapan (aplikasi) dari ilmu
aerodinamika diatas. Selain itu pengembangan sistem transportasi darat dan laut semakin
membutuhkan penjabaran aerodinamika sebagai ilmu terapan yang dapat dimanfaatkan
secara nyata. Berikut ini akan disampaikan aplikasi aerodinamika dalam berbagai bidang
penelitian yang sampai saat ini blm termanfaatkan dengan optimal.
BAB II
ISI
A. Pengertian
Aerodinamika diambil dari kata Aero dan Dinamika yang bisa diartikan udara dan
perubahan gerak dan bisa juga ditarik sebuah pengertian yaitu suatu perubahangerak dari
suatu benda akibat dari hambatan udara ketika benda tersebut melaju dengan kencang.
Benda yang dimaksud diatas dapat berupa kendaran bermotor (mobil,truk,bis maupun
motor) yang sangat terkait hubungannya dengan perkembangan aerodinamika sekarang
ini. Adapun hal-hal yang berkaitan dengan aerodinamika adalah kecepatan kendaraan dan
hambatan udara ketika kendaraan itu melaju.
Aerodinamika berasal dari dua buah kata yaitu aero yang berarti bagian dari udara
atau ilmu keudaraan dan dinamika yang berarti cabang ilmu alam yang menyelidiki
benda-benda bergerak serta gaya yang menyebabkan gerakan gerakan tersebut. Aero
berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara, dan Dinamika yang diartikan kekuatan
atau tenaga. Jadi Aerodinamika dapat diartikan sebagai ilmu pengetahuan mengenai
akibat-akibat yang ditimbulkan udara atau gas-gas lain yang bergerak.
Pada tahun 1810 Sir George Canley berpendapat bahwa udara dipaksa meniup
berlawanan dengan arah gerak dari sayap dalam udara atau fluida tersebut. Kemudian
pada tahun 1871 Pranoim Wenham merencanakan airfoil yang melengkung seperti
bentuk dari sayap burung. Juga pada tahun ini Wenham yang pertama-tama membuat
terowongan angina yang digerakkan dengan tenaga uap. Penyelidikan airfoil ini
dilanjutkan oleh Wreight bersaudara dengan mengadakan percobaan-percobaan kurang
lebih 150 buah air foil disamping melengkapi alat-alat kemudi untuk mengemudikan
pesawat yang sedang terbang.dalam penyelidikan Iaanc Newton telah menemukan gaya-
gaya udara yang melalui benda yang bergerak yaitu gaya angkat (lift dan hambatan/drag).
Pada tahun 1902-1907 N Wilhelm Kutti (jerman), N.E. Janhowaki (rusia), Frederiek
W. Launohoster (Inggris) menemukan teori bagaimana terjadinya gaya angkat (lift) pada
airfoil.
Dalam Aerodinamika dikenal beberapa gaya yang bekerja pada sebuah benda dan
lebih spesifik lagi pada mobil seperti dikemukakan oleh Djoeli Satrijo(1999;53).
“Tahanan Aerodinamika, gaya angkat aerodinamik , dan momen angguk aerodinamik
memiliki pengaruh yang bermakna pada unjuk kendaraan pada kecepatan sedang dan
tinggi.
Peningkatan penekanan pada penghematan bahan bakar dan pada penghematan energi
telah memacu keterkaitan baru dalam memperbaiki unjuk kerja aero dinamika pada jalan
raya”. Aerodinamika hanya berlaku pada kendaraan-kendaraan yang mencapai kecepatan
diatas 80 km/ jam saja, seperti yang diterapkan pada mobil sedan, formula 1, moto gp.
Untuk kendaraan-kendaraan yang kecepatannya dibawah 80 km/ jam aerodinamis tidak
begitu diperhatikan, seperti pada mobil-mobil keluarga, mobil land rover dan sejenisnya.
Pada kendaraan yang mempunyai kecepatan diatas 80 km/jam faktor aerodinamis
digunakan untuk mengoptimalkan kecepatannya disamping unjuk performa mesin juga
berpengaruh.
Dengan penemuan-penemuan pada tahun-tahun di atas jelaslah bahwa
aerodinamika merupakan ilmu yang masih baru, dan bukanlah suatu pengetahuan yang
abstrak seperti ilmu pasti dan mekanik karena hingga kini penyelidikan-penyelidikan
masih terus dilakukan.
Aerodinamika sebenarnya tidak lain dari pada suatu yang mempelajari atau
menyelidiki sifat-sifat udara,reaksi-reaksi dan akibat-akibat yang timbul dari gerakan
udara terhadap benda yang dilalui oleh udara atau gerakan benda-benda di dalam udara
tersebut. Jadi aerodinamika berarti pula pengetahuan atau penyelidikan mengenai
gerakan-gerakan benda di dalam udara dimana pengertian ini sangat erat hubungannya
denganilmu penerbangan.
Adapun factor-faktor yang mempengaruhi Aerodinamika:
Temperature (suhu udara)
Tekanan udara
Kecepatan udara
Kerapatan / kepadatan udara
B. Ilmu Yang Mempelajari Tentang Aerodinamika
1. Hukum Newton I
Mengatakan bahwa benda yang diam akan tetap diam sedangkan benda yang
bergerak akan tetap bergerak dalam garis lurus dan kecepatan yang tetapkecuali
suatu sebab dari luar yaitu gaya yang memaksanya merubah keadaan tersebut
Hukum ini menyatakan bahwa jika resultan gaya (jumlah vektor dari semua
gaya yang bekerja pada benda) bernilai nol, maka kecepatan benda tersebut konstan.
Dirumuskan secara matematis menjadi:
Artinya :
Sebuah benda yang sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang
tidak nol bekerja padanya.
Sebuah benda yang sedang bergerak, tidak akan berubah kecepatannya kecuali ada
resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
Hukum pertama newton adalah penjelasan kembali dari hukum inersia yang
sudah pernah dideskripsikan oleh Galileo. Dalam bukunya Newton memberikan
penghargaan pada Galileo untuk hukum ini. Aristoteles berpendapat bahwa setiap
benda memilik tempat asal di alam semesta: benda berat seperti batu akan berada di
atas tanah dan benda ringan seperti asap berada di langit.
Bintang-bintang akan tetap berada di surga. Ia mengira bahwa sebuah benda
sedang berada pada kondisi alamiahnya jika tidak bergerak, dan untuk satu benda
bergerak pada garis lurus dengan kecepatan konstan diperlukan sesuatu dari luar
benda tersebut yang terus mendorongnya, kalau tidak benda tersebut akan berhenti
bergerak. Tetapi Galileo menyadari bahwa gaya diperlukan untuk mengubah
kecepatan benda tersebut (percepatan), tapi untuk mempertahankan kecepatan tidak
diperlukan gaya. Sama dengan hukum pertama Newton : Tanpa gaya berarti tidak ada
percepatan, maka benda berada pada kecepatan konstan.
2. Hukum Newton II
Mengatakan bahwa perubahan banyaknya gerakan berbanding langsung
dengan gaya yang bekerja dan menurut garis kerja gaya tersebut. Selanjutnya
Hukum Newton II mengatakan bahwa benda yang bergerak akan mendapat
perlambatan.
Hukum kedua menyatakan bahwa total gaya pada sebuah partikel sama dengan
banyaknya perubahan momentum linier p terhadap waktu :
Karena hukumnya hanya berlaku untuk sistem dengan massa konstan, variabel
massa (sebuah konstan) dapat dikeluarkan dari operator diferensial dengan
menggunakan aturan diferensiasi. Maka,
Dengan F adalah total gaya yang bekerja, m adalah massa benda, dan a adalah
percepatan benda. Maka total gaya yang bekerja pada suatu benda menghasilkan
percepatan yang berbanding lurus.
Massa yang bertambah atau berkurang dari suatu sistem akan mengakibatkan
perubahan dalam momentum. Perubahan momentum ini bukanlah akibat dari gaya.
Untuk menghitung sistem dengan massa yang bisa berubah-ubah, diperlukan
persamaan yang berbeda.
Sesuai dengan hukum pertama, turunan momentum terhadap waktu tidak nol
ketika terjadi perubahan arah, walaupun tidak terjadi perubahan besaran. Contohnya
adalah gerak melingkar beraturan. Hubungan ini juga secara tidak langsung
menyatakan kekekalan momentum: Ketika resultan gaya yang bekerja pada benda
nol, momentum benda tersebut konstan. Setiap perubahan gaya berbanding lurus
dengan perubahan momentum tiap satuan waktu.
Hukum kedua ini perlu perubahan jika relativitas khusus diperhitungkan,
karena dalam kecepatan sangat tinggi hasil kali massa dengan kecepatan tidak
mendekati momentum sebenarnya.
3. Hukum Newton III
Mengatakan bahwa aksi sama besar dan berlawanan arah dengan reaksi.
Artinya gaya yang dilaksanakan oleh dua benda terhadap sesamanya sama besar dan
berlawanan arahnya.
Benda apapun yang menekan atau menarik benda lain mengalami tekanan atau
tarikan yang sama dari benda yang ditekan atau ditarik. Kalau anda menekan sebuah
batu dengan jari anda, jari anda juga ditekan oleh batu. Jika seekor kuda menarik
sebuah batu dengan menggunakan tali, maka kuda tersebut juga "tertarik" ke arah
batu: untuk tali yang digunakan, juga akan menarik sang kuda ke arah batu sebesar ia
menarik sang batu ke arah kuda.
Hukum ketiga ini menjelaskan bahwa semua gaya adalah interaksi antara
benda-benda yang berbeda, maka tidak ada gaya yang bekerja hanya pada satu benda.
Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B, benda B secara bersamaan akan
mengerjakan gaya dengan besar yang sama pada benda A dan kedua gaya segaris.
Seperti yang ditunjukan di diagram, para peluncur es (Ice skater) memberikan gaya
satu sama lain dengan besar yang sama, tapi arah yang berlawanan. Walaupun gaya
yang diberikan sama, percepatan yang terjadi tidak sama. Peluncur yang massanya
lebih kecil akan mendapat percepatan yang lebih besar karena hukum kedua Newton.
Dua gaya yang bekerja pada hukum ketiga ini adalah gaya yang bertipe sama.
Misalnya antara roda dengan jalan sama-sama memberikan gaya gesek.
Secara sederhananya, sebuah gaya selalu bekerja pada sepasang benda, dan
tidak pernah hanya pada sebuah benda. Jadi untuk setiap gaya selalu memiliki dua
ujung. Setiap ujung gaya ini sama kecuali arahnya yang berlawanan. Atau sebuah
ujung gaya adalah cerminan dari ujung lainnya.
Secara matematis, hukum ketiga ini berupa persamaan vektor satu dimensi,
yang bisa dituliskan sebagai berikut. Asumsikan benda A dan benda B memberikan
gaya terhadap satu sama lain.
Dengan
Fa,b adalah gaya-gaya yang bekerja pada A oleh B, dan
Fb,a adalah gaya-gaya yang bekerja pada B oleh A.
Newton menggunakan hukum ketiga untuk menurunkan hukum kekekalan
momentum, namun dengan pengamatan yang lebih dalam, kekekalan momentum
adalah ide yang lebih mendasar (diturunkan melalui teorema Noether dari relativitas
Galileo dibandingkan hukum ketiga, dan tetap berlaku pada kasus yang membuat
hukum ketiga newton seakan-akan tidak berlaku. Misalnya ketika medan gaya
memiliki momentum, dan dalam mekanika kuantum.
C. Gaya-Gaya Yang Bekerja Pada Mobil Yang Bergerak (Kecepatan 80km/Jam)
Dari gambar diatas dapat dilihat gaya –gaya hambat yang bekerja pada mobil seperti:
a. Gaya lift up.
Yaitu gaya angkat keatas pada mobil sebagai akibat pengaruh dari:
1. Speed.
2. Bentuk sirip.
3. Stream line.
4. Aerodinamika desain.
b. Down Force.
Yaitu gaya tekan kebawah pada mobil akibat pengaruh dari:
1. Konstruksi chasis
2. Desain konstruksi mobil
3. Penempatan beban pada mobil
4. Penambahan aksesories pada mobil
5. Bentuk telapak(kembangan ban)
6. Penempatan titik berat
7. Bobot berat dan bobot penumpang
8. Penempatan spoiler (front spoiler dan rear spoiler)
c. Gaya Turbulen.
Gaya yang terjadi dibagian belakang mobil yang berupa hembusan angin dari depan
membentuk pusaran angin dibagian belakang mobil.
d. Gaya gesek kulit.
Disebabkan oleh gaya geser yang timbul pada permukaan –permukaan luar kendaraan
melalui aliran udara.
e. Ground Clearance.
Yaitu gaya yang bekerja dibagian bawah mobil yang berpengaruh juga pada lift up.
D. Aerodinamika Dalam Dunia Otomotif.
Dalam dunia otomotif, aerodinamika merupakan ilmu terapan dalam:
1. Analisa Hambatan Gerak
Target untuk membuat produk-produk otomotif lebih hemat bahan baker adalah
dengan mengurangi hambatan aerodinamika yang terjadi, baik karena factor
bentuknya, maupun memperlancar aliran udara disekitar roda, sehingga tidak menjadi
beban baru.
Rancangan berbagai bentuk alat-alat Bantu seperti spoiler; wind cheater dan pengarah
aliran dibawah bodi merupakan objek-objek penelitian, mengingat bahwa produk-
produk kendaraan bermotor yang ada sekarang sebagaian besar adalah rancangan
pabrik-pabrik pembuatnya di luar negeri.
2. Stabilitas Gerakan.
Kenyamanan dan keamanan gerak produk otomotif serta kemudahan dalam
pengendaliannya, membutuhkan stabilitas yang tinggi. Untuk itu pengaruh daya lekat
kendaraan dijalan maupun tingkat kestabilan yang mantab, merupakan factor
penentunya. Selain itu kendaraan-kendaraan besar seperti pengangkut container yang
berlalu lalang di jalan-jalan raya dengan kecepatan tinggi, harus mulai difikirkan
dilengkapi dengan berbagai luasan tambahan untuk mengurangi besarnya gelombang
yang ditinggalkan kendaraan tersebut, agar tidak membahayakan kendaraan lain yang
disalip maupun yang berjalan dibelakangnya.
3. Sistem Pendingin Mesin
Posisi radiator dan rancangannya yang memudahkan aliran udara pendingin
menembus melaluinya, akan menjamin umur kendaraan yang lebih tinggi. Rancangan
kisi-kisi dibagian depan kendaraan bermotor yang memungkinkan aliran udara lebih
bebas mencapai luasan-luasan radiator yang memerlukan terjadinya pemindahan
panas dari luasan-luasan tersebut, sekarang menjadi penting, terutama dengan
terjadinya global warming.
Rancangan grill dibagian depan kendaraan bermotor yang tadinya hanyalah sabagai
sarana penarik (unsur keindahan), sekarang mulai difikirkan sebagai penyempurna
system pendinginan mesin.
4. Gas Buang
Arah pembuangan dari gas buang yang cepat menjauh dari kendaraan yang
memproduksinya, akan mengamankan penumpang dari keracunan gas tersebut. Posisi
dari fan untuk pendingin udara dalam kabin, harus cukup terpisah dari daerah pipa-
pipa buang, sehingga apabila terjadi kebocoran ada pipa-pipa tersebut kabin
penumpang tidak terkontaminasi.
5. Proses Pembakaran (Combustion)
Pembakaran yang sempurna mungkin terjadi apabila piston dan kepala silinder dapat
menimbulkan turbulensi tinggi, sehingga pembakaran sempurna dapat terjadi,
walaupun pada kecepatan rendah. Ini menyangkit emisi gas buang yang semakin lama
semakin menjadi syarat keramahan produk otomotif terhadap lingkungan hidup.
E. Aerodinamika Lingkungan Hidup (Environmental Aerodynamics)
Sebagai Negara yang berada di daerah khatulistiwa dengan keterikan sinar matahari
yang optimal, gerakan udara dalam bentuk angin sangat berpengaruh terhadap.
1. Semua system transportasi, baik darat laut maupun udara, sehingga mempengaruhi
rancang bangun jalur-jalur pacu bandara udara; dermaga-dermaga pelabuhan laut
serta jalan-jalan raya kecepatan tinggi (high way).
Sifat-sifat angin lokal yang terjadi karena adanya perubahan tekanan udara setempat
sebagai akibat dari pemanasan oleh matahari, menyebabkan terjadinya angin-angin
rebut setempat (gust) yang dapat mengacaukan lalu lintas udara maupun laut.
Memodelkan terjadinya turbulensi local adalah kegiatan penelitian yang saat ini
banyak dilaksanakan dengan memanfaatkan CFD. Model komputasi ini perlu
ratifikasi lewat ujicoba di terowongan angin, guna menentukan tingkat turbulensi
yang dapat timbul setempat.
2. Sistem fentilasi kota, agar penduduk yang menghuni kota tersebut tidak mudah sesak
nafas, dan gas-gas buang kendaraan yang melalui jalan-jalan dikota tidak
terakumulasi di luasan-luasan tertentu. Selain itu, rancangan kompleks industri dan
konstruksi cerobong asapnya-pun harus diperhitungkan terhadap propagasi gas
buangnya, agar dengan cepat dapat menyebar dengan aman tanpa memberikan efek
negative kepada penghuni perumahan di sekitar kompleks tersebut. Penempatan
papan reklame maupun bangunan pencakar langit, tidak boleh mengakibatkan sistem
fentilasi udara kota tidak terganggu.
Untuk memperoleh bukti factual secara eksperimentasi di laboratorium, model
bangunan dan tata letaknya yang merupakan duplikasi kondisi fisik nyata, dianalisa di
terowongan angin, guna mengetahui kemungkinan terjadinya aliran-aliran udara yang
tidak langsung terurai, tetapi terkumulasi di daerah-daerah yang terkungkung
(terbatasi bangunan-bangunan maupun luasan yang dapat menjadi blockade aliran
yang lewat).
Harus pula diingat bahwa perubahan arah angin yang terjadi di Indonesia setiap
bulannya dapat merubah kondisi aliran udara setempat, dari lancer menjadi tidak
lancer dan sebaliknya.
Visualisasi aliran di terowongan angin dengan menggunakan asap akan dapat
memberikan gambaran fisik nyata perubahan yang terjadi untuk tempat-tempat
terisolasi setiap enam bulannya. Walaupun fungsi pepohonan sebagai penyedia
oksigen bebas disiang hari sangat dibutuhkan, tetapi apabila penyebaran dari
oksigennya yang terjadi disiang hari tidak optimal, maka fungsi jalur-jalur hijaupun
kurang efektif. Dengan uji coba di terowongan angin, penyempurnaan tata letak jalur
hijau serta pengaruh penyebaran oksigennya dapat lebih dioptimalkan.
3. Pengaruh pasang surut air laut dan gerak aliran udara akan menjadi factor penentu
pada perancangan kota dekat pantai.
Kemungkinan terjadinya pasang air laut yang dapat mengganggu kenyamanan kota
pantai, juga merupakan akibat dari fluktuasi tekanan udara akibat radiasi matahari
yang cukup trik itu.
Imbas dari global warming akan berpengaruh terhadap aliran udara yang melalui
daerah-daerah tertentu, serta kemungkinan menimbulkan angin-angin rebut setempat
sudah harus diperhitungkan lebih rinci.
F. Kegiatan Penelitian Aerodinamika
Pada industri penerbangan, terowongan angina (wind tunnel) selalu dimanfaatkan
untuk menganalisa rancangan-rancangan bentuk benda-benda terbang, seperti pesawat
terbang; peluru kendali serta roket.
Pada industri otomotif, penelitian tentang hambatan gerak; stabilitas kendaraan;
system pendinginan mesin serta keamanan gerak kendaraan pada roda-rodanya
merupakan obyek penelitian yang perlu memanfaatkan terowongan angin secara detail.
Penggunaan terowongan angina dalam bidang lingkungan hidup adalah untuk:
1. Rancang bangun kompleks industri yang tidak membahayakan lingkungan hidup di
sekitarnya.
2. Rancangan konstruksi jalan raya kecepatan tinggi yang tidak menyebabkan terjadinya
angina-angin silang yang memotong arus lalu lintas, dan dapat menyebabkan
terjadinya kecelakaan bagi para pengguna jalan.
3. Rancangan penempatan lampu-lampu lalu lintas yang tidak berakibat terjadinya
akumulasi gas buang kendaraan-kendaraan yang melaluinya di tempat-tempat
tertentu.
4. Analisa lokasi dari luasan-luasan penghalang aliran udara, seperti papan reklame;
bangunan yang saling rapat satu dengan lainnya serta pencakar langit yang saling
menghalangi, perlu dievaluasi dengan model diterowongan angina, agar fentilasi
udara yang terjadi kemudian tidak membahayakan ataupun mengurangi kenyamanan
penghuni yang tinggal di areal tersebut.
5. Rancang bangun wind turbin dan efektifitasnya untuk menyerap energi aliran udara
yang melaluinya perlu dilaksanakan dengan bantuan terowongan angin, agar
kecepatan kerja optimal untuk rancangan kerja tertentu dapat tercapai.
Ini membuktikan bahwa terowongan angin yang sampai saat ini masih terbatas
penggunaannya untuk industri penerbangan saja, sesungguhnya masih belum
termanfaatkan penuh. Tuntutan dunia otomotif yang hemat bahan bakar; lingkungan
hidup yang ramah dan bebas polusi serta sumber energi terbarukan adalah pengguna-
pengguna jasa terowongan angin yang jauh lebih besar jumlahnya.
G. Penerapan Aerodinamika Pada Kehidupan Sehari-Hari
1. Aerodinamika Pesawat Terbang
Pada prinsipnya, pada saat pesawat mengudara, terdapat 4 gaya utama yang
bekerja pada pesawat, yakni gaya dorong (thrust T), hambat (drag D), angkat (lift L),
dan berat pesawat (weight W). Pada saat pesawat sedang menjelajah (cruise) pada
kecepatan dan ketinggian konstan, ke-4 gaya tersebut berada dalam kesetimbangan: T
= D dan L = W. Sedangkan pada saat pesawat take off dan landing, terjadi akselerasi
dan deselerasi yang dapat dijelaskan menggunakan Hukum II Newton (total gaya
adalah sama dengan massa dikalikan dengan percepatan). Pada saat take off, pesawat
mengalami akselerasi dalam arah horizontal dan vertikal. Pada saat ini, L harus lebih
besar dari W, demikian juga T lebih besar dari D. Dengan demikian diperlukan daya
mesin yang besar pada saat take off. Gagal take off bisa disebabkan karena kurangnya
daya mesin (karena berbagai hal: kerusakan mekanik, human error, gangguan
eksternal, dsb), ataupun gangguan sistem pada pesawat.
Dibalik Terbangnya Sebuah Pesawat
Sebagian besar pesawat komersial saat ini menggunakan mesin turbofan.
Turbofan berasal dari dua kata, yakni turbin dan fan. Komponan fan merupakan
pembeda antara mesin ini dengan turbojet. Pada mesin turbojet, udara luar dikompresi
oleh kompresor hingga mencapai tekanan tinggi. Selanjutnya udara bertekanan tinggi
tersebut masuk ke dalam ruang bakar untuk dicampurkan dengan bahan bakar (avtur).
Pembakaran udara bahan bakar tersebut akan meningkatkan temperatur dan tekanan
fluida kerja. Fluida bertekanan tinggi ini selanjutnya dilewatkan melalui turbin dan
keluar pada nosel dengan kecepatan sangat tinggi. Perbedaan kecepatan udara masuk
dan fluida keluar dari mesin mencitpakan gaya dorong T (Hukum III Newton: Aksi
dan Reaksi).
Gaya dorong T ini dimanfaatkan untuk bergerak dalam arah horizontal dan
sebagian diubah oleh sayap pesawat menjadi gaya angkat L. Fan pada mesin turbofan
berfungsi memberikan tambahan laju udara yang memasuki mesin melalui bypass air.
Udara segar ini akan bertemu dengan campuran udara bahan bakar yang telah terbakar
di ujung luar mesin. Salah satu keuntungan penggunaan turbofan adalah dia mampu
meredam kebisingan suara pada turbojet.
Namun karena turbofan memiliki susunan komponen yang relative kompleks,
maka mesin jenis ini sangat rentan terhadap gangguan FOD (Foreign Object Damage)
dan pembentukan es di dalam mesin. Masuknya FOD (seperti burung) ke dalam
mesin bisa menyebabkan kejadian fatal pada pesawat.
Sayap: Mengubah T menjadi L
Hingga saat ini, setidaknya ada 3 penjelasan yang diterima untuk fenomena
munculnya gaya angkat pada sayap: prinsip Bernoulli, Hukum III Newton, dan efek
Coanda. Sayap pesawat memiliki kontur potongan melintang yang unik: airfoil. Pada
airfoil, permukaan atas sedikit melengkung membentuk kurva cembung, sedangkan
permukaan bawah relatif datar. Bila sekelompok udara mengenai kontur airfoil ini,
maka ada kemungkinan bahwa udara bagian atas akan memiliki kecepatan lebih
tinggi dari bagian bawah: hal ini disebabkan karena udara bagian atas harus melewati
jarak yang lebih panjang (permukaan atas airfoil adalah cembung) dibandingkan
udara bagian bawah.
Prinsip Bernoulli menyatakan bahwa semakin tinggi kecepatan fluida (untuk
ketinggian yang relatif sama), maka tekanannya akan mengecil. Dengan demikian
akan terjadi perbedaan tekanan antara udara bagian bawah dan atas sayap: hal inilah
yang mencipakan gaya angkat L. Penjelasan dengan prinsip Bernoulli ini masih
menuai pro kontra; namun penjelasan ini pulalah yang digunakan Boeing untuk
menjelaskan prinsip gaya angkat. Penjelasan menggunakan Hukum III Newton
menekankan pada prinsip perubahan momentum manakala udara dibelokkan oleh
bagian bawah sayap pesawat. Dari prinsip aksi reaksi, muncul gaya pada bagian
bawah sayap yang besarnya sama dengan gaya yang diberikan sayap untuk
membelokkan udara.
Sedangkan penjelasan menggunakan efek Coanda menekankan pada beloknya
kontur udara yang mengalir di bagian atas sayap. Bagian atas sayap pesawat yang
cembung memaksa udara untuk mengikuti kontur tersebut. Pembelokan kontur udara
tersebut dimungkinkan karena adanya daerah tekanan rendah pada bagian atas sayap
pesawat (atau dengan penjelasan lain: pembelokan kontur udara tersebut menciptakan
daerah tekanan rendah). Perbedaan tekanan tersebut menciptakan perbedaan gaya
yang menimbulkan gaya angkat L.
Meski belum ada konsensus resmi mengenai mekanisme yang paling akurat
untuk menjelaskan munculnya fenomena gaya angkat, yang jelas sayap pesawat
berhasil mengubah sebagian gaya dorong T mesin menjadi gaya angkat L.
Kontrol Gerak Pesawat
Pesawat terbang memiliki kemampuan bergerak dalam tiga sumbu, yakni
pitch, roll, dan yaw. Gerak naik turunnya hidung pesawat dikontrol oleh elevator,
gerak naik turunnya sayap pesawat dikontrol oleh aileron, sedangkan gerak berbelok
dalam bidang horizontal dikontrol oleh rudder yang berada di sirip (fin) pesawat.
Selain itu, dibagian belakang sayap juga terdapat flap yang berfungsi membantu
meningkatkan gaya angkat pada saat take off maupun mengurangi gaya angkat pada
saat landing (air brake). Pada saat menjelajah (cruise) flap ini akan masuk ke dalam
sayap untuk mengurangi gaya hambat D pesawat.
Kecelakaan pesawat pada saat take off
Sebagian besar kecelakaan pesawat pada saat take off terjadi karena kegagalan
fungsi mesin yang muncul karena berbagai sebab. Kegagalan fungsi mesin tersebut
bisa disebabkan karena kerusakan pada komponen mesin itu sendiri, kerusakan pada
daerah di dekat mesin yang berimbas pada mesin, kebocoran dan terbakarnya tanki
bahan bakar, ataupun kerusakan sistem kontrol pesawat, ataupun human error. Di
bawah ini akan diberikan gambaran kasus kecelakaan pesawat pada saat take off.
2. Roket
Roket merupakan wahana dirgantara yang dapat digunakan pada berbagai misi
yang dikehendaki, diantaranya adalah untuk kepentingan ilmiah dan pertahanan
wilayah. Roket terdiri dari berbagai sistem yang menyertainya antara lain nose cone,
sistem muatan, sirip dan motor roket.
Geometri roket atmosfer secara umum dibagi dalam 4 bagian :
Hidung (Nose)
Bagian paling depan yang biasanya diisi hulu ledak muatan ilmiah atau peralatan
indera/kendali
Tabung silindris (cylinder)
Badan utama roket yang biasanya diisi bahan bakar dan peralatan bakarnya
Ekor (tail)
Bagian paling belakang berisi saluran sumber pembakaran (nozzle) mekanisme
pengendalian
Sirip (fin/stabilizer)
Alat kendali aerodinamik, yang berfungsi sebagai pemberi kemudi maupun
kestabilan
Bentuk Nose Cone Roket
a. Ogival
Tangent Ogive
HAACK Series
Von Carman Ogive
Secant Ogive
b. Parabolik
c. Kerucut
Conic
Biconic
d. Eliptical
Ada tiga jenis bentuk ekor roket
a. Kerucut konvergen
b. Kerucut divergen (flares)
c. Parabolik konvergen
3. MOBIL
Aerodinamika berkaitan dengan motorsport. Meski aerodinamika di mobil reli
tidak terlalu signifikan, pemasangan perangkat seperti ini tidak sembarangan. Semua
ada hitungan dan fungsinya. Apalagi hal ini juga diatur oleh Badan Otomotif
Internasional FIA lewat peraturannya yang ketat. Memang diakui aerodinamika pada
mobil reli tidak sepenting seperti di mobil-mobil balap Grand Prix. Apalagi bentuk
mobil reli yang sekarang mengikuti bentuk mobil aslinya yang diproduksi secara
masal. Tidak seperti mobil F1 atau yang lainnya. Tapi bukan berarti mobil reli
mangabaikan masalah aerodinamika.
Body shell dan aerodinamika mobil-mobil WRC (WRCar) yang digunakan saat
ini sangat berbeda dengan WRCar era 1908-an dan 1990-an. Hal itu disebabkan
peraturan FIA yang mengatur segi bobot kendaraan dan dimensi spoiler yang boleh
dipakai telah berubah. Selain juga disebabkan pemahaman orang akan fungsi
aerodinamika pada WRCar telah meningkat seiring kemajuan teknologi. Artinya,
semakin kencang laju mobil, maka mobil membutuhkan dukungan aerodinamika yang
baik dan tepat.
Bentuk bumper yang baik dengan tingkat aerodinamika yang tepat bisa
membantu mendinginkan radiator dan intercooler. Selain itu membantu memotong
(bypass) angina yang melewati ruang mesin. Volume udara dan kecepatan udara yang
masuk dari depan dapat berfungsi mendinginkan intercooler. Wakhasil, intercooler
yang dipasang bias berukuran lebih besar. Ada lagi perangkat yang terdapat di dekat
bumper, yaitu air conduct, yang letaknya di bagian bawah bumper. Perangkat ini
membantu mendinginkan system rem sehingga suhunya tetap terjaga. Meski rem
berkali-kali digunakan dalam keadaan kecepatan tinggi, sistemnya dapat bekerja
dengan baik.
Untuk mendapatkan area pendinginan yang lebih luas untuk mesin, fog lamp
yang dipasang di bumper harus berukuran kecil. Bentuk rumah fog lamp pun
hemispherical jarena terbukti membantu tingkat aerodinamika mobil. Bahan dasar
pembuatan bumper terbuat dari flexible soft carbon. Bahkan ini anti pecah dan tidak
gampang mengalami perubahan bentuk jika mobil bertabrakan.
Dalam dunia balap mobil seperti formula 1 aerodinamika memegang peranan
penting karena mobil ini melaju dengan sangat kencang melawan angin. Oleh karena
itu semua eleman pakar ahli selalu menganggap ilmu mekanika fluida sangat penting
untuk dikaji dan terus dikembangkan untuk kepentingan pengetahuan, bisnis, dan
estetika. Bumper yang digunakan pada WRCar lebar-lebar. Fungsinya untuk
menyesuaikan lebar kendaraan sehingga hambatan udara yang ditimbulkan oleh
bagian depan dapat diminimalisasi. Biasanya untuk mengetahui baik tidaknya cara
kerja bumper, mobil harus melalui pangujian di wind tunnel (terowongan angina)
sehingga diketahui kecepatan aerodinamika yang dibutuhkan. Bahan dasar pembuatan
bumper terbuat dari flexible soft carbon. Bahkan ini anti pecah dan tidak gampang
mengalami perubahan bentuk jika mobil bertabrakan. Dulu sebelum bahan ini
digunakan, bumper WRCar terbuat dari karet. Setelah bagian depan, modifikasi batu
dilakukan untuk bagian belakang.
Biasanya modifikasi belakang dilakukan untuk menyeimbangkan
aerodinamika didepan. Umumnya yang paling diperhatikan di bagian belakang adalah
rear deck spoiler. Bentuk bagian ini selalu berubah-ubah sesuai regulasi FIA. Regulasi
yang berlaku saat ini mengharuskan pamakaian rear deck spoiler yang lebih kecil.
Agar bias menyesuaikan dengan regulasi baru tersebut, sejumlah mobil WRC
mengandalkan jumlah wing. Dari hasil penambahan itu, down force bagian belakang
mobil semakin mencengkram. Tapi ada juga yang menambhakan vertical rectifying
plate (plat vertical pada wing belakang). Ini bertujuan untuk meningkatkan stabilitas
kendaraan pada kecepatan menengah di tikungan saat kendaraan melakukan sliding.
Dengan alat ini, mobil tidak akan out saat menmikung dengan kecepat tinggi
Aerodinamika mobil formula1 pada mobil balap dengan sebutan jet darat ini
aerodinamika memegang peranan penting, maka tidak mengherankan bila desain bodi
mobil F1 ini memiliki hidung lancip dan badannya dipenuhi lekukan sedemikian rupa
serta memiliki semacam sayap di ujung belakang bodi mobil hal itu dimaksudkan agar
udara bisa mengalir dengan lancar saat mobil ini melaju dan juga aliran udara ini
dimanfaatkan untuk menambah daya tekan mobil ke jalan atau istilahnya downforce
yang cukup sehingga tidak mudah terlempar keluar lintasan saat melalui tikungan
dengan kecepatan tinggi.
Untuk aerodinamika mobil umum, ilmu aerodinamika dimanfaatkan untuk
mendesain mobil agar menghasilkan bentuk yang memiliki hambatan udara
seminimal mungkin sehingga berujung pada pemakaian bahan bakar yang lebih irit.
Memang pengaruhnya sih tidak begitu besar untuk mobil yang digunakan harian tapi
dengan desain bodi mobil yang aerodinamis maka bila dilihat dari kacamata seni
maka desain mobil yang aerodinamis ini akan lebih futuristik dan bernilai artistik
tinggi dibanding mobil dengan desain bodi yang kaku.
Sehingga akan lebih menarik jika dipandang mata hal inilah yang menarik
konsumen untuk memilikinya akibatnya bisa mendongkrak penjualan maka ujung-
ujungnya mendatangkan keuntungan bagi perusahaan juga. Dan desain bodi mobil-
mobil sekarang mayoritas sudah aerodinamis terutama mobil keluaran terbaru yang
bergenre sport dan memiliki segmen pasar yang dituju kaum muda. Sebab kaum muda
akan bangga pada mobil miliknya yang keren dan dengan unsur bodi yang
aerodinamislah keinginan itu bisa dipenuhi.
BAB IIIPENUTUP
KESIMPULAN1. Pengertian Aerodinamika
Aerodinamika merupakan ilmu alam yang menyelidiki benda-benda bergerak serta
gaya yang menyebabkan gerakan-gerakan tersebut.
2. Hukum-Hukum yang Mendasari Aerodinamika:
Hukum Newton I
Mengatakan bahwa benda yang diam akan tetap diam sedangkan benda yang
bergerak akan tetap bergerak dalam garis lurus dan kecepatan yang tetapkecuali
suatu sebab dari luar yaitu gaya yang memaksanya merubah keadaan tersebut
Hukum Newton II
Mengatakan bahwa perubahan banyaknya gerakan berbanding langsung dengan
gaya yang bekerja dan menurut garis kerja gaya tersebut. Selanjutnya Hukum
Newton II mengatakan bahwa benda yang bergerak akan mendapat perlambatan.
Hukum Newton III
Mengatakan bahwa aksi sama besar dan berlawanan arah dengan reaksi. Artinya gaya yang dilaksanakan oleh dua benda terhadap sesamanya sama besar dan berlawanan arahnya
3. Gaya-Gaya Yang Bekerja Pada Mobil Yang Bergerak (Kecepatan 80km/Jam)
a. Gaya lift up.
b. Down Force.
c. Gaya Turbulen.
d. Gaya gesek kulit.
e. Ground Clearance.
REFERENSI
Arismunandar Wiranto. 2000. Pengantar Turbin Gas dan Propulsi. Jakarta: Dirjen Dikti
Depdiknas.
O’Brien Robert. 1986. Mesin. Jakarta : Tira Pustaka.
Peterson Roger Tory. 1983. Burung. Jakarta : Tira Pustaka.
Stever H. Guyford & Haggaerty James J. 1986. Penerbangan. Jakarta : Tira Pustaka.
http://www.blog-nuzil.com/2012/10/gaya-aerodinamika-pada-mobil.html