Your SlideShare is downloading. ×
Makalah fisika pesawat
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×

Introducing the official SlideShare app

Stunning, full-screen experience for iPhone and Android

Text the download link to your phone

Standard text messaging rates apply

Makalah fisika pesawat

13,903
views

Published on

Published in: Education

3 Comments
3 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total Views
13,903
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
465
Comments
3
Likes
3
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. LAPORAN PROJECT FISIKA TEKNIK TEMA : PESAWAT Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika Teknik Yang di bina oleh Bapak Sujito, S.T., M.T. Oleh: 1. Ahmad Khakim (110533406962) 2. Qoimatul Adilah (110533406982) 3. Aulia Rahmah (110533406967) ―The Learning University‖PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK INFORMATIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS NEGERI MALANG 2011
  • 2. A. Pengertian Pesawat Pesawat atau Pesawat Udara adalah setiap alat yang dapat terbang diatmosfer karena daya angkat reaksi udara. Sedangkan Pesawat terbang adalah pesawat udara yang lebih berat dari udara bersayap tetap dan dapat terbang dengan tenaganya sendiri. Menurut definisi FAA (Badan Penerbangan Amerika Serikat) di FAR (Federal Aviation Regulation) saat ini yang juga diadopsi oleh Indonesian CASR (Civil Aviation Safety Regulation), Definisi aircraft adalah sebuah perangkat yang digunakan atau dimaksudkan untuk digunakan dalam penerbangan. Kategori aircraft untuk sertifikasi penerbangnya dalam hal ini adalah airplane, rotorcraft, lighter-than-air, powered lift, dan glider. Part 1 tersebut juga mendefinisikan airplane/ pesawat terbang sebagai: digerakkan mesin, sayap tetap yang lebih berat dari udara, dalam penerbangannya ditahan oleh reaksi dinamis dari udara yang berlawanan arah dengan sayapnya.
  • 3. B. Prinsip Kerja Pesawat Prinsip dasar dari cara pesawat terbang untuk mengudara sama untuk semua pesawat, baik pesawat capung maupun pesawat super jumbo seperti Airbus A380, yang mempengaruhi pesawat untuk terbang adalah gaya - gaya aerodinamis yang mengenainya yaitu, gaya angkat (lift), gaya hambat (drag), gaya berat (grafitasi), dan gaya dorong (trust). Thrust, adalah gaya dorong, yang dihasilkan oleh mesin (powerplant)/baling-baling. Gaya ini kebalikan dari gaya tahan (drag). Sebagai aturan umum, thrust beraksi paralel dengan sumbu longitudinal. Tapi sebenarnya hal ini tidak selalu terjadi, seperti yang akan dijelaskan kemudian. Drag, adalah gaya ke belakang, menarik mundur, dan disebabkan oleh gangguan aliran udara oleh sayap, fuselage, dan objek-objek lain. Drag kebalikan dari thrust, dan beraksi kebelakang paralel dengan arah angin relatif (relative wind). Weight, gaya berat adalah kombinasi berat dari muatan pesawat itu sendiri, awak pesawat, bahan bakar, dan kargo atau bagasi. Weight menarik pesawat ke bawah karena gaya gravitasi. Weight melawan lift (gaya angkat) dan beraksi secara vertikal ke bawah melalui center of gravity dari pesawat. Lift, (gaya angkat) melawan gaya dari weight, dan dihasilkan oleh efek dinamis dari udara yang beraksi di sayap, dan beraksi tegak lurus pada arah penerbangan melalui center of lift dari sayap.
  • 4. Gaya dorong pesawat kedepan didapat dari baling-baling yang berputar pada ujung pesawat (lihat gambar). Sedangkan gaya hambat merupakan pergesekan pesawat udara dengan angin. Karena pesawat udara mempunyai massa, maka gaya grafitasi akan membawa pesawat kebawah, untuk itulah gaya angkat diperlukan. Gaya angkat dihasilkan dari sayap pesawat udara. Sayap pesawat udara ini yang memegang peranan kunci untuk mengkat badan pesawat. Penampang sayap ini biasanya disebut "aerofoil" Selama penerbangan udara mengalir ke atas dan bawah sayap. Udara yang megalir diatas sayap lebih cepat dari udara yang mengalir dibawah sayap, sehingga tekanan udara diatas pesawat lebih rendah. Disaat yang bersamaan udara dibawah sayap dibelokan kebawah, sehingga terjadi gaya angkat (udara yang terdorong kebawah akan mendorong sayap keatas- gaya aksi reaksi). Gaya dorong terhadap sayap dan tekanan udara yang rendah diatas sayapinilah yang di butuhkan untuk pesawat terbang di udara. Terdapat beberapa faktoryang menyebabkan pesawat dapat terbang, diantaranya : 1. Sayap Sebuah pesawat memerlukan gaya angkat atau lift yang di butuhkan untuk terbang. Lift dihasilkan oleh permukaan suatu sayap (wing) yang berbentuk airfoil.
  • 5. Bentuk penampang airfoil pada suatu sayap pesawat terbang: Gaya angkat terjadi karena adanya aliran udara yang melewatibagian atas dan bagian bawah di sekitar airfoil. Pada saat terbang, aliranudara yang melewati bagian atas airfoil akan memiliki kecepatan yanglebih besar daripada kecepatan aliran udara yang melewati bagian bawahdari airfoil. Maka, pada permukaan bawah airfoil akan memiliki tekananyang lebih besar daripada permukaan di atas. Perbedaan tekanan padabagian atas dan bawah inilah yang menyebabkan terjadinya gaya angkatatau lift pada sayap pesawat. Oleh karena tekanan berpindah dari daerahyang bertekanan besar menuju ke daerah yang bertekanan kecil, makatekanan pada bagian bawah airfoil akan bergerak menuju bagian atasairfoil sehingga tercipta gaya angkat pada sayap pesawat. Gaya angkatinilah yang membuat pesawat dapat terbang dan melayang bebas di udara.
  • 6. 2. Powerplant (Tenaga Penggerak) Untuk bergerak ke depan (baik di darat maupun di udara), pesawat memerlukan daya dorong yang di hasilkan oleh tenaga penggerak atau yang biasa di sebut dengan mesin (engine). Daya dorong yang nantinya di hasilkan oleh engine ini biasa di sebut dengan thrust. Terdapat beberapa jenis engine dari pesawat, diantaranya : a. Piston Engine b. Turbojet Engine c. Turboporop Engine d. Turbofan Engine e. Turboshaft Engine
  • 7. C. Jenis-jenis Ada beberapa jenis pesawat, diantaranya:  Jenis Pesawat Berdasarkan Desain 1. Balon udara: 2. Kapal udara: 3. Pesawat Bersayap Tetap a. Pesawat bersayap satu/tunggal:
  • 8. c. Pesawat bersayap delta:d. Pesawat bersayap lipat:
  • 9. e. Pesawat bersayap terbang/flying wing:f. Pesawat bersayap dua:
  • 10. g. Pesawat bersayap tiga:4. Pesawat sayap berputar a. Helikopter:
  • 11. b. Autogiro: Berdasarkan propulsi 1. Pesawat terbang layang (Glider):
  • 12. 2. Pesawat bermesin piston:3. Pesawat bermesin turbo propeler:
  • 13. 4. Pesawat bermesin turbojet:5. Pesawat bermesin turbofan:
  • 14. 6. Pesawat bermesin ramjet: Berdasarkan penggunaan 1. Pesawat eksperimental:
  • 15. 2. Pesawat penumpang sipil:3. Pesawat angkut:
  • 16. 4. Pesawat militer:Jenis-jenis mesin pesawat terbangPesawat bisa terbang karena ada gaya dorong dari mesin penggerak (Engine)yang menyebabkan pesawat memiliki kecepatan, dan kecepatan inilah yang diterima sayap pesawat berbentuk aerofoil sehingga pesawat dapat terangkat /terbang. Pemilihan engine didasarkan pada besar kecilnya ukuran pesawatterbang. Berikut jenis-jenis mesin penggerak pesawat terbang:
  • 17. 1. Turboprop Engine Pada awal perkembangan engine, umumnya pesawat komersial menggunakan sistem penggerak turbo propeller atau yang biasa disebut dengan turboprop. Jenis turbo prop memiliki system tidak jauh berbeda dengan turbo jet, akan tetapi energy ( thrust ) dihasilkan oleh putaran propeller sebesar 85 %, dimana putaran propeller ini digerakkan oleh turbin yang menerima expansi energy dari hasil pembakaran, sisanya 15 % menjadi exhaust jet thrust (hot gas) Turboprop engine lebih efisien dari pada turbojet, dirancang untuk terbang dengan kecepatan di bawah sekitar 800 km / h (500 mph). Contoh mesin turboprop yang populer antara lain mesin Roll-Royce Dart yang dipakai pada pesawat British Aerospace , Fokker 27 dll.2. Turbojet Engine Pengembangan mesin penggerak pesawat (Engine) mengalami kemajuan sangat pesat dengan dikembangkannya mesin jenis turbojet, di mana propeller yang berfungsi untuk menghisap udara dan menghasilkan gaya dorong digantikan dengan kompresor bertekanan tinggi yang tertutup casing, mesin menyatu dengan ruang bakar dan turbin engine. Dari gambar di bawah terlihat bagian-bagian dari mesin turbo jet, yang terdiri dari air inlet (saluran udara), sirip compressor rotor dan stator, saluran bahan bakar
  • 18. (Fuel inlet), ruang pembakaran (combuster chamber), turbin dan saluran gas buang (exhaust). Tenaga gaya dorong ( Thrust ) 100 % di hasilkan oleh exhaust jet thrust. Mesin turbojet adalah mesin jet yang paling sederhana, biasanya dipakai untuk pesawat-pesawat berkecepatan tinggi. Contoh dari mesin ini adalah mesin Roll-Royce Olypus 593 yang digunakan untuk pesawat Concorde. Jenis lain adalah mesin Marine Olympus yang memiliki kekuatan 28.000 hp (daya kuda atau setara dengan 21 MW) yang digunakan untuk menggerakkan kapal perang modern dengan bobot mati 20.000 ton dengan operasi berkecepatan tinggi.3. Turbofan Engine Turbo Fan adalah jenis engine yang termodern sa’at ini yang menggabungkan tekhnologi Turbo Prop dan Turbo Jet. Mesin ini sebenarnya adalah sebuah mesin by-pass dimana sebagian dari udara dipadatkan dan disalurkan ke ruang pembakaran, sementara sisanya dengan kepadatan rendah disalurkan sekeliling bagian luar ruang pembakaran (by-pass). Sekaligus udara tersebut berfungsi untuk mendinginkan engine. Tenaga gaya dorong (Thrust) terbesar dihasilkan oleh FAN (baling-baling/blade paling depan yang berukuran panjang), menghasilkan thrust sebesar 80 % (secondary airflow), dan sisanya 20 % menjadi exhaust jet thrust (hot gas). Sepintas mesin turbo fan ini mirip turbo prop, namun baling-baling depan dari turbo fan memiliki ruang penutup (Casing/Fan case).
  • 19. Mesin / engine yang menggunakan type ini contohnya adalah mesin RB211 yang digunakan pada pesawat Boeing B 747 dan GE CF6-80C2 yang digunakan pada pesawat DC 10 serta P&W JT 9D SERIES . Mesin lain yang menggunakan jenis mesin turbofan adalah Roll-Royce Tay pada pesawat Fokker F-100 (yang dijuluki mesin fanjet), mesin Adour Mk871 yang digunakan pada pesawat tempur type Hawk Mk 100/200 pesawat tempur Jaguar dan Mitshubishi F-1 yang digunakan AU Jepang. Kemudian mesin high by-pass turbofan ini diterapkan juga pada mesin CFM56-5C2 yang dipakai oleh pesawat AIRBUS A340 dan mesin CFM56-3 yang dipakai pada Boeing B-737 serie 300, 400 dan 500 yang merupakan produk bersama antara GE dengan SNECMA dari Perancis. Pada pesawat militer, mesin turbofan yang diterapkan antara lain pada mesin TF39-1C yang dipakai pada pesawat angkut raksasa C-5GALAXI, kemudian GE F110 yang dipakai pada F-16.4. Ramjet Engine Ramjet merupakan suatu jenis mesin (engine) dimana apabila campuran bahan bakar dan udara yang dipercikkan api akan terjadi suatu ledakan, dan apabila ledakan tersebut terjadi secara kontinyu maka akan menghasilkan suatu dorongan (Thrust). Mesin Ramjet terbagi atas empat bagian, yaitu: saluran masuk (nosel divergen) bagian untuk aliran udara masuk, ruang campuran merupakan ruang campuran antara udara dan bahan bakar supaya bercampur secara sempurna, combustor merupakan ruang pembakaran yang dilengkapi dengan membran,yang mana berfungsi
  • 20. untuk mencegah tekanan balik, saluran keluar (nosel konvergen) yang berfungsi untuk memfokuskan aliran thrust, menahan panas dan meningkatkan suhu pada combustor. Technology ram jet ini umumnya dikembangkan pada roket/pesawat ulang alik. Pesawat tanpa awak X-43A ini memanfaatkan mesin scramjet yang di masa mendatang akan dipakai juga pada pesawat ulang alik. Adapun keistimewaan dari x-434 ini adalah digunakannya mesin scramjet (supersonic combustible ramjet). Scramjet menggunakan teknologi baru yang membakar hidrogen bersama dengan oksigen yang diambil dari udara. Oksigen tersebut dihisap dan dipancarkan lagi dengan kecepatan sangat tinggi.5. Turboshaft Engine Mesin Turboshaft sebenarnya adalah mesin turboprop tanpa baling-baling. Power turbin-nya dihubungkan langsung dengan REDUCTION GEARBOX atau ke sebuah shaft (sumbu) sehingga tenaganya diukur dalam shaft horsepower (shp) atau kilowatt (kW).
  • 21. Jenis mesin ini umumnya digunakan untuk menggerakkan helikopter ,yakni menggerakan rotor utama maupun rotor ekor (tail rotor) selain itujuga digunakan dalam sektor industri dan maritim termasuk untukpembangkit listrik, stasiun pompa gas dan minyak, hovercraft , dan kapal.Contoh mesin ini adalah GEM/RR 1004 bertenaga 900 shp yangditerapkan pada helikopter type Lynx dan mesin Gnome 1.660 shp (1.238kW) pada helicopter Sea King. Sedangkan versi Industri lain adalah mesinpembangkit listrik 25-30 MW Roll-Royce RB 211 dengan 35.000-40.000shp.
  • 22. D. Komponen pesawat Meskipun pesawat terbang dirancang untuk berbagai keperluan, kebanyakan mempunyai komponen utama yang sama satu dengan lainnya. Karakter utama dari sebuah pesawat terbang ditentukan oleh tujuan awal rancangannya. Kebanyakan struktur pesawat terdiri dari fuselage (badan pesawat), sayap, empennage (bagian belakang), roda pendaratan, dan mesin. 1. Fuselage Yang dimaksud dengan Fuselage adalah kabin dan atau kokpit, yang berisi kursi untuk penumpangnya dan pengendali pesawat. Sebagai tambahan, fuselage juga bisa terdiri dari ruang kargo dan titik-titik penghubung bagi komponen utama pesawat yang lainnya.Beberapa pesawat menggunakan struktur open truss. Fuselage dengan tipe open truss terbentuk dari tabung baja atau aluminium. Kekuatan dan kepadatan didapat dari pengelasan tabung-tabung secara bersama yang membentuk bangun segitiga yang disebut trusses.
  • 23. 2. Warren Truss Konstruksi dari Warren truss membuat bentuk sarang dengan batang-batang longerons, juga batang diagonal dan vertikal. Untuk mengurangi berat maka pesawat kecil menggunakan tabung aluminium alloy yang di rivet atau di sekrup menjadi satu bagian dengan bagian yang berhadapan membentuk kerangka. Setelah teknologi berkembang, perancang pesawat mulai melapisi batang-batang truss untuk membuat pesawat lebih streamline, dan meningkatkan kinerja. Awalnya dengan menggunakan kain fabric, yang dapat membengkokkan logam yang ringan seperti aluminium. Dalam beberapa keadaan, kulit luar dapat mendukung semua atau sebagian dari beban yang ditanggung oleh pesawat. Sebagian besar pesawat modern menggunakan struktur kulit yang diketatkan (stressed) yang dikenal dengan nama konstruksi monocoque atau semi-monocoque. Rancangan monocoque menggunakan kulit (logam) yang diketatkan untuk menanggung semua beban (load).Ini adalah struktur yang sangat kuat tapi tidak bisa mentoleransi kerusakan berupa goresan atau penyok (berubah/deformasi).Karakteristik ini dapat dijelaskan dengan menggunakan kaleng aluminium tipis minuman ringan.Kita dapat menekan kaleng tersebut dengan kuat tanpa merusak kaleng. Tapi kalau kaleng tersebut sudah penyok sedikit saja, maka akan lebih mudah untuk membengkokkannya.
  • 24. a. Konstruksi Monocoque Konstruksi monocoque yang sebenarnya terdiri dari kulit, former (pembentuk) dan bulkhead (penahan).Former dan bulkhead memberi bentuk pada fuselage.Karena tidak ada kerangka maka kulit haruslah cukup kuat untuk menjaga kepadatan/kekuatan fuselage.Jadi, masalah yang cukup penting dalam konstruksi monocoque adalah menjaga konstruksi agar cukup kuat sementara berat juga harus diperhatikan agar tidak melebihi batasan.Karena batasan inilah maka struktur semi- monocoque digunakan di banyak pesawat masa kini. Sistem semi-monocoque menggunakan sub-struktur dimana kulit pesawat ditempelkan. Sub-struktur ini, yang terdiri dari bulkhead dan/atau former terbuat dari berbagai ukuran dan kerangka, memperkuat kulit pesawat dengan menyerap sebagian dari gaya beban dari fuselage. Bagian utama dari fuselage juga termasuk titik sambungan sayap dan sebuah firewall.
  • 25. b. Konstruksi Semi-monocoque Pada pesawat bermesin tunggal, mesinnya biasanya disambungkan di depan fuselage. Ada pembatas tahan-api di antara bagian belakang mesin dengan kokpit atau kabin untuk melindungi penerbang dan penumpangnya dari api akibat kecelakaan. Pembatas inilah yang disebut dengan firewall dan biasanya dibuat dari material tahan panas seperti baja.3. Sayap Sayap adalah airfoil yang disambungkan di masing-masing sisi fuselage dan merupakan permukaan yang mengangkat pesawat di udara. Terdapat berbagai macam rancangan sayap, ukuran dan bentuk yang digunakan oleh pabrik pesawat. Setiap rancangan sayap memenuhi kebutuhan dari kinerja yang diharapkan untuk rancangan pesawat tertentu. Bagaimana sayap dapat membuat gaya angkat (lift) akan diterangkan di bab terkait. Sayap dapat dipasang di posisi atas, tengah atau bawah dari fuselage. Rancangan ini disebut high-, mid- dan low-wing. Jumlah sayap juga berbeda-beda. Pesawat terbang dengan satu set sayap disebut monoplane, sedangkan pesawat terbang dengan dua set sayap disebut biplane.
  • 26. Monoplane dan biplaneBanyak pesawat dengan sayap di atas (high-wing) mempunyai tiangpenahan di luar atau disebut dengan wing-strut yang menyerap bebanpenerbangan dan pendaratan dari strut ke struktur fuselage. Karenabiasanya wing-strut ini tersambung di tengah sayap, tipe struktur sayap inidisebut semi-cantilever. Beberapa high-wing dan sebagian besar low-wing mempunyai rancangan full-cantilever yang dirancang untukmenahan beban tanpa tambahan strut di luarnya.Struktur utama dari bagian sayap adalah spar, rib dan stringer. Semua itukemudian diperkuat oleh truss, I-beam, tabung atau perangkat laintermasuk kulit pesawat. Rib menentukan bentuk dan ketebalan dari sayap(airfoil).Pada sebagian besar pesawat modern, tanki bahan bakar biasanyaadalah bagian dari struktur sayap atau tangki yang fleksibel yang dipasangdi dalam sayap.Di sisi belakang atau trailing edge dari sayap, ada 2 tipe permukaanpengendali (control surface) yang disebut aileron dan flap. Aileron(kemudi guling) biasanya dimulai dari tengah-tengah sayap ke ujung luarsayap (wingtip) dan bekerja dengan gerakan yang berlawanan untukmembuat gaya aerodinamis yang membuat pesawat untuk berguling ke kiri
  • 27. atau ke kanan. Sedangkan flap biasanya dari dekat fuselage ke arah luar sampai tengah-tengah sayap. Flap biasanya sama rata dengan permukaan sayap pada waktu pesawat sedang menjelajah. Pada waktu diturunkan, flap bergerak dengan arah yang sama ke bawah untuk menambah gaya angkat sayap pada waktu lepas landas dan mendarat.4. Empennage Nama yang benar untuk bagian ekor dari pesawat adalah empennage. Empennage terdiri dari seluruh ekor pesawat, termasuk permukaan yang tetap/diam seperti vertical stabilizer dan horizontal stabilizer. Sedangkan permukaan yang bergerak termasuk rudder, elevator, dan satu atau lebih trim tab. Komponen Empennage Tipe kedua dari rancangan empennage tidak membutuhkan elevator. Tapi merupakan satu kesatuan dari horizontal stabilizer yang dapat berputar di pusat engselnya. Tipe ini disebut stabilator dan digerakkan dengan menggunakan batang kemudi, seperti halnya jika kita menggerakkan elevator. Sebagai contoh, jika kita menarik batang kemudi, maka stabilator akan berputar sehingga bagian belakang (trailing edge) akan terangkat. Hal ini menyebabkan beban aerodinamis di ekor dan menyebabkan hidung pesawat bergerak naik. Stabilator mempunyai anti-servo tab yang terpasang di trailing edge.
  • 28. Anti-servo tab bergerak dengan gerakan yang sama dengan trailing edge dari stabilator. Anti-servo tab juga berfngsi sebagai trim tab untuk mengurangi beban tekanan pada kemudi dan membantu stabilator untuk tetap pada posisi yang diinginkan. Komponen Stabilator a. RUDDER Rudder tersambung di bagian belakang dari vertical stabilizer. Selama penerbangan, rudder digunakan untuk menggerakkan hidung pesawat ke kanan dan ke kiri.Rudder digunakan bersama dengan aileron untuk belok selama penerbangan. Sedangkan elevator yang terpasang di bagian belakang horizontal stabilizer digunakan untuk menggerakkan hidung pesawat naik dan turun selama penerbangan. b. Trim Tabs Trim tab berukuran kecil dan bagian yang dapat digerakkan dari trailing edge-nya kemudi. Trim tab yang dapat digerakkan dari kokpit mengurangi tekanan pada kemudi. Trim tab dapat terpasang pada aileron, rudder dan/atau elevator.5. Landing Gear Landing gear/ roda pesawat adalah penopang utama pesawat pada waktu parkir, taxi (bergerak di darat), lepas landas atau pada waktu mendarat. Tipe paling umum dari landing gear terdiri dari roda, tapi pesawat terbang juga dapat dipasangi float (pelampung) untuk beroperasi
  • 29. di atas air atau ski, untuk mendarat di salju. Landing gear terdiri dari 3 roda, dua roda utama dan roda ketiga yang bisa berada di depan atau di belakang pesawat. Landing gear yang memakai roda dibelakang disebut conventional wheel. Pesawat terbang dengan conventional wheel juga kadang-kadang disebut dengan pesawat tailwheel. Jika roda ketiga bertempat di hidung pesawat, ini disebut nosewheel, dan rancangannya disebut tricycle gear. Nosewheel atau tailwheel yang dapat dikemudikan membuat pesawat dapat dikendalikan pada waktu beroperasi di darat.Landing Gear 6. Power Plant Power plant biasanya termasuk mesin dan baling-baling.Fungsi utama dari mesin adalah menyediakan tenaga untuk memutar baling- baling.Mesin juga menghasilkan tenaga listrik, sumber vakum untuk beberapa instrumen pesawat, dan di sebagian besar pesawat bermesin tunggal, menyediakan pemanas untuk penerbang dan penumpangnya. Mesin ditutup oleh cowling atau di beberapa pesawat dikelilingi oleh nacelle. Maksud dari cowling atau nacelle adalah untuk membuat streamline aliran udara yang mengalir di sekitar mesin dan membantu mendinginkan mesin dengan mengalirkan udara di sekitar silinder. Baling- baling, yang terpasang di depan mesin, mengubah putaran mesin menjadi
  • 30. gaya yang bergerak ke depan yang disebut thrust yang membantu menggerakkan pesawat melewati udara.Power Plant
  • 31. E. Teori Fisika yang Berlaku 1. Azas Bernoulli Azas Bernoulli membicarakan pengaruh kecepatan fluida di dalam fluida tersebut. Bahwa di dalam fluida yang mengalir dengan kecepatan lebih tinggi akan diperoleh tekanan yang lebih kecil. Bagian atas sayap melengkung, sehingga kecepatan udara di atas sayap (v1) lebih besar daripada kecepatan udara di bawah sayap (v2) hal ini menyebabkan tekanan udara dari atas sayap (P1) lebih kecil daripada tekanan udara dari bawah sayap (P2), sehingga gaya dari bawah (F2) lebih besar daripada gaya dari atas (F1) maka timbullah gaya angkat pesawat. Karena tekanan diatas lebih kecil daripada tekanan dibawah sayap maka akan timbul gaya dorong yang lebih besar dibawah sayap. Gaya angkat memenuhi: F = P.A F=( )A maka akan diperoleh: Sayap pesawat tipis, maka h1 = h2 sehingga tekanan pada pesawat: = = konstan = Dengan: F : gaya angkat pesawat, satuannya N P1 : tekanan dari bawah pesawat, satuannya Pa P2 : tekanan dari atas pesawat, satuannya Pa v1 : kecepatan udara di bawah pesawat, satuannya m/s v2 : kecepatan udara di atas pesawat, satuannya m/s ρ : massa jenis udara, satuannya Kg/m3 A : luas penampang, satuannya m2
  • 32. Contoh :1. Pada pesawat dengan luas sayap 18 kecepatan udara di bagian atas 50 m/s dan kecepatan di bagian bawah 40 m/s, jika massa jenis udara 1,3 kg/m3. Berapakah gaya angkat pesawatnya? Diketahui : A = 18 v2 = 50 m/s v1 = 40 m/s ρ = 1,3 Kg/m3 Ditanyakan : F = …. ? Penyelesaian: F = P.A = = = = .A = (585) (18) F = 10.530 N Jadi, gaya angkat pesawat adalah 10.530 N2. Gaya Hambat Sebuah benda yang bergerak melalui gas atau cairan mengalami sebuah gaya yang arahnya berlawanan dengan gerakan benda tersebut. Kecepatan terminal dicapai saat gaya hambat sebanding dengan magnitud (magnitudo) tapi arahnya berlawanan dengan gaya yang mendorong benda. Di gambar ini tampak sebuah bola dalam aliran Stokes, pada bilangan Reynolds yang sangat rendah. Dalam dinamika fluida, gaya hambat (yang kadang-kadang disebut hambatan fluida atau seretan) adalah gaya yang menghambat pergerakan
  • 33. sebuah benda padat melalui sebuah fluida ( cairan atau gas). Bentuk gayahambat yang paling umum tersusun dari sejumlah gaya gesek, yangbertindak sejajar dengan permukaan benda, plus gaya tekanan, yangbertindak dalam arah tegak lurus dengan permukaan benda. Bagi sebuahbenda padat yang bergerak melalui sebuah fluida, gaya hambat merupakankomponen dari aerodinamika gaya resultan atau gaya dinamika fluida yangbekerja dalam arahnya pergerakan. Komponen tegak lurus terhadap arahpergerakan ini dianggap sebagai gaya angkat. Dengan begitu gaya hambatberlawanan dengan arah pergerakan benda, dan dalam sebuah kendaraanyang digerakkan mesin diatasi dengan gaya dorong. Dalam mekanika orbit, tergantung pada situasi, hambatan atmosferbisa dianggap sebagai ketidak efesiensian yang membutuhkan pengeluaranenergi tambahan dalam peluncuran objek angkasa luar. Tipe-tipe gaya hambat pada umumnya terbagi menjadi kategoriberikut ini: Gaya hambat parasit, terdiri dari  seretan bentuk,  gesekan permukaan,  seretan interferensi, gaya hambat imbas, dan gaya hambat gelombang (aerodinamika) atau hambatan gelombang (hidrodinamika kapal). Frase gaya hambat parasit sering digunakan dalam aerodinmika,gaya hambat sayap angkat pada umumnya lebih kecil dari gaya angkat.Aliran fluida di sekeliling bagian benda yang curam pada umumnyamendominasi, dan lalu menciptakan gaya hambat. Lebih jauh lagi, gayahambat imbas baru relevan ketika ada sayap atau badan angkat, dandengan begitu biasanya didiskusikan baik dalam perspektif aviasinya gayahambat, atau dalam desainnya semi-planing atau badan kapal. Gayahambat gelombang berlangsung saat sebuah benda padat bergerak melaluisebuah fluida atau mendekati kecepatan suara dalam fluida itu — ataudalam kasus dimana sebuah permukaan fluida yang bergerak bebas
  • 34. bergelombang permukaan menyebar dari objek, misalnya saja dari sebuahkapal. Untuk kecepatan yang tinggi — atau lebih tepatnya, pada bilanganReynolds yang tinggi — gaya hambat keseluruhannya sebuah bendadikarakterisasikan oleh sebuah bilangan tak berdimensi yang disebutkoefisien hambatan. Mengumpamakan sebuah koefisien hambatan yanglebih-atau-kurang konstan, seretan akan bervariasi sebagai kuadratnyakecepatan. Dengan begitu, tenaga resultan yang dibutuhkan untukmengatasi gaya hambat ini akan bervariasi sebagai pangkat tiganyakecepatan. Persamaan standar untuk gaya hambat adalah satu setengahkoefisiennya seretan dikali dengan massa jenis fluida, luas dari itemtertentu, dan kuadratnya kecepatan. Hambatan angin merupakan istilah orang awam yang digunakanuntuk mendeskripsikan gaya hambat. Penggunaannya seringkali tak jelas,dan biasanya digunakan dalam sebuah makna perbandingan (sebagaimisal, kok bulu tangkis memiliki hambatan angin yang lebih tinggi daribola squash).Gaya Hambat Pada Kecepatan Tinggi Persamaan gaya hambat menghitung gaya yang dialami sebuahobjek yang bergerak melalui sebuah fluida pada kecepatan yang relatifbesar (misalnya bilangan Reynold yang tinggi, Re > ~1000), yang jugadijuluki seretan kuadrat. Persamaan tersebut merupakan penghormatankepada John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh, yang awalnyamenggunakan L2 dalam tempatnya A (L adalah panjang). Gaya sebuahobjek yang bergerak melalui sebuah fluida adalah:dimana = adalah gaya dari seretan, = adalah massa jenisnya fluida (Catatan untuk atmosfer Bumi, massajenis bisa diketahui dengan menggunakan rumus barometer. Massajenisnya sebesar 1.293 kg/m3 pada 0 °C dan 1 atmosfer.),v = adalah laju objek dibandingkan dengan fluida,
  • 35. A = adalah luas rujukan, = adalah koefisien hambatan (parameter tak berdimensi, misalnya 0,25 sampai 0,45 untuk sebuah mobil), Luas rujukan A sering didefinisikan sebagai luas proyeksi ortografi (proyeksi siku-siku) dari objek - pada sebuah bidang yang tegak lurus terhadap arah gerakan - misalnya untuk objek-objek berbentuk sederhana seperti lingkaran, ini merupakan luas penampang lintang. Terkadang sebuah objek memiliki beberapa luas rujukan dimana sebuah koefisien hambatan yang sesuai dengan masing-masing luas rujukan harus ditentukan. Dalam kasus sebuah sayap, perbandingan gaya hambat terhadap gaya angkat sangat mudah saat luas rujukannya sama, sebab nisbah gaya hambat terhadap gaya angkat hanyalah nisbah gaya hambat terhadap koefisien gaya angkat. Dengan begitu, rujukan untuk sayap seringkali adalah luas planform, bukannya luas penampang depan. Untuk objek yang bepermukaan halus, dan titik pisah yang tidak tetap - seperti sebuah lingkaran atau silinder bundar - koefisien hambatan akan bervariasi dengan bilangan Reynolds Re, bahkan sampai pada nilai yang sangat tinggi Re dari tingkat besaran 107). Bagi sebuah objek bertitik pisah yang tetap dan terdefinisi dengan baik, seperti sebuah cakram lingkar berbidang normal terhadap arah aliran, koefisien hambatan adalah konstan untuk Re > 3,500. Pada umumnya, koefisien hambatan Cd merupakan sebuah fungsi orientasinya aliran berkenaan dengan objek (terlepas dari objek yang simetris seperti sebuah bola).3. Hukum II Newton Hukum II Newton membicarakan hubungan antara gaya yang bekrja pada sebuah benda dengan percepatan yang ditimbulkan oleh gaya tersebut. Di bawah ini ditunjukkan beberapa percobaan untuk mengamati hubungan antara massa benda m, gaya F yang bekerja pada benda itu, serta percepatan yang dapat ditimbulkan.
  • 36. a. Pengaruh gaya pada percepatan untuk massa konstan: a 2a 3a F 2F 3F m m m Dari gambar di atas di dapat besar gaya sebanding dengan percepatan : F~ab. Pengaruh massa pada percepatan untuk gaya konstan: a ½a 1/3a F F F m 2m 3m Dari gambar di atas di dapat besat gaya sebanding dengan massa : a ~ 1/m. Berdasarkan keadaan tersebut, Newton dapat mengemukakanhukum II tentang gerak sebagai berikut: ―Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sebuah benda berbanding lurus dengan besar gaya itu, dan berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan sama dengan gaya itu.‖ Pernyataan di atas dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan : a=k k di atas merupakan ketetapan perbandingan yang dalam satuan SIharganya = 1. Dengan demikian persamaan di atas dalam SI menjadi: a= atau F = m a secara umum dapat ditulis dalam bentuk : Dengan : m = massa benda (kg) a = percepatan benda (m/s2) F = komponen gaya yang sejajar dengan bidang gerak benda = jumlah gaya yg bekerja pada benda (kg m/s2 atau (Newton))
  • 37. 4. GLBB GLBB adalah gerak dengan lintasan yang berupa garis lurus dan kecepatannya setiap saat selalu berubah secara beraturan. Jadi, dalam GLBB ini benda mengalami percepatan tetap. Persamaan GLBB sebagai berikut: a . t = vt – v0 atau vt = v0 + a t dengan: v0 = kecepatan awal (m/s) vt = kecepatn akhir (m/s) a = percepatan (m/s2) t = waktu yg diperlukan (sekon) Untuk menentukan jarak tempuh benda juga dapat menggunkan persamaan berikut : S = v0 t + ½ a.t2 Sedangkan bentuk lain dari persamaan awal adalah sebagai berikut: vt2 = v02 + 2.a.s s atau persamaan jarak tersebut merupakan fungsi kuadrat dalam waktu jika dalam GLBB. Dalam GLBB ini juga terdapat perlambatan. Dalam perlambatan, kecepatan akan semakin berkurang sampai suatu saat benda akan berhenti. Perlambatan di sini dimaksudkan sebagai percepatan yang bernilai negatif. Dengan demikian, persamaan-persamaan GLBB berlaku sekaligus untuk gerak benda yang diperlambat beraturan, dengan catatan nilai perlamabatan a negatif.
  • 38. Studi KasusMisalkan :Sebuah pesawat dengan massa 34.000 kg akan melakukan take off di landasandengan kecepatan 10 m/s. Jika mesin pesawat melakukan gaya dorong sebesar680.000 N dan luas kedua sayap pesawat adalah 21 m2, berapakah gaya angkatyang diperlukan untuk bisa membuat pesawat terangkat dan pada detik ke berapapesawat mulai terangkat? ( = 1,3 kg/m3)Jawab: Diketahui A = 21 m2 mpesawat = 37.000 kg = 1,3 kg/m3 v = 10 m/s Fdorong = 740.000 N Ditanya: Gaya angkat dan waktu yang diperlukan? Jawab: F = ma 740.000 = 37.000 x a a = F/m a = a = 20 m/s2 dengan massa sebesar 37.000 kg dan gaya dorong sebesar itu didapatkan percepatan sebesar 20 m/s2 pada saat t = 1 sekon, dapat dicari :
  • 39. Dapat diasumsikan pada bagian atas dan bawah pesawatdengan perbandingan atas dan bawah, . Maka diperoleh:Gaya angkat yang diperoleh sebesar 27.300 N dengan luas penampangsayap seluas 21 m2.Setelah itu kita bisa mencari jarak yang ditempuh oleh pesawat untuk lepaslandas:Kita menghitung jarak dari detik pertama (t = 1 s)Table studi kasus: t v0 a ½ a.t ½ a.t2 v0 .t vt 21s 10 m/s 20 m/s 10 10 10 20 m/s2s 10 m/s 20 m/s2 20 40 20 30 m/s3s 10 m/s 20 m/s2 30 90 30 40 m/s4s 10 m/s 20 m/s2 40 160 40 50 m/s5s 10 m/s 20 m/s2 50 250 50 60 m/s6s 10 m/s 20 m/s2 60 360 60 70 m/s7s 10 m/s 20 m/s2 70 490 70 80 m/s
  • 40. 8s 10 m/s 20 m/s2 80 640 80 90 m/s 9s 10 m/s 20 m/s2 90 810 90 100 m/s Setelah kita mengetahui vt , dapat kita asumsikan vt sebagai vudara bagian atas maupun bawah sayap dengan perbandingan vatas : vbawah = 3 : 2, dengan demikian dapat kita cari gaya angkatnya sebagai berikut tabelnya: t vatas (3 x vt) vbawah (2 x vt) (vatas2 – ½ .A Fangkat s (m) vbawah2) 1s 60 m/s 40 m/s 2000 m/s 13,65 27300 N 20 2s 90 m/s 60 m/s 4500 m/s 13,65 61425 N 60 3s 120 m/s 80 m/s 8000 m/s 13,65 109200 N 120 4s 150 m/s 100 m/s 12500 m/s 13,65 170625 N 200 5s 180 m/s 120 m/s 18000 m/s 13,65 245700 N 300 6s 210 m/s 140 m/s 24500 m/s 13,65 334425 N 420 7s 240 m/s 160 m/s 32000 m/s 13,65 436800 N 560 8s 270 m/s 180 m/s 40500 m/s 13,65 552825 N 720 9s 300 m/s 200 m/s 50000 m/s 13,65 682500 N 900 Pada saat t = 7 dan seterusnya dapat disimpulkan bahwa F > W yang manaW merupakan gaya berat, W = m .gnilai W sendiri sama dengan 370000 joule, hasil dari perkalian massa pesawat(37000 kg) dengan percepatan gravitasi (10 m/s2), ketika F > W maka pesawatakan dapat terangkat. Dan juga dapat diketahui jarak lintasan yang ditempuhpesawat sampai lepas landas.
  • 41. Daftar Pustakahttp://baiuanggara.wordpress.com/2008/12/29/prinsip-hukum-bernoulli/Fatah, Zainal dkk. 2008. Fisika untuk SMA/MA 2B. SagufindoKinarya: Jakarta.Setyanto dkk. 2009. Fisika untuk SMA/MA 2A. Sagufindo Kinarya:Jakarta.