September 24, 2022

Bagaimana cara sebuah pesawat terbang di udara? Apakah Anda telah merenungkan pertanyaan saat terbang atau tidak, itu tetap menjadi topik yang menarik dan kompleks. Berikut ini sekilas tentang fisika yang terlibat dengan penerbangan pesawat, serta sekilas kesalahpahaman seputar subjek juga.

Pertama, bayangkan sebuah pesawat—pesawat komersial, seperti jet angkut Boeing atau Airbus—berlayar dalam penerbangan stabil di angkasa. Penerbangan itu melibatkan keseimbangan kekuatan yang berlawanan. “Sayap menghasilkan daya angkat, dan daya angkat mengimbangi berat pesawat,” kata Holger Babinsky, profesor aerodinamika di University of Cambridge.

“Lift itu [or upward] kekuatan harus sama dengan, atau lebih besar dari, berat pesawat—itulah yang membuatnya tetap di udara,” kata William Crossley, kepala School of Aeronautics and Astronautics di Purdue University.

Sementara itu, mesin pesawat memberikan daya dorong yang dibutuhkan untuk melawan gaya hambat yang dialaminya dari gesekan udara di sekitarnya. “Saat Anda terbang ke depan, Anda harus memiliki daya dorong yang cukup untuk setidaknya menyamai gaya hambat—ini bisa lebih tinggi daripada gaya hambat jika Anda berakselerasi; itu bisa lebih rendah daripada tarikan jika Anda melambat—tetapi dalam penerbangan yang stabil dan rata, gaya dorong sama dengan tarikan,” catat Crossley.

Memahami bagaimana sayap pesawat menghasilkan daya angkat pada awalnya sedikit lebih rumit. “Media, secara umum, selalu mencari penjelasan yang cepat dan sederhana,” renung Babinsky. “Saya pikir itu membuat kita masuk ke air panas.” Salah satu penjelasan populer, yang salah, berbunyi seperti ini: Udara yang bergerak di atas sayap melengkung harus menempuh jarak yang lebih jauh daripada udara yang bergerak di bawahnya, dan karena itu, ia dipercepat untuk mencoba mengikuti perkembangan udara. bagian bawah—seolah-olah dua partikel udara, satu melewati bagian atas sayap dan satu lagi ke bawah, harus tetap terhubung secara ajaib. NASA bahkan memiliki halaman web yang didedikasikan untuk ide ini, melabelinya sebagai “Teori yang Salah.”

See also  Cara menghapus email secara massal

Jadi apa cara yang benar untuk memikirkannya?

Mengulurkan tangan

Salah satu cara yang sangat sederhana untuk mulai memikirkan topik tersebut adalah dengan membayangkan bahwa Anda sedang duduk di kursi penumpang sebuah mobil. Tempelkan lengan Anda ke samping, ke arah angin yang masuk, dengan telapak tangan menghadap ke bawah, ibu jari ke depan, dan tangan pada dasarnya sejajar dengan tanah. (Jika Anda melakukan ini dalam kehidupan nyata, harap berhati-hati.) Sekarang, miringkan tangan Anda sedikit ke atas di depan, sehingga angin menangkap bagian bawah tangan Anda; bahwa proses memiringkan tangan Anda ke atas mendekati konsep penting dengan sayap yang disebut sudut serang mereka.

“Anda dapat dengan jelas merasakan gaya angkat,” kata Babinsky. Dalam skenario langsung ini, udara mengenai bagian bawah tangan Anda, dibelokkan ke bawah, dan dalam pengertian Newton (lihat hukum tiga), tangan Anda didorong ke atas.

Ikuti kurvanya

Tapi sayap, tentu saja, tidak berbentuk seperti tangan Anda, dan ada faktor tambahan yang perlu dipertimbangkan. Dua poin penting yang perlu diingat dengan sayap adalah bahwa bagian depan sayap, juga dikenal sebagai ujung depan, melengkung, dan secara keseluruhan, mereka juga mengambil bentuk yang disebut airfoil ketika Anda melihatnya di penampang.

[Related: How pilots land their planes in powerful crosswinds]

Tepi depan melengkung dari sayap penting karena aliran udara cenderung “mengikuti permukaan melengkung,” kata Babinsky. Dia bilang dia suka mendemonstrasikan konsep ini dengan mengarahkan pengering rambut ke ujung ember yang bundar. Aliran udara akan menempel pada permukaan melengkung ember, dan berbelok, dan bahkan bisa memadamkan lilin di sisi lain yang terhalang oleh ember. Berikut adalah video lama yang menawan yang tampaknya menunjukkan ide yang sama. “Begitu aliran menempel pada permukaan melengkung, ia suka tetap melekat—[although] itu tidak akan tetap melekat selamanya, ”catatnya.

See also  Hati donor tetap bertahan selama hampir tiga hari

Dengan sayap—dan gambarkan sayap itu agak miring, seperti tangan Anda keluar dari jendela mobil—yang terjadi adalah udara bertemu dengan tepi depan yang membulat. “Di permukaan atas, udara akan menempel dengan sendirinya, dan melengkung, dan benar-benar mengikuti kejadian itu, sudut serangan itu, dengan sangat baik,” katanya.

Jaga agar tekanan tetap rendah

Pada akhirnya, yang terjadi adalah udara yang bergerak di atas sayap menempel pada permukaan melengkung, dan berbelok, atau mengalir sedikit ke bawah: area bertekanan rendah terbentuk, dan udara juga bergerak lebih cepat. Sementara itu, udara menerpa bagian bawah sayap, seperti angin menerpa tangan Anda saat menjulur ke luar jendela mobil, menciptakan area bertekanan tinggi. Voila: sayap memiliki area bertekanan rendah di atasnya, dan tekanan lebih tinggi di bawah. “Perbedaan antara kedua tekanan itu memberi kami dorongan,” kata Babinsky.

Video ini menggambarkan proses umum dengan baik:

Babinsky mencatat bahwa lebih banyak pekerjaan yang dilakukan oleh area bertekanan lebih rendah di atas sayap daripada yang bertekanan lebih tinggi di bawah sayap. Anda dapat menganggap sayap sebagai membelokkan aliran udara ke bawah di bagian atas dan bawah. Di permukaan bawah sayap, defleksi aliran “sebenarnya lebih kecil dari defleksi aliran di permukaan atas,” catatnya. “Kebanyakan airfoil, aturan praktis yang sangat, sangat kasar adalah bahwa dua pertiga dari gaya angkat dihasilkan di sana. [on the top surface]terkadang bahkan lebih,” kata Babinksy.

Bisakah kamu menyatukan semuanya untukku untuk terakhir kalinya?

Tentu! Gloria Yamauchi, seorang insinyur ruang angkasa di Pusat Penelitian Ames NASA, mengatakannya seperti ini. “Jadi kami memiliki pesawat terbang, terbang di udara; udara mendekati sayap; itu diputar oleh sayap di ujung tombak,” katanya. (Dengan “berbelok”, yang dia maksud adalah perubahan arah, seperti cara mobil yang melaju di jalan memaksa udara untuk mengubah arahnya untuk mengelilinginya.) “Kecepatan udara berubah saat melewati permukaan sayap, di atas dan di bawah.”

See also  Di mana jetpack saya? | Ilmu pengetahuan populer

“Kecepatan di atas sayap, secara umum, lebih besar daripada kecepatan di bawah sayap,” lanjutnya, “dan itu berarti tekanan di atas sayap lebih rendah daripada tekanan di bawah sayap, dan perbedaan tekanan itu menghasilkan gaya angkat ke atas.”

Apakah kepala Anda terus-menerus berputar dengan pertanyaan-pertanyaan aneh yang membakar pikiran? Jika Anda pernah bertanya-tanya terbuat dari apa alam semesta, apa yang akan terjadi jika Anda jatuh ke dalam lubang hitam, atau bahkan mengapa tidak semua orang dapat menyentuh jari kaki mereka, maka Anda harus yakin untuk mendengarkan dan berlangganan Ask Us Anything, sebuah podcast dari editor Popular Science. Ask Us Anything hits Apple, Anchor, Spotify, dan di mana pun Anda mendengarkan podcast setiap Selasa dan Kamis. Setiap episode menggali lebih dalam ke satu kueri yang kami tahu Anda ingin bertahan.