TUGAS AERODINAMIKA

Tugas ini Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata kuliah Aerodinamika yang

Diampu oleh Bambang Wahyudi, SP.d

Disusun oleh :

RIASTY PURWANDARI

K2512059

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

MARET 2015

1. Berkaitan dengan udara (apa itu udara, karateristik udara, warna udara)

?

Udara adalah campuran berbagai macam gas yang tidak berwarna dan

tidak berbau yang memenuhi ruang di atas bumi. Lapisan udara yang

menyelubungi bumi disebut atmosfer.

Udara sebagai sumber daya alam perlu diketahui unsur-unsurnya. Unsur-

unsur udara yang kadarnya tetap dan jumlahnya banyak adalah zat lemas (N2)

sebanyak 28%, zat asam (O2) sebanyak 21%, argon (Ar) sebanyak 0,9%,

asam arang (CO2) sebanyak 0,03%, sedangkan unsur lain-lain (krypton, neon,

xenon, hidrogen, dan kalium) sebesar 0,07%.

Udara merujuk kepada campuran gas yang terdapat pada

permukaan bumi. Udara bumi yang kering mengandungi 78% nitrogen,

21% oksigen, dan 1% uap air, karbon dioksida, dan gas-gas lain.Kandungan

elemen senyawa gas dan partikel dalam udara akan berubah-ubah dengan

ketinggian dari permukaan tanah. Demikian juga massanya, akan berkurang

seiring dengan ketinggian. Semakin dekat dengan lapisan troposfer, maka

udara semakin tipis, sehingga melewati batas gravitasi bumi, maka udara akan

hampa sama sekali.

Apabila makhluk hidup bernapas, kandungan oksigen berkurang,

sementara kandungan karbon dioksida bertambah.

ANGIN

Angin adalah udara yang bergerak oleh rotasi bumi dan juga perbedaan

tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tekanan tinggi menuju ke

tekanan rendah atau dari suhu yang rendah menuju suhu yang tinggi. Jenis

angin terjadi menjadi dua yaitu, angin lokal dan angin musim.

Angin Lokal terdiri dari 3 macam, yaitu :

A. Angin darat dan angin laut

B. Angin lembah dan angin gunung

C. Angin jatuh

Angin Musim ada 5 macam, yaitu :

A. Angin Passat

B. Angin anti passat

C. Angin barat

D. Angin timur

E. Angin musson

2. Prinsip bagaimana pesawat bisa terbang?

Gaya-gaya yang bekerja pada pesawat

Di permukaan bumi ini terdapat gaya gravitasi yang membuat semua

benda pasti akan jatuh ke permukaan bumi. Untuk membuat benda tetap

pada tempatnya dan tidak jatuh ke bumi, maka dibutuhkan gaya (force)

sebesar gaya gravitasi (g-force) yang timbul terhadap benda itu. Hal ini

berlaku pula pada sebuah pesawat terbang sebagai benda yang lebih berat

dari udara.

Gaya-gaya yang bekerja pada pesawat terdiri atas gaya dorong (Thrust)

yang mendorong pesawat ke depan, gaya hambat (Drag) yang arahnya ke

belakang pesawat, berlawanan dengan gaya dorong, gaya angkat (Lift)

yang mengangkat pesawat ke atas, dan gaya gravitasi yang bekerja pada

pesawat sehingga menimbulkan bobot (Weight) yang arahnya selalu ke

bawah.

Thrust dan Lift adalah 2 kekuatan yang membantu pesawat melakukan

penerbangan panjang. Thrust, seperti yang sudah dijelaskan di atas adalah

gerak dorongan awal yang bersasal dari otot-otot pilot sebagai pesawat

kertas yang diluncurkan. Lift dihasilkan oleh permukaan suatu sayap

(wing) yang berbentuk airfoil.

Bentuk penampang airfoil pada suatu sayap pesawat terbang. Gaya

angkat terjadi karena adanya aliran udara yang melewati bagian atas dan

bagian bawah di sekitar airfoil. Pada saat terbang, aliran udara yang

melewati bagian atas airfoil akan memiliki kecepatan yang lebih besar

daripada kecepatan aliran udara yang melewati bagian bawah dari airfoil.

Maka, pada permukaan bawah airfoil 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 airfoil akan bergerak menuju bagian atas airfoil

sehingga tercipta gaya angkat pada sayap pesawat. Gaya angkat inilah

yang membuat pesawat dapat terbang dan melayang bebas di udara.

 Sementara drag berlawanan dengan dorong. Drag dapat dibagi

menjadi 2 jenis yaitu parasite drag an induced drag. Yang pertama adalah

parasite drag dan induced drag. Yang pertama disebut parasite drag karena

tidak ada fungsinya sama sekali untuk membantu pesawat untuk dapat

terbang, sedangkan yang kedua disebut induced karena dihasilkan atau

terbuat dari hasil kerja sayap yang membuat gaya angkat (lift).

Weight bertentangan dengan lift. Weight dan lift akan sama dengan

ketika pesawat terbang pada kecepatan konstan. Kelebihan berat akan

membutuhkan lebih gaya angkat dan gaya orong. Oleh karena itu, pesawat

yang mempunyai massa lebih besar akan lebih sulit mendarat

dibandingakan dengan pesawat yang lebih ringan. Pesawat dengan massa

yang lebih kecil akan membutuhkan gaya dorong yang lebih kecil juga.

Dengan demikian, kebanyakan pesawat dirancang menjadi seringan

mungkin.

3. Apa saja hukum fisika yang berlaku pada pesawat terbang?

1. Hukum Newton

Hukum Pertama

Setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali ada gaya

yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut. Berarti

jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau

bergerak dengan kecepatan konstan (tidak mengalami percepatan).

Hukum Kedua

Sebuah benda dengan massa M mengalami gaya resultan sebesar F

akan mengalami percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya, dan

besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap M.

atau F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada suatu

benda sama dengan turunan dari momentum linear benda tersebut

terhadap waktu.

Hukum Ketiga

Gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan

arah terbalik, dan segaris. Artinya jika ada benda A yang memberi gaya

sebesar F pada benda B, maka benda B akan memberi gaya sebesar –F

kepada benda A. F dan –F memiliki besar yang sama namun arahnya

berbeda. Hukum ini juga terkenal sebagai hukum aksi-reaksi, dengan F

disebut sebagai aksi dan –F adalh reaksinya.

2. Hukum Bernoulli

Prinsip Bernoulli menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida,

peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan

pada aliran tersebut. Prinsip ini merupakan bentuk sederhada dari

persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energy pada suatu

titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di

titik lain pada jalur aliran yang sama.

Dalam gambar di atas, dapat dilihat bahwa sayap pesawat dibuat agak

melengkung ke atas. Ini menyebabkan udara yang mengalir di bawah

sayap pesawat berdesakan dengan udara di atas sayap pesawat. akibatnya,

laju udara di atas sayap meningkat dan menyebabkan tekanan udara

menjadi kecil. Lalu laju aliran udara di bawah sayap lebih rendah karena

udara tidak berdesakan (tekanan udaranya lebih besar). Adanya perbedaan

tekanan ini membuat sayap pesawat terdorong ke atas. Pesawatpun ikut

terangkat.

4. Bagaimana helikopter bisa terbang?

Helikopter dapat terbang dikarenakan gaya angkat yang dihasilkan dari

perputaran baling-baling pada rotornya (mesin pemutar baling2 yang terdapat

diatas helikopter). Baling2 tersebut mengalirkan aliran udara dari atas ke

bawah. Aliran udara tersebut sangat deras sehingga mampu mengangkat

helikopter yang berbobot belasan ton.

Jika pada pesawat terbang gaya angkat dihasilkan dari aliran udara yang

melewati sayapnya, maka pada helikopter, fungsi sayap tersebut diganti

dengan baling-baling yang berputar. Untuk mendapatkan gaya angkat, baling-

baling rotor harus diarahkan pada posisi tertentu sehingga dapat membentuk

sudut datang yang besar.

Penampang baling2 lebih lebar di bagian atasnya, dengan bentuk

seperti itu, udara yang melewati bagian atas baling2 akan lebih cepat

daripada di bagian bawah, tetapi tekanannya kecil, dan sebaliknya, udara

yang mengalir di bagian bawah baling2 memiliki kecepatan yang lebih

kecil, tetapi tekanannya lebih besar, aliran udara yang terjadi pada tiap

baling2 menyebabkan terjadinya gaya angkat kecil, tetapi dengan

perputaran baling2 yang sangat cepat akan membentuk suatu permukaan

yang rata dan udara yang menekannya ke atas menimbukan tekanan besar

yang akhirnya menghasilkan gaya angkat yang besar pula.

Daya angkat (lift) yang ditimbulkannya tergantung pada sudut serang

(angel of attack) dan kecepatan baling-baling saat berputar.