 |
| Gbr. Dasar Aerodinamika Pada Mobil |
PENGERTIAN UDARA
Udara adalah campuran berbagai macam gas yang tidak berwarna dan tidak berbau yang memenuhi ruang di atas bumi.
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.
KARAKTERISTIK UDARA
Sifat udara sendiri berusaha dijelaskan oleh Aristoteles yang dianggapnya memiliki derajat benda termulia sehingga cenderung bergerak ke atas, ke surga yang ada di atas bumi. Kini sifat udara dijelaskan dengan sifat partikel-partikel pembuatnya dimana massa jenisnya lebih kecil dibandingkan zat yang lain. Dengan demikian, udara atau gas mudah bergerak ke mana saja, juga ke atas bumi.
Karakteristik udara dapat diidentifikasikan sebagai berikut :
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah.
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumidan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah.
Apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin di sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamanakan konveksi.
FAKTOR TERJADINYA ANGIN
1. Gradien barometris
Bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari 2 isobar yang jaraknya 111 km. Makin besar gradien barometrisnya, makin cepat tiupan angin.
2. Letak tempat
Kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat dari yang jauh dari garis khatulistiwa.
3. Tinggi tempat
Semakin tinggi tempat, semakin kencang pula angin yang bertiup, hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang menghambat laju udara. Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak rata lainnya memberikan gaya gesekan yang besar. Semakin tinggi suatu tempat, gaya gesekan ini semakin kecil.
4. Waktu
Di siang hari angin bergerak lebih cepat daripada di malam hari.
PENGERTIAN GAS
Gas adalah suatu fase benda dalam ikatan molekul, bisa berbentuk cairan, benda padat, ikatan molekul akan terlepas pada suhu titik uap benda. Gas mempunyai kemampuan untuk mengalir dan dapat berubah bentuk. Namun berbeda dari cairan yang mengisi pada besaran volume tertentu, gas selalu mengisi suatu volume ruang, mereka mengembang dan mengisi ruang di manapun mereka berada.
Tenaga gerak/energi kinetis dalam suatu gas adalah bentuk zat terhebat kedua (setelah plasma). Karena penambahan energi kinetis ini, atom-atom gas dan molekul sering memantul antara satu sama lain, apalagi jika energi kinetis ini semakin bertambah.
Sifat-sifat gas dapat dirangkumkan sebagai berikut.
KOEFISIEN AERODINAMIKA
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 (koefisien drag) , 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. Pada kendaraan yang mempunyai kecepatan diatas 80 km/jam faktor aerodinamis digunakan untuk mengoptimalkan kecepatannya disamping menonjolkan performa mesin yang dimilikinya.
Adapun factor-faktor yang mempengaruhi Aerodinamika:
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.
2. 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.
Demikian ulasan tentang dasar - dasar aerodinamika, semoga apa yang disajikan bisa bermanfaat bagi pembaca.
Udara adalah campuran berbagai macam gas yang tidak berwarna dan tidak berbau yang memenuhi ruang di atas bumi.
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.
KARAKTERISTIK UDARA
Sifat udara sendiri berusaha dijelaskan oleh Aristoteles yang dianggapnya memiliki derajat benda termulia sehingga cenderung bergerak ke atas, ke surga yang ada di atas bumi. Kini sifat udara dijelaskan dengan sifat partikel-partikel pembuatnya dimana massa jenisnya lebih kecil dibandingkan zat yang lain. Dengan demikian, udara atau gas mudah bergerak ke mana saja, juga ke atas bumi.
Karakteristik udara dapat diidentifikasikan sebagai berikut :
- Udara mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.
- Volume udara tidak tetap.
- Udara dapat dikompresi (dipadatkan).
- Berat jenis udara 1,3 kg/m3.
- Udara tidak berwarna.
- Mudah bergerak.
- Dapat ditekan.
- Dapat berkembang dan menghasilkan tekanan.
- Merupakan benda transparan untuk beberapa radiasi.
- Jumlah beratnya diseluruh atmosfir diperkirakan sebesar 46x1014 ton. Sekitar separuh dari berat udara ini berada dibawah ketinggian 6.000 meter (18.000 feet), atau lebih dari 99 % diantaranya berada dalam ketinggian sampai 30 Km.
PENGERTIAN ANGIN
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah.
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumidan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah.
Apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin di sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamanakan konveksi.
FAKTOR TERJADINYA ANGIN
1. Gradien barometris
Bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari 2 isobar yang jaraknya 111 km. Makin besar gradien barometrisnya, makin cepat tiupan angin.
2. Letak tempat
Kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat dari yang jauh dari garis khatulistiwa.
3. Tinggi tempat
Semakin tinggi tempat, semakin kencang pula angin yang bertiup, hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang menghambat laju udara. Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak rata lainnya memberikan gaya gesekan yang besar. Semakin tinggi suatu tempat, gaya gesekan ini semakin kecil.
4. Waktu
Di siang hari angin bergerak lebih cepat daripada di malam hari.
Gas adalah suatu fase benda dalam ikatan molekul, bisa berbentuk cairan, benda padat, ikatan molekul akan terlepas pada suhu titik uap benda. Gas mempunyai kemampuan untuk mengalir dan dapat berubah bentuk. Namun berbeda dari cairan yang mengisi pada besaran volume tertentu, gas selalu mengisi suatu volume ruang, mereka mengembang dan mengisi ruang di manapun mereka berada.
Tenaga gerak/energi kinetis dalam suatu gas adalah bentuk zat terhebat kedua (setelah plasma). Karena penambahan energi kinetis ini, atom-atom gas dan molekul sering memantul antara satu sama lain, apalagi jika energi kinetis ini semakin bertambah.
Sifat-sifat gas dapat dirangkumkan sebagai berikut.
- Gas bersifat transparan
- Gas terdistribusi merata dalam ruang apapun bentuk ruangnya.
- Gas dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding.
- Volume sejumlah gas sama dengan volume wadahnya. Bila gas tidak diwadahi, volume gas akan menjadi tak hingga besarnya, dan tekanannya akan menjadi tak hingga kecilnya.
- Gas berdifusi ke segala arah tidak peduli ada atau tidak tekanan luar.
- Bila dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi merata.
- Gas dapat ditekan dengan tekanan luar. Bila tekanan luar dikurangi, gas akan mengembang.
- Bila dipanaskan gas akan mengembang, bila didinginkan akan mengkerut.
- Gaya tarik menarik sangat kecil
- Susunannya sangat tidak teratur
- Letaknya saling berjauhan
- Bergerak sangat bebas
KOEFISIEN AERODINAMIKA
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 (koefisien drag) , 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. Pada kendaraan yang mempunyai kecepatan diatas 80 km/jam faktor aerodinamis digunakan untuk mengoptimalkan kecepatannya disamping menonjolkan performa mesin yang dimilikinya.
Adapun factor-faktor yang mempengaruhi Aerodinamika:
- Temperature (suhu udara)
- Tekanan udara
- Kecepatan udara
- Kerapatan / kepadatan udara
 |
| Gbr. Menghitung Re |
 |
| Gbr. Menghitung Cd |
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.
2. 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.
Demikian ulasan tentang dasar - dasar aerodinamika, semoga apa yang disajikan bisa bermanfaat bagi pembaca.
No comments:
Post a Comment