wing

25
Wing (Sayap) Pesawat Terbang Wing merupakan bagian terpenting dari suatu pesawat, karena wing menghasilkan lift (gaya angkat) ketika bergerak terhadap aliran udara karena bentuknya yang airfoil. Selain sebagai penghasil gaya angkat, pada kebanyakan pesawat saat ini juga sebagai fuel tank (tempat bahan bakar) dan tempat bergantungnya engine. Sebelum mempelajari wing dan apa saja yang terdapat pada wing, mari kita pahami dulu dalam bentuk gambar : Leading edge; merupakan bagian depan dari wing yang pertama terkena aliran udara. Pada pesawat-pesawat besar umumnya di leading edge juga terdapat leading edge flap. Trailing edge; merupakan bagian belakang dari wing, dimana terdapat aileron, aileron tab, dan flap. Wing root; merupakan bagian wing yang melekat pada fuselage. Wing tip; merupakan bagian wing yang paling jauh dengan fuselage atau bagian paling ujung dari wing. Pada wing tip biasanya terdapat tambahan berupa winglet atau wing tip tank pada jenis pesawat tertentu. Pada pesawat-pesawat kecil wing umumnya hanya dilengkapi dengan aileron, spoiler dan flap. Hal itu dinilai cukup karena beban kerja pilot dan mekanismenya pun tidak terlalu berat. Namun lain halnya dengan pesawat besar, tanpa adanya bidang-bidang kendali tambahan akan menjadikan pesawat uncontrollable atau sulit sekali bahkan mungkin mustahil untuk dikendalikan.

Upload: siti-khalifah

Post on 10-Aug-2015

50 views

Category:

Documents


9 download

TRANSCRIPT

Page 1: Wing

Wing (Sayap) Pesawat Terbang

Wing merupakan bagian terpenting dari suatu pesawat, karena wing menghasilkan lift (gaya angkat) ketika bergerak terhadap aliran udara karena bentuknya yang airfoil. Selain sebagai penghasil gaya angkat, pada kebanyakan pesawat saat ini juga sebagai fuel tank (tempat bahan bakar) dan tempat bergantungnya engine.

Sebelum mempelajari wing dan apa saja yang terdapat pada wing, mari kita pahami dulu dalam bentuk gambar :

Leading edge; merupakan bagian depan dari wing yang pertama terkena aliran udara. Pada pesawat-pesawat besar umumnya di leading edge juga terdapat leading edge flap.

Trailing edge; merupakan bagian belakang dari wing, dimana terdapat aileron, aileron tab, dan flap.

Wing root; merupakan bagian wing yang melekat pada fuselage.

Wing tip; merupakan bagian wing yang paling jauh dengan fuselage atau bagian paling ujung dari wing. Pada wing tip biasanya terdapat tambahan berupa winglet atau wing tip tank pada jenis pesawat tertentu.

Pada pesawat-pesawat kecil wing umumnya hanya dilengkapi dengan aileron, spoiler dan flap. Hal itu dinilai cukup karena beban kerja pilot dan mekanismenya pun tidak terlalu berat.

Namun lain halnya dengan pesawat besar, tanpa adanya bidang-bidang kendali tambahan akan menjadikan pesawat uncontrollable atau sulit sekali bahkan mungkin mustahil untuk dikendalikan.

Control surface :

Winglet, merupakan bidang tambahan pada pesawat-pesawat tertentu untuk mengurangi terjadinya turbulensi pada wingtip.

Page 2: Wing

Low-speed aileron, sebagai kemudi gerak bank dan roll dalam kondisi gerakan pesawat yang lambat atau dalam kondisi terbang dimana hanya dibutuhkan sedikit bank.

High-speed aileron, aileron ini digunakan dalam kondisi dimana memerlukan respon gerak yang cepat dari aileron terhadap pergerakan bank pesawat.

Flap track fairing, adalah batang/fairing yang dipasang untuk jalan atau track dari flap agar ketika flap itu dikeluarkan maka akan mengikuti tracknya.

Kruger flaps, yaitu flap yang tereletak pada leading edge, yang fungsinya sebagai penambah luas sayap dan memperbesar lift namun juga sekaligus memperbesar drag.

Slats, merupakan flap yang terletak di leading adge dengan fungsi yang sama.

Three slotted inner flap, flap yang letaknya mendekati wing root.

Three slotted outer flap, flap yang letaknya mendekati wing tip.

Spoilers, fungsinya ialah untuk merusak lift, dalam artian digunakan biasanya pada saat setelah landing untuk mengurangi lift.

Spoilers-air brakes, yaitu spoiler yang berfungsi mengurangi lift dan memperbesar drag sehingga pesawat seperti di rem karena gerak pesawat tertahan oleh drag yang dihasilkan

Page 3: Wing

Wright Bersaudara 1871 - 1912

Pesawat Terbang

Wright bersaudara (Wright brothers), Orville (19 Agustus 1871 - 30 January 1948) dan Wilbur (16 April 1867 - 30 May 1912) adalah dua orang Amerika yang dicatat sebagai penemu pesawat terbang karena mereka berhasil membangun pesawat terbang yang pertama kali berhasil diterbangkan dan dikendalikan oleh manusia pada tanggal 17 Desember 1903. Dua tahun setelah penemuan mereka, kedua bersaudara tersebut mengembangkan 'mesin terbang' mereka ke bentuk pesawat terbang yang memakai sayap yang seperti sekarang kita kenal. Walaupun mereka bukan orang yang pertama membuat pesawat percobaan atau experiment, Wright bersaudara adalah orang yang pertama menemukan kendali pesawat sehingga pesawat terbang dengan sayap yang terpasang kaku bisa dikendalikan.

Terobosan yang paling besar adalah penemuan 'kontrol tiga sumbu' yang digunakan oleh semua pesawat terbang yang sekarang.

Mereka memperoleh keahlian mekanik tersebut dari bekerja di toko mereka yang penuh dengan mesin cetak, sepeda, motor dan mesin lainnya. Dari sepeda mereka mendapat gagasan bahwa pesawat terbang yang tidak stabil dapat dikendalikan dengan latihan.

Wright bersaudara adalah dua dari tujuh orang bersaudara. Di sekolah dasar, Orville pernah dikeluarkan dari sekolah. Tahun 1878, ayah mereka membelikan 'helikopter' mainan untuk dua anak mereka yang termuda tersebut. Mainan itu dibuat dari bambu dan karet untuk memutar baling-baling nya. Wilbur dan Orville memainkannya hingga rusak, kemudian membuat mainan tersebut sendiri, mereka mengaku bahwa pengalaman brmain dengan helikopter bambu menjadi sumber bagi ketertarikan mereka terhadap mesin yang bisa terbang.

Page 4: Wing

Home » Pengetahuan umum » Apakah kegunaan Sayap - Wingtip / winglet pada pesawat terbang?

Apakah kegunaan Sayap - Wingtip / winglet pada pesawat terbang?

POSTED BY ARMHANDO TOGATOROV ON 0 KOMENTAR

Apakah Fungsi Sayap/Wingtip / winglet pada pesawat terbang?

winglet /wingtip sekarang mulai di aplikasikan di beberapa pesawat terbang terbaru, pada sebuah pesawat terbang, bentuk body selalu menjadi pertimbangan khusus bagi para perancang pesawat terbang, mengapa? karena bentuk pesawat terbang selalu disempurnakan demi mencapai tujuan tujuan antara lain seperti kemampuan jelajah, penghematan bahan bakar, kecepatan, kenyamanan serta daya muat pesawat terbang. Para ahli rancang bangun pesawat terbang bahkan membentuk team khusus yang berfikir keras akan rancangan rancangan mereka yang akan datang seperti yang dilakukan team "skunk work" yang tersohor itu.

bentuk pesawat sangat berpengaruh dengan media terbang mereka di udara dan apa yg di hadapi saat terbang seperti drag dan turbulensi. Dulu pesawat dibuat dengan bentuk seadanya, namun sekarang pesawat dibuat dengan bentuk yang streamline serta penuh dengan pertimbangan terbang yang terlebih dahulu di uji ketangguhan nya disebuah lorong angin/terowongan angin. Kembali ke topik, mengenai Winglet, winglet sebetulnya telah di aplikasikan pada mobil Cadillac Eldorado buatan amerika sekitar tahun 50-60 an, dan kini di aplikasikan pada sayap utama pesawat. Winglet bukan sekedar aksesoris tambahan agar terlihat keren, namun memiliki fungsi.

Page 5: Wing

Sebuah Cadillac Eldorado yang menjadi inspirasi hadirnya Winglet pada pesawat ( lihat bagian ekor belakang mobil )

sebuah pesawat dalam pengujian aerodinamis di terowongan angin/wind tunnel

Page 6: Wing

gaya yang diterima pada pesawat

keterangan gambar:

Thrust/daya dorong: gaya ke depan yang dihasilkan oleh Mesin / baling-baling. Drag/hambatan : gaya perlambatan, dan disebabkan oleh gangguan aliran udara oleh sayap, pesawat, dan lain benda menonjol / aerodinamic Weight/berat: adalah gabungan dari pesawat itu sendiri seperti para awak, bahan bakar, kargo atau bagasi. Berat menarik pesawat ke bawah karena gaya gravitasi, hal ini bertolak belakang dengan daya angkat yang harus di pikul saat take off. Lift/daya angkat: merupakan kemampuan pesawat untuk mengangkat dirinya terbang hal ini bertolak belakang dengan weight/berat. diproduksi oleh efek dinamis dari udara yang bekerja pada sayap

Winglet terbukti mengurangi asupan bahan bakar pada pesawat (irit bahan bakar) dan tentunya bila begitu menambah daya jelajah maksimum pesawat dan juga memiliki fungsi aerodinamika yang lebih

Page 7: Wing

baik seperti mengurangi induced drag ( drag daya angkat ). Pernah saya membaca sebuah kejadian kecelakaan pesawat yang diakibatkan oleh adanya aliran udara berpilin ( Vortex ) yang mengakibatkan kecelakaan pada pesawat dibelakangnya ( saya lupa nama kejadian itu dan pesawat apa yg jadi korban ), nah kejadian itu sekarang bisa di reduce dengan hadirnya Winglet pada ujung sayap ini.

Page 8: Wing

Gambar sebuah gangguan pilinan udara (vortex) dan perbandingan antara pesawat ber winglet dan yang tidak ber winglet

Pada dasarnya induced drag disebabkan oleh terbentuknya pusaran (vortex) diujung sayap. Dengan menambahkan winglet maka kekuatan vortex yg terbentuk dapat diperlemah dan induced drag dikurangi. Winglet adalah tambahan panjang bentangan sayap, tetapi arahnya keatas bukan datar. Dampaknya sama saja dengan memperpanjang bentangan sayap, tetapi beban momen tambahan tidaklah sebesar kalau sayap diperpanjang arah horisontal. Inilah sebabnya mengapa anda bisa melihat banyak pesawat modern yg menggunakan winglet. Dulu winglet itu hampir tegak lurus secara mendadak diujung sayap. Tetapi bentuk winglet yg baru adalah apa yg disebut blended winglet atau winglet yg tersambung mulus pada ujung sayap, yaitu melengkung keatas secara gradual (sedikit demi sedikit). Pesawat Boeing yg baru semuanya sudah menggunakan winglet. Tetapi Airbus sedikit ketinggalan jaman. Baru2 ini Airbus melakukan uji coba memasang blended winglet (gambar diatas)pada pesawatnya, dan ternyata ini seperti juga halnya dengan pesawat Boeing, mampu mengurangi drag sebesar 7%, yg berarti avtur yg dibutuhkan utk setiap perjalanan juga berkurang sebesar 7%, suatu jumlah yang cukup besar dan diharapkan bisa mengurangi fuel surcharge yg harus dibayar penumpang.

Page 9: Wing

gambar pilinan udara yang terjadi di ujung ujung sayap, pada beberapa kasus ini sangat berbahaya terutama pada pesawat di belakangnya. fase fase pilinan udara yang berbahaya terutama terjadi saat tinggal landas, memanjat, dan fase pendaratan penerbangan.

Page 10: Wing

GAMBAR DIAGRAM PERBANDINGAN PESAWAT DENGAN WINGLET DAN YANG TIDAK MENGGUNAKAN

Kredit picture for angkasa-online.com

Winglets mengurangi pusaran pada ujung sayap (vortex), sebuahTornado kembar yang dibentuk oleh perbedaan antara tekanan pada permukaan atas sayap pesawat .Tekanan tinggi pada permukaan bawah menciptakan aliran udara hingga membentuk pilinan ikal di sekitarnya. Ada beberapa jenis dari winglet ini

-Wingtip biasa (B737 Classic, b757, dll.)

- Wingtip fences (A320, A380 )

-Swept back wingtip (767-400)

Page 11: Wing

-Winglet biasa (A330,A340, dan B747-400)

-Blended Winglets (B737 NG)

-Winglet MD-11 (winglet biasa tapi ada tambahan kecil di bawahnya)

Page 12: Wing
Page 13: Wing

Transportasi menggunakan jalur udara di masa modern ini dinilai menjadi sarana yang paling efektif. Dilihat dari segi keamanan dan juga ketepatan waktu serta jarak tempuh yang singkat menjadikan modal untuk kepercayaan para pengguna jasa pesawat terbang. Mulai dari jasa angkut penumpang hingga jasa kargo. Wright bersaudara adalah pencetus ide membuat alat transportasi berupa pesawat terbang modern di tahun 1903. Berkat jasa mereka, kini telah jutaan umat manusia yang setiap harinya berpergian menggunakan pesawat terbang. Dan tidak hanya sampai disitu, perusahaan-perusahaan manufaktur pesawat terbang pun kini telah menjamur, seperti Boeing, Airbus, British Aerospace Engineering, dll.

“Wright Bersaudara”

Penemuan-penemuan bertahap, mereka kembangkan. Mulai dari metode prinsip dasar lift and drag, dengan merangkai layang-layang dengan dua rangkap sayap besar atau disebut dengan biplane. Kerangka ini terinspirasi dari mahluk hidup yang alamiah dapat terbang yaitu burung. Pada akhirnya mereka menemukan cara untuk mengontrol kemudi pesawat. Yakni dengan menambahkan sirip serta ekor yang dapat bergerak sebagai penyeimbang dan dapat mengontrol keseimbangan pesawat.

Pada tahun 1900-1902 Wright bersaudara melakukan percobaan dengan menggunakan pesawat tanpa mesin, atau biasa disebut dengan glider. Percobaan pertama glider tersebut di tahun 1900, hanya mampu memberikan daya angkat setengah kali dari yang di kalkulasikan, memang tidak terlalu baik. Di tahun berikutnya mereka kembali meluncurkan pesawat glider kedua. Yang bahkan kali ini performa

Page 14: Wing

nya lebih buruk, dengan keadaan yang tidak stabil dan kehilangan kecepatan di ketinggian rendah, menandakan bukan hasil yang baik.

Dengan semangat pantang menyerah, Wright Bersaudara menemukan inovasi dengan membuat saluran angin modifikasi mereka sendiri. Dan menciptakan sebuah rangka sayap untuk mengukur daya angkat di lebih dari 200 sayap yang mereka coba. Dan hasilnya, mereka mampu menemukan kesalahan dan mengkoreksi serta mengkalkulasi ulang dari konfigurasi sayap glider sebelumnya. Dengan perhitungan ulang yang cermat, akhirnya mereka dapat menerbangkan glider ratusan kali. Hasil ini merupakan suksesi pertama Wright Bersaudara, setelah sebelumnya berulangkali di rundung kegagalan. Dari hasil ini mereka terus terpacu untuk membuat inovasi-inovasi baru. Di buktikan dengan rancangan baru mereka membuat mesin ganda yang terbuat dari kayu, atau sering disebut twin propeller. Tidak sampai disini saja, inovasi lainnya adalah berupa penambahan penyangga sayap.

Page 15: Wing
Page 16: Wing

Tanggal 17 Desember 1903 merupakan hari bersejarah pada dunia aviasi. Sebab di hari tersebut pertama kalinya pesawat rancangan Wright Bersaudara di terbangkan yang tentunya sudah dilengkapi dengan mesin dan penyempurnaan. Menurut catatan The Smithsonian Institution and Fédération Aéronautique Internationale penerbangan perdana tersebut berlokasi di Kill Devil Hills, Carolina Utara, Amerika Serikat. Penerbangan pertama di piloti oleh Orville Wright dan berhasil mencapai ketinggian 120 kaki, selama 12 detik lamanya. Masih di hari yang sama kemudian saudaranya, Wilbur Wright dapat terbang mencapai ketinggian 852 kaki dan dapat bertahan selama 1 menit di udara. Catatan tersebut merupakan langkah awal bagi kemajuan teknologi pesawat terbang.

Page 17: Wing

Alberto Santos-Dumont

Page 18: Wing

Tokoh penemu lainnya yang sangat berjasa di bidang aviasi adalah Alberto Santos-Dumont asal Brazil. Di tahun 1906 Ia berhasil membuat decak kagum penduduk Eropa dengan mendemonstrasikan pesawat 14-bis yang mampu terbang selama 21 detik, setinggi 22 meter diatas kota Paris. 14-bis adalah pesawat yang sudah mempunyai sayap tetap. Inovasi yang Ia temukan yang mengacu kepada penemu sebelumnya, Wright Bersaudara, ialah tambahan berupa permukaan kemudi yang dapat di gerakkan. Tujuan nya adalah untuk dapat menggerakan ailerons. Teknologi ailerons yang di kembangkan oleh Alberto adalah dengan menambahkan tuas agar dapat mengatur pergerakan ailerons itu sendiri. Guna ailerons disini adalah menambah keseimbangan pesawat, serta mengatur pesawat agar bisa berbelok ke kanan dan ke kiri. Berkat sistem tersebut, Alberto dapat dengan mudah mengendalikan keseimbangan pesawat 14-bis nya, yang belum terdapat pada pesawat flyer rancangan Wright Bersaudara.

Page 19: Wing

Era 1914-1918

Hampir sejak pertama kali di temukan,nya pesawat terbang, banyak negara berminat langsung memproduksi untuk kepentingan militer. Negara pertama yang menggunakan jasa pesawat terbang untuk militer adalah Italia. Italia menggunakan pesawat terbang untuk kepentingan militer nya berupa pengintaian, pengeboman, dan penembakan melalui udara dalam perang Italia-Turki (September 1911- Oktober 1912) di Libia. Misi pertama berupa pengintaian terjadi pada tanggal 23 Oktober 1911. Dan pengeboman pertama koloni musuh pada tanggal 1 November 1911. Di era yang sama, Bulgaria pun mengikuti jejak Italia dengan taktik perang menggunakan jalur udara di Perang Balkan (1912-1913). Sementara perang menggunakan senjata di pesawat terbang tengah menjadi trend dimasa itu, ide untuk memanfaatkan sebagai sarana fotografi sebagai acuan pengintaian tercetus. Beberapa alutsista negara-negara Eropa yang mempunyai pesawat tergolong kategori ringan, yang tipikalnya sebagai pesawat sport menyerahkan armadanya kepada departemen pengintaian negara demi kepentingan perang. Tidak lupa pula radio komunikasi juga sudah di pasangkan disetiap pesawat karena merupakan hal yang vital untuk koordinasi antara pilot dengan bagian tentara darat. Pada masa itu, radio komunikasi yang umumnya di pakai adalah jenis SCR-68.

Era 1918-1939 “Masa Keemasan”

Periode antara masa Perang Dunia I dan Perang Dunia II tercatat perkembangan teknologi aviasi yang menunjukkan kemajuan yang pesat. Di mulai dari pesawat yang bertenaga rendah tersusun atas rangka kayu sampai pesawat bermesin piston tunggal bertenaga tinggi yang tersusun dari rangka

Page 20: Wing

alumunium. Setelah Perang Dunia I berakhir, banyak pilot-pilot eks. Angkatan Udara yang bersemangat menunjukkan kebolehanya dalam meliak-liuk burung besi di angkasa luas. Contohnya di tanggal 14 Juni 1919 sebuah pesawat Vickers Vimy diterbangkan oleh Kapten John Alcock dan dikopiloti oleh Lt. Arthur Brown dari St. John’s ke Clifde, Irlandia non-stop. Mereka pun memenangkan hadiah sebesar $65,000 sebagai penghargaan. Delapan tahun kemudian sejarah kembali mencatat seorang Charles Lindbergh yang memenangkan Orteig Prize sebesar $25,000 untuk terbang solo nya menyebrangi Samudera Atlantik non-stop.

Page 21: Wing

Teori Fisika yang Berlaku

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.

v_1> v_2 berarti P_1< P_2

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 = (P_2-P_1)A maka akan diperoleh:

F= 1/2 ρ (〖v^2〗_1- 〖v^2〗_2 )A

P_1+1/2 ρ.〖v_1〗^2+ρgh_1= P_2+1/2 ρ.〖v_2〗^2+ρgh_2

Sayap pesawat tipis, maka h1 = h2 sehingga tekanan pada pesawat:

P_1+1/2 ρ.〖v_1〗^2 = P_2+1/2 ρ.〖v_2〗^2 = konstan

P_1- P_2 = 1/2 ρ(〖v_2〗^2- 〖v_1〗^2 )

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

Page 22: Wing

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 sebuah benda padat melalui sebuah fluida ( cairan atau gas). Bentuk gaya hambat yang paling umum tersusun dari sejumlah gaya gesek, yang bertindak sejajar dengan permukaan benda, plus gaya tekanan, yang bertindak dalam arah tegak lurus dengan permukaan benda. Bagi sebuah benda padat yang bergerak melalui sebuah fluida, gaya hambat merupakan komponen dari aerodinamika gaya resultan atau gaya dinamika fluida yang bekerja dalam arahnya pergerakan. Komponen tegak lurus terhadap arah pergerakan ini dianggap sebagai gaya angkat. Dengan begitu gaya hambat berlawanan dengan arah pergerakan benda, dan dalam sebuah kendaraan yang digerakkan mesin diatasi dengan gaya dorong.

Dalam mekanika orbit, tergantung pada situasi, hambatan atmosfer bisa dianggap sebagai ketidak efesiensian yang membutuhkan pengeluaran energi tambahan dalam peluncuran objek angkasa luar.

Tipe-tipe gaya hambat pada umumnya terbagi menjadi kategori berikut 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 umumnya mendominasi, dan lalu menciptakan gaya hambat. Lebih jauh lagi, gaya hambat imbas baru relevan ketika ada sayap atau badan angkat, dan dengan begitu biasanya didiskusikan baik dalam perspektif aviasinya gaya hambat, atau dalam desainnya semi-planing atau badan kapal. Gaya hambat gelombang berlangsung saat sebuah benda padat bergerak melalui sebuah fluida atau mendekati kecepatan suara dalam fluida itu — atau dalam kasus dimana sebuah permukaan fluida yang bergerak bebas bergelombang permukaan menyebar dari objek, misalnya saja dari sebuah kapal.

Untuk kecepatan yang tinggi — atau lebih tepatnya, pada bilangan Reynolds yang tinggi — gaya hambat keseluruhannya sebuah benda dikarakterisasikan oleh sebuah bilangan tak berdimensi yang disebut koefisien hambatan. Mengumpamakan sebuah koefisien hambatan yang lebih-atau-kurang konstan,

Page 23: Wing

seretan akan bervariasi sebagai kuadratnya kecepatan. Dengan begitu, tenaga resultan yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya hambat ini akan bervariasi sebagai pangkat tiganya kecepatan. Persamaan standar untuk gaya hambat adalah satu setengah koefisiennya seretan dikali dengan massa jenis fluida, luas dari item tertentu, dan kuadratnya kecepatan.

Hambatan angin merupakan istilah orang awam yang digunakan untuk mendeskripsikan gaya hambat. Penggunaannya seringkali tak jelas, dan biasanya digunakan dalam sebuah makna perbandingan (sebagai misal, kok bulu tangkis memiliki hambatan angin yang lebih tinggi dari bola squash).

Gaya Hambat Pada Kecepatan Tinggi

Persamaan gaya hambat menghitung gaya yang dialami sebuah objek yang bergerak melalui sebuah fluida pada kecepatan yang relatif besar (misalnya bilangan Reynold yang tinggi, Re > ~1000), yang juga dijuluki seretan kuadrat. Persamaan tersebut merupakan penghormatan kepada John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh, yang awalnya menggunakan L2 dalam tempatnya A (L adalah panjang). Gaya sebuah objek yang bergerak melalui sebuah fluida adalah:

F_d=1/2 .ρ .v^2 .C_d .A

dimana

F_d = adalah gaya dari seretan,

ρ = adalah massa jenisnya fluida (Catatan untuk atmosfer Bumi, massa jenis bisa diketahui dengan menggunakan rumus barometer. Massa jenisnya sebesar 1.293 kg/m3 pada 0 °C dan 1 atmosfer.),

v = adalah laju objek dibandingkan dengan fluida,

A = adalah luas rujukan,

C_d = 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.

Page 24: Wing

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).

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.