Isi
Sebuah pesawat terbang buatan manusia terbang sesuai dengan prinsip-prinsip fisika yang sama seperti burung: pesawat itu harus mengatasi gaya gravitasi untuk mencapai gaya angkat dan terbang. Sayap pesawat terbang bekerja untuk menghasilkan daya angkat, dan mereka melakukannya dengan melengkung aliran udara di sekitar mereka. Tanpa sayap, pesawat terbang adalah mobil belaka.
Pasukan Pesawat
Pesawat — dan burung — dapat terbang karena menyeimbangkan empat kekuatan: angkat, berat, seret, dan dorong. Sebuah pesawat terbang ke udara ketika lift — gaya yang mendorong ke atas pada permukaan sayapnya yang lebih rendah — melebihi berat pesawat karena gaya gravitasi. Angkat dibuat oleh aliran udara di sekitar pesawat, terutama di sekitar sayap. Seret adalah kekuatan hambatan udara terhadap gerakan pesawat. Gaya ini meningkat dengan meningkatnya kecepatan pesawat tetapi berkurang jika pesawat memiliki bentuk yang halus, atau aerodinamis. Mesin dan sistem propulsi pesawat terbang, baik jet atau baling-baling, menghasilkan gaya dorong untuk mengatasi hambatan.
Newton dan Bernoulli
Dua ilmuwan Eropa menjelaskan prinsip-prinsip penerbangan pesawat. Fisikawan Inggris Isaac Newton (1642–1727) menyebutkan tiga hukum gerak yang berlaku untuk semua benda yang bergerak. Yang pertama adalah bahwa benda-benda tetap diam atau dalam gerakan yang seragam kecuali mereka dipaksa untuk berubah oleh kekuatan eksternal. Kedua menyatakan bahwa gaya yang diarahkan pada suatu objek menyebabkannya berakselerasi ke arah gaya itu. Yang ketiga menyatakan bahwa untuk setiap kekuatan, ada kekuatan yang sama dan berlawanan. Matematikawan Swiss Daniel Bernoulli (1700-1782) adalah pelopor dalam mengembangkan penjelasan matematis untuk dinamika fluida, mekanisme bagaimana cairan dan gas mengalir. Temuan utamanya, yang dikenal sebagai prinsip Bernoulli, menyatakan bahwa ketika kecepatan aliran udara meningkat, tekanannya menurun.
Angle of Attack
Sayap pesawat dirancang untuk sedikit miring dari horizontal, juga dikenal sebagai jalur penerbangan. Sudut kemiringan ini disebut sudut serang dan merupakan variabel terpenting dalam menghasilkan daya angkat. Sebuah pesawat mulai bergerak ketika pilot menerapkan dorongan dari mesin untuk membuat pesawat bergerak maju di darat. Pilot memutar pesawat ke atas dengan mengangkat hidungnya untuk meningkatkan sudut serangan dan mencapai lepas landas. Namun, sudut serangan yang terlalu besar akan menghambat pesawat.
Kelengkungan aliran
Angkat dihasilkan oleh udara yang melengkung di sekitar sayap pesawat terbang. Saat aliran udara mengenai ujung sayap terdepan, ia terbagi menjadi dua, sebagian mengalir di sepanjang permukaan atas dan sebagian mengalir di sepanjang permukaan di bawah. Bentuk sayap sedikit asimetris, dengan area permukaan yang lebih besar di sisi atas. Aliran udara menempel ke permukaan atas saat bergerak di antara ujung sayap terkemuka dan ujung sayap, melengkung dan menurunkan tekanan sesuai dengan prinsip Bernoulli. Saat pesawat mengumpulkan kecepatan, daya angkat bertambah sesuai dengan hukum gerak kedua Newton. Ini pada gilirannya meningkatkan kelengkungan udara di permukaan atas, memaksa lebih banyak udara turun dari ujung sayap. Saat pesawat bergerak di udara, sayap-sayap di bawahnya yang menghadap aliran udara dengan sudut serang juga mengalihkan sebagian aliran udara ke bawah. Aliran udara ke bawah ini menghasilkan reaksi yang sama dan berlawanan dalam aliran udara bertekanan tinggi ke atas (hukum ketiga Newton), meningkatkan daya angkat dan menjaga pesawat tetap berada di udara.