Penjelasan Fisika Pesawat Terbang

Saya yakin kita semua pernah memandang ke angkasa dan melihat ada pesawat terbang yang sedang  melintasi udara di atas kita. Mungkin ada di antara kita yang pernah bertanya “bagaimana mungkin hal ini dapat terjadi”?. Pertanyaan ini wajar, apa lagi jika kita melihat massa dari pesawat yang berton-ton sehingga sepertinya mustahil untuk membuatnya dapat terbang terangkat di atas tanah. Di tambah lagi bahwa massa jenis dari pesawat itu yang terbuat dari material logam jauh lebih besar dari massa jenis udara yang bertindak ibarat “Jalan Raya” tempat pesawat tersebut melaju.

Gambar: pesawat yang sedang mengudara

Dalam kajian fisika, hal ini sebetulnya bukanlah peristiwa yang mustahil untuk terjadi, pada dasarnya hanya masalah keseimbangan gaya saja. Sudah umum di ketahui bahwa benda selalu jatuh menuju pusat bumi karena adanya gravitasi yang bekerja pada setiap benda. Tetapi, terdapat juga gaya ke atas yang secara vektor berlawanan arah dengan gaya gravitasi ini. Kedua gaya inilah yang berusaha direkayasa untuk selanjutnya hasilnya dapat membuat pesawat dapat terbang. Jika gaya ke atas yang bekerja pada benda lebih besar dari pada tarikan gravitasinya, maka benda tersebut dapat terangkat dari tanah, demikian juga sebaliknya.

Terdapat empat gaya mendasar yang bekerja pada benda, yaitu:

1. Tarikan
2. Dorongan
3. Gaya angkat
4. Gaya berat (gravitasi)

Dalam hukum newton yang pertama dapat disimpulkan bahwa benda cendrung untuk tetap diam atau bergerak dengan kecepatan konstan kecuali jika ada pengaruh (gaya) dari luar yang bekerja padanya. Kecendrungan ini terjadi disebabkan oleh adanya keseimbangan gaya yang bekerja pada benda tersebut. Jika tarikan yang bekerja pada benda sama besar dengan dorongannya, maka benda tidak akan mengalami perubahan ditinjau dari pergerakan horisontalnya. Begitupun yang terjadi jika geya berat pada benda sama besar dengan gaya angkatnya, maka untuk arah vertikal benda juga tidak mengalami perubahan. Artinya bahwa, jika keseimbangan ini terganggu akan mengakibatkan terjadinya perubahan pada benda, bisa horisontal maupun vertikal.

Gambar: gaya pada pesawat terbang

Maih menurut Newton, dalam hukum keduanya dinyatakan bahwa benda dengan massa tertentu yang mendapat pengaruh gaya maka benda tersebut akan mengalami percepatan. Implikasi dari hukum ini adalah untuk kasus pesawat terbang, kita dapat membuatnya terangkat dari tanah dengan memberikan gaya angkat untuk pesawat tersebut, gaya angkat ini harus lebih besar dari gaya yang disebabkan oleh tarikan gravitasi. Penjelasan tentang gaya angkat ini akan lebih jelas jika kita menggunakan prinsip bernoulli dan hukum ketiga Newton.

Dalam prinsip bernoulli kita bisa menemukan bahwa fluida yang mengalir lebih cepat akan menyebabkan penurunan tekanan pada fluida tersebut. Pada model moncong pesawat terbang, sengaja di desain agar ketika udara manabrak moncong tersebut akan menyebabkan aliran udara yang melalui bagian atas pesawat lebih cepat dari pada  yang melewati bagian bawah sayap pesawat terbang.

Gambar: perbedaan kecepatan aliran pada sayap pesawat terbang

Seperti yang telah dinyatakan oleh bernoulli, perbedaan kecepatan ini selanjutnya mengakibatkan tekanan udara pada bagian bawah sayap akan lebih besar daripada tekanan dari bagian atas sayap pesawat terbang. Perbedaan tekanan inilah yang menghasilkan gaya angkat pada pesawat terbang.