PRINSIP
DASAR AERODINAMIKA
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 :
- 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 bumi dan 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
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.
1. Gas
bersifat transparan
2. Gas
terdistribusi merata dalam ruang apapun bentuk ruangnya.
3. Gas
dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding.
4. 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.
5. Gas
berdifusi ke segala arah tidak peduli ada atau tidak tekanan luar.
6. Bila
dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi merata.
7. Gas
dapat ditekan dengan tekanan luar. Bila tekanan luar dikurangi, gas akan
mengembang.
8. Bila
dipanaskan gas akan mengembang, bila didinginkan akan mengkerut.
9. gaya
tarik menarik sangat kecil
10. susunannya
sangat tidak teratur
11. letaknya
saling berjauhan
12. bergerak
sangat bebas
PRINSIP
TEAR DROP DALAM AERODINAMIKA
Bentuk alami (natural shape) yang paling
aerodinamik adalah tetes air hujan.
Hal ini bisa fahami bahwa air adalah zat
yang sangat mudah berubah bentuk, ketika jatuh dari langit air akan menghadapi
gaya gesek dan tekanan dari udara yang dilewatinya. Kamudaian air akan merubah
bentuknya sehiingga mendapatkan gaya perlawanan (udara) sekecil mungkin.
Kemudian dirancanglah bentuk (shape) sepeda
motor dan kendaraan lain yg berkecepatan tinggi, dengan mengadopsi bentuk tetes
air tsb. Dan aliran udara yang mengalir disekitar benda yang bergerak seperti
tampak pada gambar berikut
Bentuk seperti ini adalah ketika dilihat
dari atas, dan bentuk yang paling atas adalah yg paling baik. Hal ini karena
bentuk tsb meniadakan turbulen di bagian belakang yang pada akhirnya akan
mengurangi koefisien drag, Sedangkan bentuk dari sampingnya adalah seperti
Turbulen terjadi karena terjadi
kekosongan udara dibagian belakang secara tiba-tiba, sehingga udara disekitar
kendaraan akan tersedot untuk mengisinya, dan hal ini akan meningkatkan
koefisien drag yang pada akhirnya menurunkan topspeed dan meningkatkan konsumsi
bensin. Dengan bentuk yang meruncing dibelakan akan meminimalisasi turbulen,
yang pada akhirnya akan meminimalkan koefisien drag. Perhatikan gambar berikut,
terlihat pengaruh dari “buntut” yang meruncing terhadap koefisien drag.
Bentuk tetesan air ini sangat
berpengaruh terhadap pencapaian topspeed yang maksimal, seperti yang diadopsi
oleh motor2 kencang (mendekati 400mph = 700 kpj) berikut. Rekor terbaru Top1 :
376,156 mph.
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
Untuk
menentukan koefisien drag dan bilangan Reynolds, hal yang pertama harus kita
ketahui adalah besar densitas udara dengan menggunakan persamaan:
Dari perhitungan
diatas digunakan untuk menghitung Re dan Cd dengan menggunakan persamaan
dibawah ini:
0 komentar:
Posting Komentar