Mekanisme Fluida

LIFT (gaya angkat) dan DOWNFORCE

1.Pengertian

Aerodinamika memiliki arti yaitu aero adalah udara dan dinamika adalah pergerakan atau perubahan. Jadi aerodinamika adalah perubahan gerak dari suatu benda akibat dari hambatan udara ketika benda tersebut melaju dengan kencang. Hal ini yang dimanfaatkan dalam pesawat dan mobil formula, dimana adanya campur tangan udara agar menghasilkan lift (daya angkat) atau kebalikannya. Lift adalah gaya angkat yang digunakan pesawat untuk terbang. Kemdian downforce merupakan gaya tekan atau kebalikan dari gaya lift agar mobil tidak terangkat.

2.Prinsip Kerja dan pendukungnya

Aerodinamika dimanfaatkan manusia dengan suatu prinsip. Prinsip ini adalah prinsip perbedaan tekanan. Bagaimana perbedaan tekanan bisa terjadi? Hal ini terjadi tentunya didukung oleh beberapa factor. Diantaranya adalah air speed and density, angle of attack, airfoil shape, and pressure integration.

a.Air speed and density

Kecepatan udara dan massa jenis benda ini sangat berpengaruh dalam pemanfaatan aero dinamika. Dimana perbedaan kecepatan yang terjadi antara bagian atas benda dan bawah benda memiliki perbedaan kecepatan yang dikarenakan bentuknya sehingga akan terjadi perbedaan tekanan, baik tekanan tinggi atau rendah. Kemudian hal ini nantinya yan dimanfaatkan oleh manusia.

Dan untuk massa jenis atau density juga berpengaruh dalam gaya angkat dimana semakin ringan benda yang mengalami gaya aerodinamis akan semakin besar pengaruhnya karena berat benda akan lebih kecil dibandingkan dengan gaya angkat.

b.Angle of attack

Angle of attack atau sudut serang merupakan daerah yang akan mengalami pengaruh oleh aerodinamika. Daerah ini merupakan penentu apakah nantinya akan dihasilkan gaya angkat atau daya kebawah atau downforce. Sehingga setiap sudutnya akan dihitung agar nantinya dapat memaksimalkan gaya yang akan dihasilkan. Bila angle of attack yang kita tentukan salah maka akan ada beberapa masalah. Bagaimana tidak? Kesalaha sudut sehikit bisa membuat misalnya pesawat gagal terbang atau malah menghasilkan gaya yang berlawanan dari yang diinginkan. Sehingga angle of attack ini juga sangat penting untuk diperhatikan agar tidak terjadi kesalahan.

c.Airfoil shape

Airfoil adalah sebuah bentuk yang bentuknya dapat kita lihat seperti bentuk sayap pada pesawat. Bentuk ini mengikuti seperti bentuk tetesan air hujan. Betnuk ini sangat berpengaruh besar dalam pemanfaatan aerodinamika. Bentuk ini dapat kita modifikasi untuk menghasilkan tekanan yang baik dan cukup untuk benda yang kita inginkan agar bisa terbang atau mendapatkan downforce tertinggi. Bentuk-bentuk aerofoil sendiri memiliki beberapa bentuk yang memiliki manfaat sendiri-sendiri.

d.Pressure Integration

Merupakan suatu bentuk integrasi pada tekanan yang terjadi pada sekitaran sayap airfoil. Hal ini dimanfaatkan dengan cara mengetahui tekanan di setiap bagian1 sayap dan menghitungnya. Setelah menghitungnya maka akan tahu mana yang harus diubah agar nantinya teknanan yang terjadi di sayap akan memudahkan pesawat dalam melakukan take off atau landing.

3.Pengaplikasian

A.Lift pada Pesawat Terbang

Pesawat terbang yang kita kenal sekarang merupakan kendaraan yang sangat cepat dan memudahkan manusia dalam memindahkan barang atau berpindah tempat. Namun bagaimana pesawat itu terbang merupakan sebuah pertanyaan. Pesawat memanfaatkan aerodinamika yaitu saya angkat atau lift force. Hal ini berfungsi pada bagian sayapnya. Dapat kita perhatikan bahwa sayap pesawat memiliki bentuk yang aifoil.

Sayap pesawat dibuat sedemikian rupa agar dapat memiliki perbedaan tekanan pada bagian atas dan bawah sayap yang dikarenakan adanya perbedaan kecepatan. Perbedaan kecepatan ini dikarenakan angina yang berada pada bagian bawah sayap memiliki luasan sayap yang lebih pendek dari pada bagian atas sayap sehingga angina atau udara yang ada di atas sayap akan memiliki kecepatan yagn lebih cepat agar nantinya akan bertemu dengan udara yang di bawah sayap saat di ujung sayap. Hal ini membuat tekanan yang ada di atas sayap akan lebih kecil daripada yang ada di bawah sayap. Sehingga pesawat akan terdorong ke atas atau terangkat. Sebenarnya untuk terbang juga pesawat harus dipengaruhi gaya lain yaitu drag force. Drag force adalah suatu gaya hambatan yang terjadi karena adanya pergesekan atau adanya gaya yang menghambat karena fluida diseitarnya terutama udara. Drag force yang membantu pesawat terangkat adalah induced drag, dimana drag ini akan menahan pesawat untuk tetap terbang miring agar bisa menuju ketinggian atau altitude yang diinginkan.

Selain itu juga pesawat harus memiiki kecepatan yang cukup agar nantinya dapat mengangkat fuselage atau badan pesawat serta lainnya. Hal ini semua berhubungan dengan teori yang dikemukakan oleh Bernoulli. Dimana ada 3 hal yang berpengaruh yaitu tekanan, energy kinetic dan energy mekanik yang dihasilkan.

B.Downforce pada mobil formula

Downforce atau gaya kebawah merupakan gaya yang digunakan untuk melawan gaya angkat atau lift. Hal ini sangat berguna dalam melakukan pergerakan dalam kecepatan yang tinggi. Oleh karena itu mobil-mobil cepat dan mobil balap memanfaatkan gaya ini untuk memudahkan dalam berbelok. Salah satu contohnya adalah mobil formula 1. Gaya ini memanfaatkan bentuk airfoil juga namun terbalik.

Bentuk ini membuat mobil formula dapat berbelok dengan mudah meskipun dalam kecepatan yang tinggi. Tentunya prinsip kerjanya sama seperti dengan gaya angkat namun ini terbalik. Ada 3 bagian penting yang ada pada mobil formula yang dapat memberikan downforce yang besar yakni wing depan, diffuser dan spoiler. Ketiga bagian ini membuat mobil formula mendapatkan downforce yang optimal. Selain itu juga bentuk badan yang bagus membuat turbulence yang terjadi semakin minim sehingga meminimalisir drag force.