Laporan ini membahas tentang proyek fisika teknik mengenai pesawat. Terdiri dari pengertian pesawat, prinsip kerja pesawat yang didasarkan pada gaya-gaya aerodinamis, dan jenis-jenis pesawat berdasarkan desain, propulsi, dan penggunaan serta jenis-jenis mesin pesawat.

1. LAPORAN PROJECT FISIKA TEKNIK
TEMA : PESAWAT
Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika Teknik
Yang di bina oleh Bapak Sujito, S.T., M.T.
Oleh:
1. Ahmad Khakim (110533406962)
2. Qoimatul Adilah (110533406982)
3. Aulia Rahmah (110533406967)
―The Learning University‖
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK INFORMATIKA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
2011

2. A. Pengertian Pesawat
Pesawat atau Pesawat Udara adalah setiap alat yang dapat terbang
diatmosfer karena daya angkat reaksi udara. Sedangkan Pesawat terbang
adalah pesawat udara yang lebih berat dari udara bersayap tetap dan dapat
terbang dengan tenaganya sendiri.
Menurut definisi FAA (Badan Penerbangan Amerika Serikat) di FAR
(Federal Aviation Regulation) saat ini yang juga diadopsi oleh Indonesian
CASR (Civil Aviation Safety Regulation), Definisi aircraft adalah sebuah
perangkat yang digunakan atau dimaksudkan untuk digunakan dalam
penerbangan. Kategori aircraft untuk sertifikasi penerbangnya dalam hal ini
adalah airplane, rotorcraft, lighter-than-air, powered lift, dan glider. Part 1
tersebut juga mendefinisikan airplane/ pesawat terbang sebagai: digerakkan
mesin, sayap tetap yang lebih berat dari udara, dalam penerbangannya ditahan
oleh reaksi dinamis dari udara yang berlawanan arah dengan sayapnya.

3. B. Prinsip Kerja Pesawat
Prinsip dasar dari cara pesawat terbang untuk mengudara sama untuk
semua pesawat, baik pesawat capung maupun pesawat super jumbo seperti
Airbus A380, yang mempengaruhi pesawat untuk terbang adalah gaya - gaya
aerodinamis yang mengenainya yaitu, gaya angkat (lift), gaya hambat (drag),
gaya berat (grafitasi), dan gaya dorong (trust).
Thrust, adalah gaya dorong, yang dihasilkan oleh mesin
(powerplant)/baling-baling. Gaya ini kebalikan dari gaya tahan (drag).
Sebagai aturan umum, thrust beraksi paralel dengan sumbu longitudinal.
Tapi sebenarnya hal ini tidak selalu terjadi, seperti yang akan dijelaskan
kemudian.
Drag, adalah gaya ke belakang, menarik mundur, dan disebabkan oleh
gangguan aliran udara oleh sayap, fuselage, dan objek-objek lain. Drag
kebalikan dari thrust, dan beraksi kebelakang paralel dengan arah angin
relatif (relative wind).
Weight, gaya berat adalah kombinasi berat dari muatan pesawat itu
sendiri, awak pesawat, bahan bakar, dan kargo atau bagasi. Weight
menarik pesawat ke bawah karena gaya gravitasi. Weight melawan lift
(gaya angkat) dan beraksi secara vertikal ke bawah melalui center of
gravity dari pesawat.
Lift, (gaya angkat) melawan gaya dari weight, dan dihasilkan oleh efek
dinamis dari udara yang beraksi di sayap, dan beraksi tegak lurus pada
arah penerbangan melalui center of lift dari sayap.

4. Gaya dorong pesawat kedepan didapat dari baling-baling yang berputar
pada ujung pesawat (lihat gambar). Sedangkan gaya hambat merupakan
pergesekan pesawat udara dengan angin. Karena pesawat udara mempunyai
massa, maka gaya grafitasi akan membawa pesawat kebawah, untuk itulah
gaya angkat diperlukan. Gaya angkat dihasilkan dari sayap pesawat udara.
Sayap pesawat udara ini yang memegang peranan kunci untuk mengkat
badan pesawat. Penampang sayap ini biasanya disebut "aerofoil" Selama
penerbangan udara mengalir ke atas dan bawah sayap. Udara yang megalir
diatas sayap lebih cepat dari udara yang mengalir dibawah sayap, sehingga
tekanan udara diatas pesawat lebih rendah.
Disaat yang bersamaan udara dibawah sayap dibelokan kebawah, sehingga
terjadi gaya angkat (udara yang terdorong kebawah akan mendorong sayap
keatas- gaya aksi reaksi).
Gaya dorong terhadap sayap dan tekanan udara yang rendah diatas sayap
inilah yang di butuhkan untuk pesawat terbang di udara. Terdapat beberapa faktor
yang menyebabkan pesawat dapat terbang, diantaranya :
1. Sayap
Sebuah pesawat memerlukan gaya angkat atau lift yang di
butuhkan untuk terbang. Lift dihasilkan oleh permukaan suatu sayap
(wing) yang berbentuk airfoil.

5. Bentuk penampang airfoil pada suatu sayap pesawat terbang:
Gaya angkat terjadi karena adanya aliran udara yang melewati
bagian atas dan bagian bawah di sekitar airfoil. Pada saat terbang, aliran
udara yang melewati bagian atas airfoil akan memiliki kecepatan yang
lebih besar daripada kecepatan aliran udara yang melewati bagian bawah
dari airfoil. Maka, pada permukaan bawah airfoil akan memiliki tekanan
yang lebih besar daripada permukaan di atas. Perbedaan tekanan pada
bagian atas dan bawah inilah yang menyebabkan terjadinya gaya angkat
atau lift pada sayap pesawat. Oleh karena tekanan berpindah dari daerah
yang bertekanan besar menuju ke daerah yang bertekanan kecil, maka
tekanan pada bagian bawah airfoil akan bergerak menuju bagian atas
airfoil sehingga tercipta gaya angkat pada sayap pesawat. Gaya angkat
inilah yang membuat pesawat dapat terbang dan melayang bebas di udara.

6. 2. Powerplant (Tenaga Penggerak)
Untuk bergerak ke depan (baik di darat maupun di udara), pesawat
memerlukan daya dorong yang di hasilkan oleh tenaga penggerak atau
yang biasa di sebut dengan mesin (engine). Daya dorong yang nantinya di
hasilkan oleh engine ini biasa di sebut dengan thrust.
Terdapat beberapa jenis engine dari pesawat, diantaranya :
a. Piston Engine
b. Turbojet Engine
c. Turboporop Engine
d. Turbofan Engine
e. Turboshaft Engine

7. C. Jenis-jenis
Ada beberapa jenis pesawat, diantaranya:
 Jenis Pesawat Berdasarkan Desain
1. Balon udara:
2. Kapal udara:
3. Pesawat Bersayap Tetap
a. Pesawat bersayap satu/tunggal:

8. c. Pesawat bersayap delta:
d. Pesawat bersayap lipat:

9. e. Pesawat bersayap terbang/flying wing:
f. Pesawat bersayap dua:

10. g. Pesawat bersayap tiga:
4. Pesawat sayap berputar
a. Helikopter:

11. b. Autogiro:
 Berdasarkan propulsi
1. Pesawat terbang layang (Glider):

12. 2. Pesawat bermesin piston:
3. Pesawat bermesin turbo propeler:

13. 4. Pesawat bermesin turbojet:
5. Pesawat bermesin turbofan:

14. 6. Pesawat bermesin ramjet:
 Berdasarkan penggunaan
1. Pesawat eksperimental:

15. 2. Pesawat penumpang sipil:
3. Pesawat angkut:

16. 4. Pesawat militer:
Jenis-jenis mesin pesawat terbang
Pesawat bisa terbang karena ada gaya dorong dari mesin penggerak (Engine)
yang menyebabkan pesawat memiliki kecepatan, dan kecepatan inilah yang di
terima sayap pesawat berbentuk aerofoil sehingga pesawat dapat terangkat /
terbang. Pemilihan engine didasarkan pada besar kecilnya ukuran pesawat
terbang. Berikut jenis-jenis mesin penggerak pesawat terbang:

17. 1. Turboprop Engine
Pada awal perkembangan engine, umumnya pesawat komersial
menggunakan sistem penggerak turbo propeller atau yang biasa disebut
dengan turboprop. Jenis turbo prop memiliki system tidak jauh berbeda
dengan turbo jet, akan tetapi energy ( thrust ) dihasilkan oleh putaran
propeller sebesar 85 %, dimana putaran propeller ini digerakkan oleh
turbin yang menerima expansi energy dari hasil pembakaran, sisanya 15 %
menjadi exhaust jet thrust (hot gas)
Turboprop engine lebih efisien dari pada turbojet, dirancang untuk terbang
dengan kecepatan di bawah sekitar 800 km / h (500 mph). Contoh mesin
turboprop yang populer antara lain mesin Roll-Royce Dart yang dipakai
pada pesawat British Aerospace , Fokker 27 dll.
2. Turbojet Engine
Pengembangan mesin penggerak pesawat (Engine) mengalami kemajuan
sangat pesat dengan dikembangkannya mesin jenis turbojet, di mana
propeller yang berfungsi untuk menghisap udara dan menghasilkan gaya
dorong digantikan dengan kompresor bertekanan tinggi yang tertutup
casing, mesin menyatu dengan ruang bakar dan turbin engine. Dari gambar
di bawah terlihat bagian-bagian dari mesin turbo jet, yang terdiri dari air
inlet (saluran udara), sirip compressor rotor dan stator, saluran bahan bakar

18. (Fuel inlet), ruang pembakaran (combuster chamber), turbin dan saluran
gas buang (exhaust). Tenaga gaya dorong ( Thrust ) 100 % di hasilkan
oleh exhaust jet thrust.
Mesin turbojet adalah mesin jet yang paling sederhana, biasanya dipakai
untuk pesawat-pesawat berkecepatan tinggi. Contoh dari mesin ini adalah
mesin Roll-Royce Olypus 593 yang digunakan untuk pesawat Concorde.
Jenis lain adalah mesin Marine Olympus yang memiliki kekuatan 28.000
hp (daya kuda atau setara dengan 21 MW) yang digunakan untuk
menggerakkan kapal perang modern dengan bobot mati 20.000 ton dengan
operasi berkecepatan tinggi.
3. Turbofan Engine
Turbo Fan adalah jenis engine yang termodern sa’at ini yang
menggabungkan tekhnologi Turbo Prop dan Turbo Jet. Mesin ini
sebenarnya adalah sebuah mesin by-pass dimana sebagian dari udara
dipadatkan dan disalurkan ke ruang pembakaran, sementara sisanya
dengan kepadatan rendah disalurkan sekeliling bagian luar ruang
pembakaran (by-pass). Sekaligus udara tersebut berfungsi untuk
mendinginkan engine. Tenaga gaya dorong (Thrust) terbesar dihasilkan
oleh FAN (baling-baling/blade paling depan yang berukuran panjang),
menghasilkan thrust sebesar 80 % (secondary airflow), dan sisanya 20 %
menjadi exhaust jet thrust (hot gas). Sepintas mesin turbo fan ini mirip
turbo prop, namun baling-baling depan dari turbo fan memiliki ruang
penutup (Casing/Fan case).

19. Mesin / engine yang menggunakan type ini contohnya adalah mesin
RB211 yang digunakan pada pesawat Boeing B 747 dan GE CF6-80C2
yang digunakan pada pesawat DC 10 serta P&W JT 9D SERIES . Mesin
lain yang menggunakan jenis mesin turbofan adalah Roll-Royce Tay pada
pesawat Fokker F-100 (yang dijuluki mesin fanjet), mesin Adour Mk871
yang digunakan pada pesawat tempur type Hawk Mk 100/200 pesawat
tempur Jaguar dan Mitshubishi F-1 yang digunakan AU Jepang.
Kemudian mesin high by-pass turbofan ini diterapkan juga pada mesin
CFM56-5C2 yang dipakai oleh pesawat AIRBUS A340 dan mesin
CFM56-3 yang dipakai pada Boeing B-737 serie 300, 400 dan 500 yang
merupakan produk bersama antara GE dengan SNECMA dari Perancis.
Pada pesawat militer, mesin turbofan yang diterapkan antara lain pada
mesin TF39-1C yang dipakai pada pesawat angkut raksasa C-5GALAXI,
kemudian GE F110 yang dipakai pada F-16.
4. Ramjet Engine
Ramjet merupakan suatu jenis mesin (engine) dimana apabila campuran
bahan bakar dan udara yang dipercikkan api akan terjadi suatu ledakan,
dan apabila ledakan tersebut terjadi secara kontinyu maka akan
menghasilkan suatu dorongan (Thrust). Mesin Ramjet terbagi atas empat
bagian, yaitu: saluran masuk (nosel divergen) bagian untuk aliran udara
masuk, ruang campuran merupakan ruang campuran antara udara dan
bahan bakar supaya bercampur secara sempurna, combustor merupakan
ruang pembakaran yang dilengkapi dengan membran,yang mana berfungsi

20. untuk mencegah tekanan balik, saluran keluar (nosel konvergen) yang
berfungsi untuk memfokuskan aliran thrust, menahan panas dan
meningkatkan suhu pada combustor.
Technology ram jet ini umumnya dikembangkan pada roket/pesawat ulang
alik. Pesawat tanpa awak X-43A ini memanfaatkan mesin scramjet yang di
masa mendatang akan dipakai juga pada pesawat ulang alik. Adapun
keistimewaan dari x-434 ini adalah digunakannya mesin scramjet
(supersonic combustible ramjet). Scramjet menggunakan teknologi baru
yang membakar hidrogen bersama dengan oksigen yang diambil dari
udara. Oksigen tersebut dihisap dan dipancarkan lagi dengan kecepatan
sangat tinggi.
5. Turboshaft Engine
Mesin Turboshaft sebenarnya adalah mesin turboprop tanpa baling-baling.
Power turbin-nya dihubungkan langsung dengan REDUCTION
GEARBOX atau ke sebuah shaft (sumbu) sehingga tenaganya diukur
dalam shaft horsepower (shp) atau kilowatt (kW).

21. Jenis mesin ini umumnya digunakan untuk menggerakkan helikopter ,
yakni menggerakan rotor utama maupun rotor ekor (tail rotor) selain itu
juga digunakan dalam sektor industri dan maritim termasuk untuk
pembangkit listrik, stasiun pompa gas dan minyak, hovercraft , dan kapal.
Contoh mesin ini adalah GEM/RR 1004 bertenaga 900 shp yang
diterapkan pada helikopter type Lynx dan mesin Gnome 1.660 shp (1.238
kW) pada helicopter Sea King. Sedangkan versi Industri lain adalah mesin
pembangkit listrik 25-30 MW Roll-Royce RB 211 dengan 35.000-40.000
shp.

22. D. Komponen pesawat
Meskipun pesawat terbang dirancang untuk berbagai keperluan,
kebanyakan mempunyai komponen utama yang sama satu dengan lainnya.
Karakter utama dari sebuah pesawat terbang ditentukan oleh tujuan awal
rancangannya. Kebanyakan struktur pesawat terdiri dari fuselage (badan
pesawat), sayap, empennage (bagian belakang), roda pendaratan, dan mesin.
1. Fuselage
Yang dimaksud dengan Fuselage adalah kabin dan atau kokpit,
yang berisi kursi untuk penumpangnya dan pengendali pesawat. Sebagai
tambahan, fuselage juga bisa terdiri dari ruang kargo dan titik-titik
penghubung bagi komponen utama pesawat yang lainnya.Beberapa
pesawat menggunakan struktur open truss. Fuselage dengan tipe open
truss terbentuk dari tabung baja atau aluminium. Kekuatan dan kepadatan
didapat dari pengelasan tabung-tabung secara bersama yang membentuk
bangun segitiga yang disebut trusses.

23. 2. Warren Truss
Konstruksi dari Warren truss membuat bentuk sarang dengan
batang-batang longerons, juga batang diagonal dan vertikal. Untuk
mengurangi berat maka pesawat kecil menggunakan tabung aluminium
alloy yang di rivet atau di sekrup menjadi satu bagian dengan bagian yang
berhadapan membentuk kerangka.
Setelah teknologi berkembang, perancang pesawat mulai melapisi
batang-batang truss untuk membuat pesawat lebih streamline, dan
meningkatkan kinerja. Awalnya dengan menggunakan kain fabric, yang
dapat membengkokkan logam yang ringan seperti aluminium. Dalam
beberapa keadaan, kulit luar dapat mendukung semua atau sebagian dari
beban yang ditanggung oleh pesawat. Sebagian besar pesawat modern
menggunakan struktur kulit yang diketatkan (stressed) yang dikenal
dengan nama konstruksi monocoque atau semi-monocoque.
Rancangan monocoque menggunakan kulit (logam) yang
diketatkan untuk menanggung semua beban (load).Ini adalah struktur yang
sangat kuat tapi tidak bisa mentoleransi kerusakan berupa goresan atau
penyok (berubah/deformasi).Karakteristik ini dapat dijelaskan dengan
menggunakan kaleng aluminium tipis minuman ringan.Kita dapat
menekan kaleng tersebut dengan kuat tanpa merusak kaleng. Tapi kalau
kaleng tersebut sudah penyok sedikit saja, maka akan lebih mudah untuk
membengkokkannya.

24. a. Konstruksi Monocoque
Konstruksi monocoque yang sebenarnya terdiri dari kulit, former
(pembentuk) dan bulkhead (penahan).Former dan bulkhead memberi
bentuk pada fuselage.Karena tidak ada kerangka maka kulit haruslah
cukup kuat untuk menjaga kepadatan/kekuatan fuselage.Jadi, masalah
yang cukup penting dalam konstruksi monocoque adalah menjaga
konstruksi agar cukup kuat sementara berat juga harus diperhatikan
agar tidak melebihi batasan.Karena batasan inilah maka struktur semi-
monocoque digunakan di banyak pesawat masa kini.
Sistem semi-monocoque menggunakan sub-struktur dimana kulit
pesawat ditempelkan. Sub-struktur ini, yang terdiri dari bulkhead
dan/atau former terbuat dari berbagai ukuran dan kerangka,
memperkuat kulit pesawat dengan menyerap sebagian dari gaya beban
dari fuselage. Bagian utama dari fuselage juga termasuk titik
sambungan sayap dan sebuah firewall.

25. b. Konstruksi Semi-monocoque
Pada pesawat bermesin tunggal, mesinnya biasanya disambungkan
di depan fuselage. Ada pembatas tahan-api di antara bagian belakang
mesin dengan kokpit atau kabin untuk melindungi penerbang dan
penumpangnya dari api akibat kecelakaan. Pembatas inilah yang
disebut dengan firewall dan biasanya dibuat dari material tahan panas
seperti baja.
3. Sayap
Sayap adalah airfoil yang disambungkan di masing-masing sisi
fuselage dan merupakan permukaan yang mengangkat pesawat di udara.
Terdapat berbagai macam rancangan sayap, ukuran dan bentuk yang
digunakan oleh pabrik pesawat. Setiap rancangan sayap memenuhi
kebutuhan dari kinerja yang diharapkan untuk rancangan pesawat tertentu.
Bagaimana sayap dapat membuat gaya angkat (lift) akan diterangkan di
bab terkait.
Sayap dapat dipasang di posisi atas, tengah atau bawah dari
fuselage. Rancangan ini disebut high-, mid- dan low-wing. Jumlah sayap
juga berbeda-beda. Pesawat terbang dengan satu set sayap disebut
monoplane, sedangkan pesawat terbang dengan dua set sayap disebut
biplane.

26. Monoplane dan biplane
Banyak pesawat dengan sayap di atas (high-wing) mempunyai tiang
penahan di luar atau disebut dengan wing-strut yang menyerap beban
penerbangan dan pendaratan dari strut ke struktur fuselage. Karena
biasanya wing-strut ini tersambung di tengah sayap, tipe struktur sayap ini
disebut semi-cantilever. Beberapa high-wing dan sebagian besar low-
wing mempunyai rancangan full-cantilever yang dirancang untuk
menahan beban tanpa tambahan strut di luarnya.
Struktur utama dari bagian sayap adalah spar, rib dan stringer. Semua itu
kemudian diperkuat oleh truss, I-beam, tabung atau perangkat lain
termasuk kulit pesawat. Rib menentukan bentuk dan ketebalan dari sayap
(airfoil).Pada sebagian besar pesawat modern, tanki bahan bakar biasanya
adalah bagian dari struktur sayap atau tangki yang fleksibel yang dipasang
di dalam sayap.
Di sisi belakang atau trailing edge dari sayap, ada 2 tipe permukaan
pengendali (control surface) yang disebut aileron dan flap. Aileron
(kemudi guling) biasanya dimulai dari tengah-tengah sayap ke ujung luar
sayap (wingtip) dan bekerja dengan gerakan yang berlawanan untuk
membuat gaya aerodinamis yang membuat pesawat untuk berguling ke kiri

27. atau ke kanan. Sedangkan flap biasanya dari dekat fuselage ke arah luar
sampai tengah-tengah sayap. Flap biasanya sama rata dengan permukaan
sayap pada waktu pesawat sedang menjelajah. Pada waktu diturunkan, flap
bergerak dengan arah yang sama ke bawah untuk menambah gaya angkat
sayap pada waktu lepas landas dan mendarat.
4. Empennage
Nama yang benar untuk bagian ekor dari pesawat adalah
empennage. Empennage terdiri dari seluruh ekor pesawat, termasuk
permukaan yang tetap/diam seperti vertical stabilizer dan horizontal
stabilizer. Sedangkan permukaan yang bergerak termasuk rudder,
elevator, dan satu atau lebih trim tab.
Komponen Empennage
Tipe kedua dari rancangan empennage tidak membutuhkan elevator. Tapi
merupakan satu kesatuan dari horizontal stabilizer yang dapat berputar di
pusat engselnya.
Tipe ini disebut stabilator dan digerakkan dengan menggunakan batang
kemudi, seperti halnya jika kita menggerakkan elevator. Sebagai contoh,
jika kita menarik batang kemudi, maka stabilator akan berputar sehingga
bagian belakang (trailing edge) akan terangkat. Hal ini menyebabkan
beban aerodinamis di ekor dan menyebabkan hidung pesawat bergerak
naik. Stabilator mempunyai anti-servo tab yang terpasang di trailing edge.

28. Anti-servo tab bergerak dengan gerakan yang sama dengan trailing edge
dari stabilator. Anti-servo tab juga berfngsi sebagai trim tab untuk
mengurangi beban tekanan pada kemudi dan membantu stabilator untuk
tetap pada posisi yang diinginkan.
Komponen Stabilator
a. RUDDER
Rudder tersambung di bagian belakang dari vertical stabilizer. Selama
penerbangan, rudder digunakan untuk menggerakkan hidung pesawat
ke kanan dan ke kiri.Rudder digunakan bersama dengan aileron untuk
belok selama penerbangan. Sedangkan elevator yang terpasang di
bagian belakang horizontal stabilizer digunakan untuk menggerakkan
hidung pesawat naik dan turun selama penerbangan.
b. Trim Tabs
Trim tab berukuran kecil dan bagian yang dapat digerakkan dari
trailing edge-nya kemudi. Trim tab yang dapat digerakkan dari kokpit
mengurangi tekanan pada kemudi. Trim tab dapat terpasang pada
aileron, rudder dan/atau elevator.
5. Landing Gear
Landing gear/ roda pesawat adalah penopang utama pesawat pada
waktu parkir, taxi (bergerak di darat), lepas landas atau pada waktu
mendarat. Tipe paling umum dari landing gear terdiri dari roda, tapi
pesawat terbang juga dapat dipasangi float (pelampung) untuk beroperasi

29. di atas air atau ski, untuk mendarat di salju. Landing gear terdiri dari 3
roda, dua roda utama dan roda ketiga yang bisa berada di depan atau di
belakang pesawat. Landing gear yang memakai roda dibelakang disebut
conventional wheel. Pesawat terbang dengan conventional wheel juga
kadang-kadang disebut dengan pesawat tailwheel. Jika roda ketiga
bertempat di hidung pesawat, ini disebut nosewheel, dan rancangannya
disebut tricycle gear. Nosewheel atau tailwheel yang dapat dikemudikan
membuat pesawat dapat dikendalikan pada waktu beroperasi di darat.
Landing Gear
6. Power Plant
Power plant biasanya termasuk mesin dan baling-baling.Fungsi
utama dari mesin adalah menyediakan tenaga untuk memutar baling-
baling.Mesin juga menghasilkan tenaga listrik, sumber vakum untuk
beberapa instrumen pesawat, dan di sebagian besar pesawat bermesin
tunggal, menyediakan pemanas untuk penerbang dan penumpangnya.
Mesin ditutup oleh cowling atau di beberapa pesawat dikelilingi oleh
nacelle. Maksud dari cowling atau nacelle adalah untuk membuat
streamline aliran udara yang mengalir di sekitar mesin dan membantu
mendinginkan mesin dengan mengalirkan udara di sekitar silinder. Baling-
baling, yang terpasang di depan mesin, mengubah putaran mesin menjadi

30. gaya yang bergerak ke depan yang disebut thrust yang membantu
menggerakkan pesawat melewati udara.
Power Plant

31. E. Teori Fisika yang Berlaku
1. 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.
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=( )A maka akan diperoleh:
Sayap pesawat tipis, maka h1 = h2 sehingga tekanan pada pesawat:
= = konstan
=
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

32. Contoh :
1. Pada pesawat dengan luas sayap 18 kecepatan udara di bagian atas 50
m/s dan kecepatan di bagian bawah 40 m/s, jika massa jenis udara 1,3
kg/m3. Berapakah gaya angkat pesawatnya?
Diketahui :
A = 18
v2 = 50 m/s
v1 = 40 m/s
ρ = 1,3 Kg/m3
Ditanyakan :
F = …. ?
Penyelesaian:
F = P.A
=
=
=
= .A
= (585) (18)
F = 10.530 N
Jadi, gaya angkat pesawat adalah 10.530 N
2. 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

33. 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

34. 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, 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:
dimana
= adalah gaya dari seretan,
= 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,

35. A = adalah luas rujukan,
= 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.
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).
3. 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.

36. a. Pengaruh gaya pada percepatan untuk massa konstan:
a 2a 3a
F 2F 3F
m m m
Dari gambar di atas di dapat besar gaya sebanding dengan percepatan :
F~a
b. Pengaruh massa pada percepatan untuk gaya konstan:
a ½a 1/3a
F F F
m 2m 3m
Dari gambar di atas di dapat besat gaya sebanding dengan massa : a ~
1/m.
Berdasarkan keadaan tersebut, Newton dapat mengemukakan
hukum II tentang gerak sebagai berikut:
―Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada
sebuah benda berbanding lurus dengan besar gaya itu, dan
berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan sama
dengan gaya itu.‖
Pernyataan di atas dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan :
a=k
k di atas merupakan ketetapan perbandingan yang dalam satuan SI
harganya = 1. Dengan demikian persamaan di atas dalam SI menjadi:
a= atau F = m a
secara umum dapat ditulis dalam bentuk :
Dengan :
m = massa benda (kg)
a = percepatan benda (m/s2)
F = komponen gaya yang sejajar dengan bidang gerak benda
= jumlah gaya yg bekerja pada benda (kg m/s2 atau (Newton))

37. 4. GLBB
GLBB adalah gerak dengan lintasan yang berupa garis lurus dan
kecepatannya setiap saat selalu berubah secara beraturan. Jadi, dalam
GLBB ini benda mengalami percepatan tetap. Persamaan GLBB sebagai
berikut:
a . t = vt – v0
atau
vt = v0 + a t
dengan:
v0 = kecepatan awal (m/s)
vt = kecepatn akhir (m/s)
a = percepatan (m/s2)
t = waktu yg diperlukan (sekon)
Untuk menentukan jarak tempuh benda juga dapat menggunkan
persamaan berikut :
S = v0 t + ½ a.t2
Sedangkan bentuk lain dari persamaan awal adalah sebagai berikut:
vt2 = v02 + 2.a.s
s atau persamaan jarak tersebut merupakan fungsi kuadrat dalam
waktu jika dalam GLBB.
Dalam GLBB ini juga terdapat perlambatan. Dalam perlambatan,
kecepatan akan semakin berkurang sampai suatu saat benda akan berhenti.
Perlambatan di sini dimaksudkan sebagai percepatan yang bernilai negatif.
Dengan demikian, persamaan-persamaan GLBB berlaku sekaligus untuk
gerak benda yang diperlambat beraturan, dengan catatan nilai
perlamabatan a negatif.

38. Studi Kasus
Misalkan :
Sebuah pesawat dengan massa 34.000 kg akan melakukan take off di landasan
dengan kecepatan 10 m/s. Jika mesin pesawat melakukan gaya dorong sebesar
680.000 N dan luas kedua sayap pesawat adalah 21 m2, berapakah gaya angkat
yang diperlukan untuk bisa membuat pesawat terangkat dan pada detik ke berapa
pesawat mulai terangkat? ( = 1,3 kg/m3)
Jawab:
Diketahui
A = 21 m2 mpesawat = 37.000 kg
= 1,3 kg/m3 v = 10 m/s
Fdorong = 740.000 N
Ditanya:
Gaya angkat dan waktu yang diperlukan?
Jawab:
F = ma
740.000 = 37.000 x a
a = F/m
a =
a = 20 m/s2
dengan massa sebesar 37.000 kg dan gaya dorong sebesar itu didapatkan
percepatan sebesar 20 m/s2
pada saat t = 1 sekon, dapat dicari :

39. Dapat diasumsikan pada bagian atas dan bawah pesawat
dengan perbandingan atas dan bawah, . Maka diperoleh:
Gaya angkat yang diperoleh sebesar 27.300 N dengan luas penampang
sayap seluas 21 m2.
Setelah itu kita bisa mencari jarak yang ditempuh oleh pesawat untuk lepas
landas:
Kita menghitung jarak dari detik pertama (t = 1 s)
Table studi kasus:
t v0 a ½ a.t ½ a.t2 v0 .t vt
2
1s 10 m/s 20 m/s 10 10 10 20 m/s
2s 10 m/s 20 m/s2 20 40 20 30 m/s
3s 10 m/s 20 m/s2 30 90 30 40 m/s
4s 10 m/s 20 m/s2 40 160 40 50 m/s
5s 10 m/s 20 m/s2 50 250 50 60 m/s
6s 10 m/s 20 m/s2 60 360 60 70 m/s
7s 10 m/s 20 m/s2 70 490 70 80 m/s

40. 8s 10 m/s 20 m/s2 80 640 80 90 m/s
9s 10 m/s 20 m/s2 90 810 90 100 m/s
Setelah kita mengetahui vt , dapat kita asumsikan vt sebagai vudara bagian
atas maupun bawah sayap dengan perbandingan vatas : vbawah = 3 : 2,
dengan demikian dapat kita cari gaya angkatnya sebagai berikut tabelnya:
t vatas (3 x vt) vbawah (2 x vt) (vatas2 –
½ .A Fangkat s (m)
vbawah2)
1s 60 m/s 40 m/s 2000 m/s 13,65 27300 N 20
2s 90 m/s 60 m/s 4500 m/s 13,65 61425 N 60
3s 120 m/s 80 m/s 8000 m/s 13,65 109200 N 120
4s 150 m/s 100 m/s 12500 m/s 13,65 170625 N 200
5s 180 m/s 120 m/s 18000 m/s 13,65 245700 N 300
6s 210 m/s 140 m/s 24500 m/s 13,65 334425 N 420
7s 240 m/s 160 m/s 32000 m/s 13,65 436800 N 560
8s 270 m/s 180 m/s 40500 m/s 13,65 552825 N 720
9s 300 m/s 200 m/s 50000 m/s 13,65 682500 N 900
Pada saat t = 7 dan seterusnya dapat disimpulkan bahwa F > W yang mana
W merupakan gaya berat,
W = m .g
nilai W sendiri sama dengan 370000 joule, hasil dari perkalian massa pesawat
(37000 kg) dengan percepatan gravitasi (10 m/s2), ketika F > W maka pesawat
akan dapat terangkat. Dan juga dapat diketahui jarak lintasan yang ditempuh
pesawat sampai lepas landas.

41. Daftar Pustaka
http://baiuanggara.wordpress.com/2008/12/29/prinsip-hukum-
bernoulli/
Fatah, Zainal dkk. 2008. Fisika untuk SMA/MA 2B. Sagufindo
Kinarya: Jakarta.
Setyanto dkk. 2009. Fisika untuk SMA/MA 2A. Sagufindo Kinarya:
Jakarta.