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 saya[ airfoil. Hal ini dimanfaatkan dengan cara mengetahui tekanan di setiap bagian1 sayap dan megnhitunya. Setelah menghitungnya maka akan tertilah 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 aygn 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 berhubuungan 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.

Daftar Pustaka

1.       http://en.wikipedia.org/wiki/lift

2.       http://www.hotrod.com/how-to/paint-body/0304-aerodynamics-tech-definitions/

3.        http://purnama-bgp.blogspot.com/2013/03/pengertian-aerodinamika.html

4.       http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/lift1.html

5.       http://jhphillips.hubpages.com/hub/Types-of-Airplane-Drag

gambar:

1.       http://avstop.com/ac/flighttrainghandbook/angleofattackandlift.html

2.       http://docs.desktop.aero/appliedaero/airfoils1/AirfoilHistory.html

3.       http://en.wikipedia.org/wiki/Fixed-wing_aircraft

4.       http://www.noisequest.psu.edu/communitytools-aircraftworks.html

5.       http://www.allstar.fiu.edu/aero/flight45.htm

6.       http://www.rapid-racer.com/aerodynamics.php

7.       http://www.vivaf1.com/glossary.php

Contoh Turbo Pada Mobil F1

Contoh Turbo Pada Mobil F1

Ternyata mobil-mobil balap F1 atau yang biasanya disebut dengan jet darat ini tidak menggunakan turbo. Hal ini dibuat demi keselamatan pembalap. Sehingga jika ingin mobil F1 bisa bergerak dengan cepat, maka yang harus diperhatikan adalah pada bagian mesin dan aerodinamis mobilnya.

Mesin yang digunakan pada mobil F1 memiliki langkah (stroke) yang sangat pendek (over square). Begitu pendeknya hingga langkah piston lebih pendek daripada diameter pistonnya dengan perbandingan hingga 1 : 2. Dengan kata lain panjang langkah piston separo diameternya. Konsekuensinya putaran mesin menjadi cenderung lebih tinggi dibanding mesin konvensional.

Mesin dengan langkah pendek memiliki kelemahan dalam menghasilkan torsi, untuk menutupi kelemahan tersebut, jumlah silinder dibuat lebih banyak antara 6, 8, 10, bahkan 12 silinder. Akan tetapi, dengan alasan keselamatan jiwa pembalap, FIA [Federation Internationale de l'Automobile (Federasi Otomobil Internasional)] menggulirkan regulasi yang membatasi jumlahnya tidak melebihi 8 silinder dan kapasitas mesin pun dibatasi hanya 2.400cc.

Perangkat turbo juga diharamkan, dengan kata lain ‘napas’ mesin hanya mengandalkan kevakuman yang diciptakan oleh langkah isap piston alias normally aspirated. Namun para perancang mesin berkolaborasi dengan desainer mobil F1 menyiasatinya dengan membuat ‘corong’ di bagian atas kepala pembalap untuk ‘menangkap’ dan ‘memaksa’ udara menekan saluran intake yang efeknya mirip efek turbocharger. 

Agar mesin mudah meraih putaran tinggi dengan spontan, komponen dibuat seringan mungkin, dan kekuatan komponen merupakan salah satu kunci kemenangan agar mesin mampu di-geber selama kompetisi. Oleh karena itu, ‘jeroan’ mesin yang bergerak terbuat dari material yang ringan namun tangguh.

Salah satu contohnya adalah mesin V6 Turbo 1600 cc. Kelebihan dari mesin ini adalah :

1. Memiliki putaran mesin hingga 15.000 rpm
2. Dengan asumsi pit stop bensin ditiadakan, saat start lomba di 2014 pembalap akan membawa 100 kg bensin
3. Mesin turbo V6 2014 dilengkapi "direct injection" dengan tekanan maksimal sampai 500 bar
4. Output power mesin V6 turbo = 75 bhp
5. Mesin tubo V6 ini bisa bertahan hingga 4000 km.

DAFTAR PUSTAKA

http://republikformula1.wordpress.com/2013/01/06/misteri-mesin-mobil-balap-f1/

https://www.facebook.com/f1indonesia/posts/10151374043653395

http://otomotif.kompas.com/read/2014/08/30/1100003/Keajaiban.Mesin.V6.Turbo.di.GP.Belgia

http://pondokbahasa.wordpress.com/2008/08/10/padanan-singkatan-nama-organisasi-hasil-rapat-forum-bahasa-media-massa/

Pompa Axial

Pompa Axial
Pompa aksial merupakan salah satu jenis pompa yang masuk ke dalam kelompok pompa dinamik. Pompa jenis ini berfungsi untuk mendorong fluida kerja dengan arah yang sejajar terhadap sumbu/poros impellernya.
Bagian-bagian utama dari pompa aksial :

1. Inlet Pompa. Bagian ini menjadi sisi inlet fluida untuk masuk ke pompa. Pada pompa aksial vertikal, sisi inlet ini berbentuk corong (biasa disebut Suction Bell) dengan tujuan untuk mengurangi kerugian hidrolik head.
2. Impeller. Impeller menjadi bagian utama dari pompa ini. Desainnya mirip dengan baling-baling pada kapal laut. Impeller ini berfungsi untuk menimbulkan gaya aksial yang ditransferkan ke fluida kerja.
3. Difuser. Casing pompa aksial juga seperti pompa sentrifugal yang berbentuk difuser. Fungsinya adalah untuk menurunkan kecepatan pompa dan menaikkan tekanan kerjanya. Namun desainnya tidak seekstrim volute casing pompa sentrifugal, karena peningkatan tekanan outlet pompa aksial yang terlalu tinggi dapat menimbulkan vibrasi dan mengurangi umur kerja pompa aksial.
4. Poros. Berfungsi untuk meneruskan putaran dari motor listrik ke impeller.
5. Guide Bearing. Berfungsi untuk menahan posisi poros agar tetap berada di garis sumbu kerjanya. Bearing atau bantalan ini memerlukan sistem lubrikasi yang harus selalu dijaga agar terhindar dari kenaikan temperatur.
6. Stuffing Box. Adalah sistem sealing yang berfungsi sebagai pembatas antara poros dengan casing agar terhindar dari kebocoran.

Cara Kerja Pompa Aksial

Karena adanya perputaran dari blade yang mempunyai kedudukan sudut tertentu sehingga tekanan dari sisi hisap blades pada daerah suction menjadi lebih rendah, akibatnya fluida mengalir ke sisi hisap, blades tersebut yang selanjutnya masuk ke sisi tekan blades, pada daerah discharge yang bertekanan lebih tinggi, dan dari sini fluida bergerak atau mengalir ke tempat yang bertekanan rendah.

Pada pompa aksial ini fluida mengalir pada suatu pipa yang sama sehingga dapat diasumsikan bahwa kecepatan aksial sebelum dan sesudah runner blades adalah sama. Dengan demikian semua teori pada pompa aksial selalu berdasarkan pada asumsi tersebut.

Adapun kemampuan/kapasitas dari pompa air Axial ini adalah :
Dalam keadaan kondisi air normal dan jarak yang ideal antara  50 – 150 Meter juga kondisi lahan yang datar tidak terlalu bergelombang untuk mengairi sawah seluas 1 Ha maka kita hanya memerlukan waktu 1-3 jam, dengan ketinggian air antara 10 Cm – 30 Cm dengan catatan pada saat sebelum diadakan pompanisasi tanah dipersawahan tidak retak-retak.  Dengan memakai pompa ukuran 8 Inc serta motor penggerak yang hanya 6 Hp/Tenaga Kuda hanya menghabiskan premium antara 1-2 Liter saja.   Maka seluruh persawahan akan terairi  dan akan dapat bertahan antara 7 – 10 hari ke depan.

Persamaan-persamaan dasar teoritis dalam menganalisa karakteristik pompa aksial adalah:

1.      Persamaan kontinuitas

2.      Persamaan energi

3.      Persamaan momentum

4.      Persamaan sirkulasi

5.      Persamaan teori Kutta-Zhukowsky

Daftar Pustaka

http://artikel-teknologi.com/prinsip-kerja-pompa-aksial/
http://artikel-teknologi.com/bagian-bagian-pompa-aksial/
http://anggafauzian.blogspot.com/2012/05/pompa-aksial.html
https://bkptapin.wordpress.com/2013/02/06/pompa-axial-solusi-kekeringan-pada-zona-pasang-surut/