Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang mengelilingi

Transkripsi

1 AERODINAMIKA TUGAS 1 Membuat makalah atau Menjawab pertanyaan yang isinya: 1. Berkaitan dengan udara (apa itu udara, karakteristik udara, warna udara). Lalu apa bedangan dengan angin (apa itu angin, warna angin). 2. Prinsip Teardrop ( T-drop)!! Mengapa prinsip itu mendasari bentuk dari penerapan aerodinamika misalnya mobil, pesawat, dll.? 3. Uraikan tentang koefisien aerodinamika atau Coefisien of Drag (Cd)! Pengertian udara Udara sangat penting bagi kehidupan makhluk hidup di dunia. Siang maupun malam, manusia, hewan, dan tumbuhan memerlukan udara untuk bernapas. Udara tidak dapat dilihat dengan mata kita, tetapi dapat kita rasakan. Pengertian Udara Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang mengelilingi bumi dan komponen campuran gas tersebut tidak selalu konstan (Fardiaz, 1992). Udara juga merupakan atmosfer yang berada di sekeliling bumi yang fungsinya sangat penting bagi kehidupan manusia di dunia ini. Dalam udara terdapat oksigen untuk bernafas, karbondioksida untuk proses fotosintesis oleh klorofil daun dan ozon untuk menahan sinar ultraviolet.

2 Sifat-sifat udara a. Udara ada dimana-mana. Udara mempunyai berat. Udara menekan ke segala arah. b. Udara yang bergerak disebut angin. c. Angin berhembus dari tempat yang tekanannya tinggi ke tempat yang tekanannya rendah. d. Di tempat yang panas udara bergerak naik, diganti oleh udara yang dingin. e. Di daerah khatulistiwa udara lebih panas daripada di tempat-tempat yang lain, di daerah khatulistiwa udara naik, diganti oleh udara dari tempat yang lebih dingin, terjadilah angin pasat. PROPERTIES/SIFAT 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. Kita lihat nyala api unggun. Gas disekitarnya menerima energi kalor sehingga timbul kepulan asap yang membubung ke atas. Nyala api bergerak bersamaan dengan arah gerak udara panas, yaitu ke atas. Jika udara di sekitar api unggun tidak lebih panas dari udara di sekitarnya, ia diam. Udara panas ini akan bergerak terus ke atas. Semakin panas, ia akan semakin menjauh dari daratan. Ketika mencapai ketinggian yang lebih tinggi, udara panas tadi akan mengembang karena tekanan udaranya mengecil. Jika tekanan udara konstan, maka bisa saja udara panas tadi terlempar ke luar angkasa. Akibat mengembangnya udara, suhu udara turun dan kita merasakan dingin di daerah pegunungan bahkan menjadi es di puncak gunung. Karakteristik Udara 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

3 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 meter ( feet), atau lebih dari 99 % diantaranya berada dalam ketinggian sampai 30 Km Kegunaan udara a. Udara diperlukan untuk pembakaran. b. Udara dapat membantu pekerjaan manusia, contohnya kincir angin, ban dalam kendaraan. Perantara menyampaikan suara tenaga angin dimanfaatkan untuk menggerakkan perahu layar, menggerakkan baling-baling. Atmosfir a. Bumi diselubungi oleh lapisan udara. Lapisan ini disebut atmosfir. b. Makin ke atas lapisan ini makin renggang. Tidak jelas dimana lapisan atmosfir berakhir. Sebagian besar udara yang ada menempati lapisan yang tebalnya kira-kira 7-10 km. c. Atmosfir melindungi bumi kita terhadap benda-benda dari luar angkasa yang jatuh ke bumi. Sebelum sampai ke bumi benda-benda itu kebanyakan terbakar habis. Karena bergesekan dengan udara. d. Atmosfir juga melindungi bumi terhadap cahaya matahari sehingga malam tidak terlalu dingin dan siang tidak terlalu panas Pengertian Angin,Proses dan Faktor terjadinya angin, Sifat-sifat angin, Jenis-jenis angin, dan alat unntuk mengukur angin. Itulah beberapa point yang akan saya bahas pada postingan kali ini. Angin merupakan tema dari artikel ini. Pengetahuan tentang angin ini saya rasa cukup penting untuk dipelajari, maka dari itu langsung saja disimak baik2 ya sobat.

4 Angin A.PENGERTIAN ANGIN Angin adalah udara yang bergerak akibat rotasi bumi dan perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah. B.PROSES DAN FAKTOR TERJADINYA ANGIN Apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun karena 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 dinamakan konveksi. Faktor-faktor yang menyebabkan angin terhadi antara lain adalah: Gradien Barometris, yaitu bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari dua isobar yang jaraknya 111 km. Makin besar gradien barometrisnya, makin cepat tiupan anginnya. Lokai, kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat daripada angin yang jauh dari garis khatulistiwa. Tinggi Lokasi, semakin tinggi lokasinya semakin kencang pula angin yang bertiup. Hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang menhambat laju udara. Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak rata lainnya memberikan gaya gesekan yang besar. Semakin tinggi suatu tempa, gaya gesekan ini semakin kecil.

5 Waktu, Angin bergerak lebih cepat pada siang hari, dan sebaliknya terjadi pada malam hari. Sebenarnya yang kita lihat saa angin berhembus adalah partikel-partikel ringan seperti debu yang terbawa bersama angin. Angin bisa kita rasakan hembusannya karena kita mempunyai indra perasa, yaitu kulit, sehingga kita bisa merasakannya. C.SIFAT-SIFAT ANGIN Beberapa sifat angin antara lain: Angin menyebabkan tekanan terhadap permukaan yang menentang arah angin tersebut. Angin mempercepat pendinginan dari benda yang panas. Kecepatan angin sangat beragam dari tempat ke tampat lain, dan dari waktu ke waktu. D.KECEPATAN ANGIN Kecepatan angin ditentukan oleh perbedaan tekanan udara antara tempat asal dan tujuan angin dan resistensi medan yang dilaluinya. E.JENIS-JENIS ANGIN 1.Angin laut dan Angin Darat Angin Darat dan Angin Laut a. Angin Laut Angin laut adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah darat yang umumnya terjadi pada siang hari dari pukul sampai dengan pukul Angin ini bisa dimanfaatkan para nelayan untuk pulang dari menangkap ikan di laut. b.angin Darat

6 Angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat ke arah laut, yang pada umumnya terjadi saat malam hari, dari jam sampai dengan Angin jenis ini bermanfaat bagi para nelayan untuk berangkat mencari ikan dengan perahi bertenaga angin sederhana. 2.Angin Lembah dan Angin Gunung Angin Lembah dan Angin Gunung a.angin Lembah Angin Lembah adalah angin yang bertiup dari arah lembah ke puncak gunung dan biasa terjadi pada siang hari. b.angin Gunung Angin Gunung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung ke lembah gunung dan terjadi pada malam hari. 3.Angin Fohn

7 Angin Fohn Angin Fohn (Angin Jatuh) adalah angin yang terjadi sesuai hujan Orografis. Angin yang bertiup pada suaatu wilayah dengan temperatur dan kelengasan yang berbeda. Angin Fohn terjadi karena ada gerakan massa udara yang naik pegunungan yang tingginy lebih dari 200 meter, naik di satu sisi lalu turun di sisi lain. Angin Fohn yang jatuh dari puncak gunung bersifat panas dan kering, karena uap air sudah di buang pada saat hujan orografis. Biasanya angin ini bersifat panas merusak dan dapat menimbulkan korban. Tanaman yang terkena angin ini bisa mati dan manusia yang terkena angin ini bisa turun daya tahan tubunya terhadap serangan penyakit. 4.Angin Muson Angin Muson

8 Angin muson atau biasanya disebut sengan angin musim adalah angin yang berhembus secara periodik (minimal 3 bulan) dan antara periode yang satu dengan periode yang lain polanya akan berlawan yang berganti arah secara berlawanan setiao setengah tahun. Angin Muson terbagi atas dua macam,yaitu : a.angin Muson Barat Angin Musim/Muson Barat adalah angin yang mengalir dari benua Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengandung curah hujan yang banyak di Indonesia bagian barat, hal ini disebabkan karena angin melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra. Contoh perairan dan samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan dan Samudra Hindia. Angin Musim Barat menyebabkan Indonesia mengalami musim hujan. Angin ini terjadi pada bulan Desember, Januari dan Februari, dan maksimal pada bulan januari dengan Kecepatan Minimum 3 m/s. b. Angin Muson Timur Angin Musim/Muson Timur adalah angin yang mengalir dari Benua Australia( musim dingin) ke Benua Asia (Musim panas) sedikit curah hujan ( kemarau) di Indonesia bagian timur karena angin melewati celah-celah sempit dan berbagai gurun (Gibson, Australia Besar, dan Victoria). Ini yang menyebabkan indonesia mengalami musim kemarau. Terjadi pada bulan juni, juli dan Agustus, dan maksimal pada bulan juli. F.ALAT UNTUK MENGUKUR ANGIN Alat untuk mengukur angin antara lain: Anemometer, adalah alat yang mengukur kecepatan angin. Anemometer

9 Wind Vane, adalah alat untuk mengetahui arah angin. Windvane Windsock, adalah alat untuk mengetahui arah angin dan memperkirakan besar kecepatan angin, yang biasanya banyak ditemukan di bandara-bandara. Windsock MENGHITUNG COEFFICIENT OF DRAG (CD)

10 Koefisien hambatan (Drag Coefficient) adalah besaran dimensi yang digunakan untuk mengukur drag atau hambatan dari obyek dalam lingkungan fluida seperti udara atau air. Hal ini digunakan dalam persamaan drag, di mana koefisien drag yang lebih rendah menunjukkan objek memiliki hambatan aerodinamis atau hidrodinamik lebih kecil. Koefisien hambatan selalu dikaitkan dengan luas permukaan tertentu. Hambatan udara kendaraan (D) diungkapkan dengan persamaan (Clancy,1975). D = 0,5.. Cd. V 2. A maka : Cd = D 0,5V 2 A Keterangan : D = Hambatan udara (N) Cd = Koefisien hambatan udara = Massa jenis udara (1,12 Kg/m 3 ) V = Kecepatan (Km/jam) A = Luas penampang tegak lurus dengan aliran udara (m 2 ) CONTOH : Diketahui : Lebar kendaraan : 1,69 m Tinggi kendaraan : 1,5 m Hambatan udara : 4542,72 N Luas penampang : 2,535 m 2 Massa jenis udara : 1,12 Kg/m 3 Kecepatan kendaraan : 100 km/jam Jawab :

11 = 0,32 KOEFISIEN HAMBATAN (CD) MOBIL Koefisien hambatan (Drag Coefficient) adalah besaran dimensi yang digunakan untuk mengukur drag atau hambatan dari obyek dalam lingkungan fluida seperti udara atau air. Hal ini digunakan dalam persamaan drag, di mana koefisien drag yang lebih rendah menunjukkan objek memiliki hambatan aerodinamis atau hidrodinamik lebih kecil. Koefisien hambatan selalu dikaitkan dengan luas permukaan tertentu. Gaya hambatan bentuk diterangkan sebagai distribusi tekanan pada bentuk mobil dan oleh karena itu disebut gaya tahan bentuk (form drag). Seperti diterangkan Hadi Winarto (1991 : 66) bahwa : Untuk suatu benda tertentu, perbandingan relatif harga gaya tahan bentuk terhadap gaya tahan gesekan kulit ditentukan oleh bentuk benda tersebut. Benda yang gaya tahan bentuknya jauh lebih besar dari gesekan kulit disebut benda berbentuk tumpul atau benda tumpul (bluff body). Sebaliknya bila gaya tahan gesekan kulit jauh lebih besar dari gaya tahan bentuk maka benda tersebut dikatakan berbentuk semulus arus (streamline Body). Dalam aerodinamika dikenal beberapa gaya yang bekerja pada sebuah benda atau aerofoil seperti dikemukakan Djoeli Satrijo (1999 : 53) menyatakan bahwa : Tahanan

12 aerodinamik, gaya angkat aerodinamika, dan momen angguk aerodinamik memiliki pengaruh yang bermakna pada unjuk kerja kendaraan pada kecepatan sedang dan tinggi. Peningkatan penekanan pada hemat bahan bakar dan pada hemat energi telah memacu keterkaitan baru dalam memperbaiki unjuk kerja aerodinamika pada kendaraan jalan raya. Sebagaimana lazimnya benda yang bergerak di udara, akan dipengaruhi oleh gayagaya dan momen aerodinamika, maka benda yang bergerak di darat juga akan dipengaruhi oleh gaya dan momen aerodinamika ditambah gaya-gaya karena pengaruh permukaan jalan (gaya hambatan gulung) dan gaya hambatan mekanis pada transmisi. Untuk mengurangi kerugian daya karena gaya hambatan aerodinamika, diantaranya adalah dengan membuat bentuk kendaraan mengikuti kaidah pelancapan (streamlining). Unjuk kerja kendaraan sangat dipengaruhi oleh tiga hal seperti dikemukakan oleh J.Y Wong dalam bukunya Theory Of Ground Vehicle yang diterjemahkan oleh Djoeli Satrijo (1999 : 54) bahwa tahanan aerodinamika dari kendaraan ditentukan dari tiga sumber : 1. Bentuk drag yang disebabkan oleh turbulensi bagian belakang kendaraan merupakan suatu fungsi bentuk dari badan kendaraan, khususnya bentuk dari bagian belakang. Komponen tersebut selalu merupakan bagian yang paling bermakna dari tahanan aerodinamik. 2. Gesekan kulit yang disebabkan oleh gaya geser yang timbul pada permukaan-permukaan luar kendaraan melalui aliran udara. Untuk permukaan akhir yang lazim pada mobil penumpang, komponan ini mendekati 10 % dari tahanan aerodinamik total. 3. Tahanan akibat udara melalui sistem radiator atau interior dari kendaraan untuk tujuan pendinginan atau ventilasi. Hal ini bergantung pada rencana saluran. Hambatan udara kendaraan (D) diungkapkan dengan persamaan (Clancy,1975).

13