BAB II PENGERTIAN AERODINAMIKA

Transkripsi

1 BAB II PENGERTIAN AERODINAMIKA Aerodinamika diambil dari kata Aero dan Dinamika yang bisa diartikan udara dan perubahan gerak dan bisa juga ditarik sebuah pengertian yaitu suatu perubahan gerak dari suatu benda akibat dari hambatan udara ketika benda tersebut melaju dengan kencang. Benda yang dimaksud diatas dapat berupa kendaran bermotor (mobil,truk,bis maupun motor) yang sangat terkait hubungannya dengan perkembangan aerodinamika sekarang ini. Adapun hal-hal yang berkaitan dengan aerodinamika adalah kecepatan kendaraan dan hambatan udara ketika kendaraan itu melaju. Aerodinamika berasal dari dua buah kata yaitu aero yang berarti bagian dari udara atau ilmu keudaraan dan dinamika yang berarti cabang ilmu alam yang menyelidiki benda-benda bergerak serta gaya yang menyebabkan gerakan-gerakan tersebut. Aero berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara, dan Dinamika yang diartikan kekuatan atau tenaga. Jadi Aerodinamika dapat diartikan sebagai ilmu pengetahuan mengenai akibat-akibat yang ditimbulkan udara atau gas-gas lain yang bergerak. 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, 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

2 diterapkan pada mobil sedan, formula 1, moto gp. Untuk kendaraan-kendaraan yang kecepatannya dibawah 80 km/ jam aerodinamis tidak begitu diperhatikan, seperti pada mobil-mobil keluarga, mobil land rover dan sejenisnya. Pada kendaraan yang mempunyai kecepatan diatas 80 km/jam faktor aerodinamis digunakan untuk mengoptimalkan kecepatannya disamping untuk performa mesin juga berpengaruh. STUDI AERODINAMIKA MOBIL Dalam rangka meningkatkan aerodinamis pada mobil terlebih dahulu kita harus mengetahuibagaimana aliran udara melewati mobil, kalau kita bayangkansebuah mobilbergerak melaluiudara. Sepertiyang kita semua tahu, diperlukan energi untuk membuat mobil melaju, dan energi ini digunakan untuk melawan gaya drag. 1.DRAG Definisi yang sederhana adalah studi aerodinamis aliran udara yang ada disekitar dan melalui kendaraan, terutama jika berada pada posisi bergerak. Untuk memahami aliran ini, Kita dapat memvisualisasikan mobil bergerak melalui udara.drag, di aerodinamis kendaraan, terdiri dari dua macam. Frontal pressure danvacum rear. 2.GAYA DRAG PADA KECEPATAN RENDAH Penurunan gaya drag, yang berarti bahwa sebuah mobil dengan gaya dragyang rendah akan dapat melakukan perjalanan lebih cepat dibanding dengan gayadrag tinggi. Ini berarti energy mesin lebih kecil diperlukan, yang berarti lebihsedikit konsumsi bahan bakar. 3.BERAT MOBIL Ketika sebuah mobil dibuat ringan, melalui penggunaan bahan ringan ataudesain yang lebih baik, gaya thrust kurang diperlukan untuk memindahkan mobil.hal ini didasarkan pada F = MA atau lebih akurat, F = A / M. 4.FRONT END

3 Frontal pressure disebabkan oleh tekanan udara untuk aliran di sekitar bagian depan mobil. Seperti jutaan molekul udara mendekati grill depan mobil,mereka mulai untuk menekan, dengan demikian meningkatkan tekanan udara didepan mobil. Pada saat yang sama, molekul udara yang mengalir sepanjang sisi mobil yang pada tekanan atmosfer, tekanannya lebih rendah dibandingkan denganmolekul di bagian depan mobil. Molekul kompresi udara secara alami mencari jalan keluar dari zona tekanan tinggi di depan mobil, dan mereka menemukannyadi sekitar sisi, atas dan bawah mobil. Perbaikan di depan dapat dilakukan denganmemastikan 'ujung depan dibuat dengan halus, kurva kontinu yang berasal darigaris bemper depan'. Membuat sudut lebih raked (mis. tidak tegak) 'cenderungmengurangi tekanan di dasar layar, dan untuk menurunkan drag'. Banyak perbaikan dilakukan dengan membuat layar lebih landai yang berarti sudut yanglembut di bagian atas ketika bertemu atap, menjaga arus tetap landai. hasil yangsama dapat dicapai melalui atap yang dibuat melengkung.grafik ini jelas menunjukkan bahwa gaya drag

4 berbanding lurus ke daerah frontal.(hasil uji terowongan angin) 5.REAR END Rear end (istilah non-teknis, tetapi sangat deskriptif) disebabkan oleh'lubang' yang tertinggal di udara saat mobil melewati itu. Untuk membayangkanini, bayangkan sebuah bus mengendarai mobil di jalan. Pada kecepatan tinggiruang langsung di belakang bus adalah 'kosong' atau seperti ruang hampa. Inimerupakan hasil dari molekul udara tidak dapat mengisi lubang secepat bus.molekul-molekul udara berusaha untuk mengisi ke wilayah ini, tetapi bus selaluselangkah di depan, dan sebagai hasilnya, sebuah vakum terus mengisap dalamarah yang berlawanan bus. Ketidakmampuan untuk mengisi lubang yangditinggalkan oleh bus secara teknis disebut Arus detasemen. Pada bagian belakangkendaraan, format ideal adalah lereng panjang dan bertahap. Saat ini tidak praktis, jika dikatakan bahwa "membesarkan dan / atau menambah panjang kendaraanmengurangi hambatan". Ada sebuah pandangan dimana, pembulatan sudut dan'semua elemen' akan mengurangi drag. Peningkatan kelengkungan seluruhkendaraan dalam biasanya akan mengurangi drag asalkan daerah frontal tidak meningkat. 'Lonjong bagian belakang', biasanya dari roda

5 belakang lengkungan ke belakang, 'dapat menghasilkan penurunan yang signifikan pada gaya drag'. Di bawah kendaraan, diharapkan sebuah permukaan halus karena dapat mengurangigaya drag. Detasemen arus berlaku hanya untuk 'vakum belakang' bagian dari persamaan drag, dan benar-benar memberikan waktu molekul mengikuti kontur bodywork mobil, dan untuk mengisi lubang yang ditinggalkan oleh kendaraan, halini begitu penting karena gaya yang diciptakan oleh vakum jauh melebihi yangdiciptakan oleh tekanan frontal, dan ini dapat dikaitkan dengan Turbulensi yangdiciptakan oleh detasemen tersebut. 6. LIFT atau DOWNFORCE Satu istilah yang sangat sering terdengar di kalangan mobil balap downforce. Downforce adalah sama dengan gaya yang dialami oleh sayap pesawat,hanya ini bertindak untuk menekan, bukannya mengangkat. Setiap obyek yang bergerak melalui udara menciptakan baik mengangkat atau menekan kebawah.mobil balap, menggunakan hal-hal seperti sayap terbalik untuk memaksa mobillebih menekan ke trek, meningkatkan traksi. Mobil jalanan rata-rata cenderungmenciptakan gaya angkat. Hal ini karena bentuk body mobil itu sendiri yangmenghasilkan wilayah tekanan rendah di atas.untuk volume udara tertentu, semakin tinggi kecepatan molekul udara,semakin rendah tekanan menjadi. Demikian pula, untuk volume udara tertentu,semakin rendah kecepatan molekul-molekul udara, semakin tinggi tekanan yangterjadi.ketika kita bicarakan tekanan frontal, di atas dijelaskan bahwa tekananudara tinggi menabrak ke grill depan mobil. Apa yang sebenarnya terjadi adalahudara melambat karena mendekati bagian depan mobil, dan sebagai hasilnya lebih banyak molekul yang berada dalam ruang yang lebih kecil. Setelah berhenti padatitik di depan mobil, udara tersebut mencari daerah tekanan rendah, seperti sisi,atas dan

6 bawah mobil.sekarang, sebagaian udara mengalir di atas kap mobil, kehilangantekanan, tetapi ketika mencapai kaca depan, muncul lagi penghalang, dan secarasingkat mencapai tekanan yang lebih tinggi. Daerah tekanan rendah di atas kapmobil menciptakan sebuah gaya angkat kecil yang bertindak atas wilayah tudung(seperti mencoba mengisap kap mobil). Daerah tekanan yang lebih tinggi didepan kaca depan menciptakan sebuah gaya bawah kecil (atau tidak terlalu kecil). Hal ini mirip dengan menekan kaca depan. Sebagaian tekanan udara lebih tinggidi depan layar dikirimkan melalui kaca depan itu mempercepat, menyebabkantekanan menurun. Tekanan lebih rendah ini secara harfiah mengangkat di atap mobil saat udara melewati itu. Lebih buruk lagi, sekali udara itu membuat jalan ke jendela belakang, aliran yang dibuat oleh jendela membuat kekosongan, atauruang tekanan udara rendah yang tidak mampu terisi dengan benar. alirandikatakan melepaskan dan tekanan rendah sehingga menciptakan gaya angkatyang kemudian bertindak atas luas permukaan bagasi. Tidak dilupakan, bagian bawah mobil juga bertanggung jawab untuk menciptakan gaya angkat atau gaya tekan kebawah. Jika ujung depan mobil lebih rendah dari bagian belakang, maka jarak antara bagian bawah dan jalan menciptakan sebuah vakum, atau daerah tekanan rendah, dan karenanya terjadi gaya tekan kebawah yang kuat. Bagian depan bawah mobil secara efektif membatasi aliran udara di bawah mobil. Jadi, seperti yang anda lihat, aliran udaradi atas mobil penuh dengan daerah tekanan tinggi, itu yang menunjukkan bahwa badan mobil baik secara alami menciptakan gaya tekan kebawah.

7 7.WINGS & SPOILER Sayap atau spoiler difungsikan untuk mencegah pemisahan aliran danmencegah pembentukan pusaran atau membantu untuk mengisi kekosongan di bagian belakang sehingga lebih efektif mengurangi drag. Seperti disebutkansebelumnya, semakin tinggi kecepatan tertentu volume udara, semakin rendahtekanan udara itu, dan sebaliknya. Apa yang dilakukan spoiler adalah membuatudara yang lewat di bawahnya itu menempuh jarak lebih besar dari udara yanglewat di atasnya (pada aplikasi mobil balap). Karena molekul udara mendekati,sayap dipaksa untuk memisahkan, beberapa keatas sayap, dan beberapa di alirkanke bagian bawah, mereka dipaksa untuk melakukan menempuh jarak yang berbeda untuk "bertemu lagi di tepi trailing sayap. Ini adalah bagian dari teoribernoulli. Apa yang terjadi adalah daerah tekanan rendah di bawah sayapmemungkinkan daerah tekanan yang lebih tinggi di atas sayap untuk 'menekan' diatas sayap, sehingga mobil itu terdapat gaya tekan kebawah (downforce)secara prinsip spoiler pada mobil pada dasarnya sama dengan sayap pesawat, tapi terbalik. Sebuah sayap pesawat menghasilkan angkat, sayap mobilmenghasilkan angkat negatif atau dengan kata lain apa yang kita sebut downforce.tetapi bagaimana perbedaan tekanan yang dihasilkan?

8 Nah, jika Anda melihat pada gambar, Anda akan melihat bahwa sisi atas sayap relatif lurus, tapi bagian bawah melengkung. Ini berarti bahwa udara yang mengalir di atas sayap mengalir relatif lurus, dan pendek. Udara di bawah sayap harus mengikuti kurva, dan olehkarena itu menempuh jarak yang lebih jauh. Sekarang ada hukum Bernoulli, yang pada dasarnya menyatakan bahwa jumlah total energi dalam volume fluida harustetap konstan. (kecuali terdapat panas atau mengekspos volume tertutup untuk beberapa bentuk kerja mekanik).dari sudut pandang energik, ini masuk akal: jika lebih banyak energi diperlukan untuk mempertahankan kecepatan partikel,ada sedikit energi melakukan melakukan pekerjaan dengan menerapkan tekananke permukaan.singkatnya : di bawah, udara telah melakukan perjalanan lebih lanjut dalam jumlah waktu yang sama yang berarti harus mempercepat,yang berarti penurunan tekanan tersebut.tekanan di atas sayap dalam gaya ke bawah di sebut downforce