Mengapa pesawat bisa terbang meski bobotnya mencapai puluhan hingga ratusan ton? Pertanyaan ini menarik karena pesawat harus mengangkat seluruh badan, penumpang, bagasi, dan bahan bakar agar bisa meninggalkan landasan. Sekilas, proses tersebut terlihat mustahil jika dibandingkan dengan kendaraan yang bergerak di darat.
Namun, pesawat tidak terbang hanya karena mesinnya menghasilkan tenaga besar. Sayap, aliran udara, kecepatan, dan gaya aerodinamika bekerja bersama untuk membuat pesawat mampu terangkat dan bertahan di udara.
Prinsip ini menjadi salah satu penerapan ilmu fisika yang paling menarik dalam kehidupan modern. Lantas, bagaimana pesawat yang begitu berat bisa terbang dengan stabil?
1. Sayap Pesawat Menghasilkan Gaya Angkat
Salah satu komponen terpenting dalam penerbangan adalah sayap. Bentuk dan sudut sayap membantu mengarahkan aliran udara ketika pesawat bergerak maju.
Saat udara mengalir melewati sayap, bentuk sayap dan sudutnya terhadap aliran udara menghasilkan perbedaan tekanan serta mengubah arah gerakan udara. Kombinasi proses tersebut menghasilkan gaya aerodinamika yang memiliki komponen ke atas, yang disebut gaya angkat atau lift.
Semakin sesuai kecepatan dan sudut serang sayap, semakin besar gaya angkat yang dapat dihasilkan dalam batas kondisi penerbangan tertentu. Namun, gaya angkat tidak terus meningkat tanpa batas. Jika sudut serang terlalu besar, aliran udara dapat terpisah dari permukaan sayap dan menyebabkan stall, yaitu penurunan gaya angkat secara signifikan.
Karena itu, pilot perlu menjaga kecepatan dan sudut serang agar pesawat tetap terbang dalam kondisi yang aman.
2. Mesin Membantu Pesawat Bergerak Maju
Sayap membutuhkan aliran udara agar bisa menghasilkan gaya angkat yang cukup. Mesin membantu menyediakan kecepatan tersebut dengan menghasilkan gaya dorong atau thrust.
Pada pesawat jet, mesin mempercepat gas ke arah belakang sehingga menghasilkan gaya dorong ke depan. Pada pesawat baling-baling, baling-baling membantu mendorong udara ke belakang untuk menggerakkan pesawat maju.
Ketika pesawat meningkatkan kecepatan di landasan, aliran udara melewati sayap semakin cepat. Pada kondisi yang sesuai, gaya angkat akhirnya cukup besar untuk mengangkat pesawat dari permukaan landasan.
Mesin tidak secara langsung mengangkat seluruh bobot pesawat seperti dongkrak. Sebaliknya, mesin membantu pesawat mencapai dan mempertahankan kecepatan yang diperlukan agar sayap menghasilkan gaya angkat.
3. Empat Gaya yang Bekerja pada Pesawat
Pesawat yang sedang terbang mengalami empat gaya utama, yaitu gaya angkat, berat, gaya dorong, dan hambatan udara.
Gaya angkat bekerja dengan komponen ke atas dan membantu menopang pesawat di udara. Gaya berat berasal dari gravitasi yang menarik pesawat ke bawah.
Sementara itu, gaya dorong menggerakkan pesawat ke depan, sedangkan hambatan udara atau drag menahan gerakan pesawat ketika udara mengalir di sekelilingnya.
Dalam penerbangan mendatar dengan kecepatan konstan, gaya angkat umumnya menyeimbangkan berat pesawat, sedangkan gaya dorong menyeimbangkan hambatan udara. Jika pilot mengubah kecepatan, ketinggian, atau arah terbang, keseimbangan gaya tersebut juga dapat berubah.
Keempat gaya ini membantu menjelaskan mengapa pesawat membutuhkan desain sayap yang tepat, mesin yang sesuai, serta kendali penerbangan yang mampu mengatur gerakan pesawat.
4. Mengapa Pesawat Harus Melaju Sebelum Lepas Landas?
Pesawat tidak bisa langsung terangkat dari posisi diam hanya dengan mengandalkan sayap biasa. Pesawat perlu mencapai kecepatan tertentu agar aliran udara menghasilkan gaya angkat yang cukup untuk menopang beratnya.
Saat bergerak di landasan, sayap menerima aliran udara yang semakin cepat. Ketika gaya angkat mencapai tingkat yang diperlukan, pilot dapat mengangkat hidung pesawat melalui kendali penerbangan sehingga pesawat mulai meninggalkan landasan.
Kecepatan yang diperlukan tidak sama untuk semua pesawat. Faktor seperti berat pesawat, bentuk sayap, konfigurasi flap, kondisi angin, dan kondisi landasan memengaruhi kebutuhan kecepatan lepas landas.
Pesawat yang membawa muatan lebih berat umumnya membutuhkan gaya angkat lebih besar. Dalam kondisi tertentu, pilot juga memerlukan kecepatan lepas landas yang lebih tinggi atau jarak landasan yang lebih panjang.
5. Bagaimana Pesawat Tetap Terbang di Udara?
Setelah lepas landas, pesawat perlu mempertahankan kecepatan dan mengatur arah geraknya. Pilot menggunakan berbagai permukaan kendali untuk mengubah posisi pesawat sesuai kebutuhan.
Aileron membantu mengatur kemiringan pesawat ke kiri atau kanan. Elevator mengendalikan gerakan hidung pesawat ke atas atau ke bawah, sedangkan rudder membantu mengatur arah hidung ke kiri atau kanan.
Pesawat juga dapat menggunakan flap saat lepas landas dan mendarat. Flap mengubah karakteristik sayap sehingga pesawat dapat menghasilkan gaya angkat yang diperlukan pada kecepatan relatif rendah, meskipun penggunaannya juga meningkatkan hambatan udara.
Selama penerbangan, pilot menyesuaikan kendali, kecepatan, dan tenaga mesin untuk menghadapi perubahan kondisi udara. Sistem otomatis pada pesawat modern juga dapat membantu mempertahankan ketinggian atau arah penerbangan sesuai pengaturan pilot.
6. Apakah Pesawat Bisa Terbang Tanpa Mesin?
Pesawat layang dapat turun secara bertahap sambil bergerak maju. Dalam kondisi yang tepat, pilot bisa memanfaatkan arus udara naik untuk mempertahankan atau bahkan menambah ketinggian.
Pesawat bermesin juga dapat meluncur ketika mesin kehilangan tenaga. Selama memiliki kecepatan dan kendali yang memadai, sayap masih menghasilkan gaya angkat. Namun, pesawat akan kehilangan ketinggian jika tidak memperoleh energi yang cukup untuk mempertahankan penerbangannya.
Baca juga: Mengapa Motor Bisa Jalan? Begini Cara Mesin Menggerakkan Roda
