Bisakah Kita Terbang?



Saat kita memandang ke atas dan melihat burung-burung yang terbang melayang-layang di udara, barangkali ada di antara kita, yang mungkin saat itu sedang galau, akan bergumam, “Alangkah nikmatnya burung-burung itu terbang bebas berputar-putar di udara. Dia bisa melepaskan rasa galaunya sambil memandangi indahnya alam dari ketinggian...” 

Bisakah juga kita terbang seperti burung itu tanpa menggunakan alat bantu, misalnya parasut, helikopter, atau pesawat terbang?

Segalau apapun seseorang, rasanya semua akan mengatakan bahwa hal itu tidak mungkin.

Tetapi, mengapa kita tidak bisa terbang?

“Karena tidak punya sayap!”sergah Anda.

Ya, salah satu perbedaan kita dengan burung adalah burung punya sayap sedangkan kita tidak memilikinya sehingga kita tidak mungkin bisa terbang. Tetapi, apa hubungan antara sayap itu dengan kemampuan terbang? Atau apa peranan sayap itu terhadap kemampuan terbang burung?

Agar dapat menjawab pertanyaan ini, pelajaran fisika kita di sekolah menengah akan sangat membantu.

Menurut fisika, agar kita dapat terbang (melayang di udara), maka kita harus bisa menghasilkan gaya vertikal yang cukup untuk dapat mengangkat badan kita dan melawan berat badan kita. Hal ini bisa kita lakukan dengan mendorong udara ke bawah dengan cepat atau melakukan hal yang sama dengan apa yang dilakukan oleh pesawat terbang pada saat akan tinggal landas (take off ) yaitu memiringkan sedikit moncongnya ke arah atas sambil melakukan percepatan sebesar mungkin ke depan sehingga akhirnya dapat mencapai sebuah gaya angkat aerodinamik yang diperlukan untuk mengangkatnya ke udara.

Kedengarannya cukup mudah. Untuk cara pertama, kita hanya perlu mengepak-ngepakkan lengan kita semampu kita seperti halnya burung yang mengepakkan sayapnya saat akan terbang. Mari kita lihat apakah dengan melakukan gerak seperti ini  kita bisa menghasilkan gaya ke atas yang bisa mengangkat badan kita.

Ads by Google
Dengan mengepakkan tangan, maka volume udara yang dapat kita dorong untuk tiap lengan adalah luas permukaan lengan kita, yaitu panjang lengan dikalikan dengan lebar lengan, dikali dengan jarak gerak kepakan kita. Jarak kepakan bisa kita perkirakan kurang lebih sama dengan panjang lengan. Jika panjang lengan kita misalkan 0,7 m, lebar lengan kira-kira adalah 0,1 m, maka volume udara yang kita dorong saat mengepakkan satu lengan kira-kira adalah

Volume udara didorong (V) = 0,7 m x 0,1 m x 0,7 m = 0,049 m3

Untuk dua lengan yang mengepak, volume udara yang didorong adalah 0,098 m3 atau agar mudah dihitung selanjutnya kita ambil bernilai 0,1 m3.

Kita tahu bahwa udara memiliki massa jenis sebesar 1 kg/m3 oleh karena itu massa udara yang dipindahkan saat kita mengepakkan dua tangan kurang lebih sebesar 0,1 kg. Sekarang, misalkan pada saat lengan kita mencapai jarak terjauh dari kepakan yang bisa dilakukan, kecepatan gerak lengan kita pada saat itu adalah 40 m/s (nilai kecepatan ini merupakan nilai kecepatan lengan seorang pelempar baseball saat bola lepas dari tangannya) maka kita bisa mengatakan bahwa kecepatan rata-rata kepakan tangan kita adalah setengah dari 40 m/s atau 20 m/s. Sehingga saat kita mengepakkan tangan dari kecepatan nol hingga mencapai kecepatan 40 m/s, terjadi perubahan momentum pada udara yang dipindahkan sebesar (0,1 kg) x (20 m/s) = 2 kgm/s. Perubahan momentum ini sama dengan gaya impuls yang bekerja pada lengan. Karena impuls sama dengan gaya dikali dengan selang waktu bekerjanya gaya tersebut maka gaya yang bekerja pada lengan kita adalah

Gaya pada lengan = perubahan momentum tiap satuan waktu

Jika kita anggap bahwa kita dapat mengepakkan tangan sebanyak 3 kali dalam satu sekon, dan pada saat tangan kita kembali pada posisi semula kita anggap tidak ada udara yang dipindahkan, maka perubahan momentum pada udara yang dipindahkan tiap satuan sekon adalah sebesar (2 kg.m.s-1)(3 s-1) = 6 kg.m.s-2 = 6 Newton. Karena perubahan momentum tiap satuan waktu ini sama dengan gaya pada lengan, maka gaya yang bekerja pada lengan kita adalah 6 Newton. Gaya inilah yang kita andalkan untuk dapat mengangkat tubuh kita di udara untuk dapat terbang. Nah, untuk massa badan sebesar 69 kg (massa badan saya) maka berat badan adalah 690 N. Berat badan ini jauh lebih besar dibandingkan gaya angkat yang kita dapatkan jika kita mengepakkan tangan seperti di atas. Tentu saja ini tidak memungkinkan kita untuk dapat terangkat ke udara.

Sekarang anggaplah kita memiliki sayap sehingga luas efektif yang dicakup saat kita mengepakkan tangan menjadi lebih besar. Misalkan luas efektif kepakan dengan sayap mencapai 2 m2 (1 m2 untuk tiap lengan), maka volume udara yang dapat dipindahkan sekarang adalah 2 m3 atau 20 kali lebih banyak dibandingkan dengan yang sebelumnya. Dengan demikian, gaya angkat yang dapat kita peroleh jika memiliki sayap adalah 20 kali lebih besar dibandingkan tanpa sayap atau (20)(6 N) = 120 Newton. Untuk berat tubuh saya, gaya angkat ini masih lebih kecil.

Jadi jelaslah bahwa kita memang tidak mungkin dapat terbang meskipun kita memiliki sayap. Dengan kata lain, jawaban bahwa kita tidak dapat terbang karena tidak memiliki sayap adalah jawaban yang belum tentu benar!

Bagaimana jika kita melakukan cara kedua, yaitu seperti apa yang dilakukan oleh pesawat saat akan tinggal landas? Untuk cara terbut, analisisnya sedikit agak rumit oleh karena itu kita akan membahasnya pada tulisan yang lain. Tetaplah mengunjungi laman ini!
Bisakah Kita Terbang? Bisakah Kita Terbang? Reviewed by Momang Yusuf on 11/08/2014 08:12:00 PM Rating: 5

Tidak ada komentar:

Diberdayakan oleh Blogger.