Bilangan Mach

Angka Mach (Ma atau M) (dieja pengucapan /ˈmɑːk/, kadang /ˈmɑːx/ atau /ˈmæk/) adalah satuan kecepatan yang umum untuk mengekspresikan kecepatan suatu pesawat terbang relatif terhadap kecepatan suara. Satuan biasanya ditempatkan sebelum angka pengukurannya seperti Mach 1.0 untuk kecepatan suara, Mach 2.0 untuk dua kali kecepatan suara. Angka sebenarnya kecepatan suara tergantung kepada tingkat tekanan dan suhu atmosfir. Pada suhu udara 0°C dan tekanan udara 1 atmosphere (atm), kecepatan suara adalah 1.088 ft/s atau 331.6 m/s atau 748 mi/h.

Kecepatan suara dapat dirumuskan dengan persamaan a = 20.047sqrt(T), di mana T adalah temperatur udara (K), dan a adalah kecepatan suara (m/s). Persamaan tersebut berlaku untuk gas sempurna. Harga kecepatan suara untuk atmosfer standar berdasarkan U.S. Standard Atmosphere, 1962 dapat dilihat pada tabel berikut :

Ketinggian (km)	Kecepatan suara (m/s)
0	340.294
1	336.435
2	332.532
3	328.583
4	324.589
5	320.543
6	316.452
7	312.306
8	308.105
9	303.848
10	299.532
11	295.154
12	295.069
13	295.069
14	295.069
15	295.069
16	295.069
17	295.069
18	295.069
19	295.069
20	295.069

Mach bukan suatu singkatan atau akronim, tetapi nama seorang ahli fisika asal Austria yaitu Ernst Mach (1838-1916), yang pada tahun 1897 menerbitkan karya ilmiah yang penting tentang prinsip-prinsip dasar supersonik. Mach mengusulkan sebuah bilangan untuk menyatakan perbandingan kecepatan suatu benda terhadap kecepatan suara. Hebatnya lagi ialah orang pertama yang mengerti prinsip-prinsip aerodinamika supersonik.

Ketika sebuah benda (dimisalkan sebuah pesawat) menembus udara, molekul udara di dekat pesawat terganggu. Jika pesawat melintas pada kecepatan rendah (umumnya kurang dari 250 mph), kecepatan udara akan tetap . Namun pada kecepatan yang lebih tinggi, sebagian energi pesawat menekan udara dan mengubah kerapatan udara setempat. Efek kompresibilitas ini meningkatkan jumlah gaya resultan pesawat. Efek ini kian penting sejalan dengan pertambahan kecepatan.

Saat mendekati atau melampaui kecepatan suara (sekitar 330 m/s atau 760 mph) gangguan kecil pada aliran udara tersalurkan ke wilayah lain dalam kondisi konstan. Gangguan besar akan memengaruhi daya angkat dan hambatan pesawat.

Bisa dikatakan rasio kecepatan suatu benda dengan kecepatan suara di udara (gas) menentukan efek kompresibilitas. Karena itu rasio kecepatan tersebut menjadi penting dan dijadikan parameter. Belakangan para ahli aerodinamika menyebut parameter ini sebagai bilangan Mach (mach number). Mach number (M) memungkinkan untuk mendefinisikan "perilaku" pesawat terhadap efek kompresibilitas.

Mach number biasa digunakan dalam menentukan kecepatan pesawat bahkan peluru atau peluru kendali (roket). Dengan menggunakan Mach number, kecepatan dibagi menjadi empat wilayah yakni:

§  Subsonik (Mach < 1,0)

§  Sonik (Mach = 1.0)

§  Transonik ( 0,8 < Mach < 1.3)

§  Supersonik (Mach > 1.0)

§  Hypersonik (mach > 5.0)

Menariknya, pemakaian bilangan Mach bukan diperkenalkan oleh Mach sendiri. Istilah itu diperkenalkan oleh insinyur Swiss Jacob Ackeret pada taun 1929. Mach sendiri tidak menamai bilangan tersebut sebagai Mach Numberwaktu itu.

Kata Mach kemudian terbiasa dipakai orang dan sekaligus sebagai penghormatan kepada Ernest mach atas jasa-jasanya mengembangkan prinsip-prinsip dasar supersonik. Belakangan muncul juga Mach Angle (Sudut Mach) dan Mach Reflection dalam aerodinamika supersonik.

Dalam dunia penerbangan, umumnya pesawat yang memiliki kemampuan supersonik adalah pesawat tempur seperti halnya F-16, MiG-29, MiG 25 atau Rafale. Sedangkan pesawat sipil umumnya berkecepatan Subsonic kecuali Concorde dan Tu-144 Concordski (concorde versi Rusia).

Dalam sejarah tercatat pesawat Bell X-1A adalah pesawat pertama yang menembus kecepatan supersonik yakni 1,650 mph (Mach 2.44) pada tanggal 12 Desember 1953 yang diterbangkan oleh pilot Chuck Yeager

Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Mach

Hukum Bernoulli

Dalam ilmu fisika, dikenal salah satu konsep mengenai mekanika fluida atau secara sederhana dapat dikatakan sebagai konsep yang membahas gerak (aliran) zat cair dan gas. Pada konsep mekanika fluida terdapat salah satu hukum (konsep dasar) yang dikenal dengan nama Hukum Bernoulli.

Apa itu Hukum Bernoulli ??

Hukum Bernoulli adalah sebuah konsep dasar dalam mekanika fluida yang disampaikan oleh seorang ahli matematika yang dilahirkan di Goningen, Belanda sekitar tahun 1700 bernama Daniel Bernoulli. Ia adalah anak seorang ahli matematika bernama Johann Bernoulli, dua dari tiga orang turunan keluarga Bernoulli yang terkenal ahli matematika. Hanya saja, Daniel Bernoulli memiliki minat yang sangat besar mengembangkan aplikasi konsep matematika di bidang mekanika fluida sehingga lahirlah hukum Bernoulli.

Sebagai seorang ahli di bidang matematika, pada awalnya Daniel Bernoulli kerap dipaksa oleh sang ayah untuk mempelajari bidang lain, seperti bidang bisnis dan kedokteran, dengan anggapan bahwa profesi seorang ahli matematika tidak terlalu mendatangkan kemakmuran pribadi. Akan tetapi, minat Daniel yang sangat besar terhadap bidang matematika, tidak bisa membendungnya untuk meninggalkan bidang tersebut. Ia tetap mempelajari matematika di sela-sela pendidikan bisnis dan kedokteran yang ditekuninya, hingga akhirnya ia berkonsentrasi pada pembahasan aplikasi matematika dalam bidang fisika mengenai aliran zat cair dan gas (mekanika fluida).

Ia pernah menerbitkan buku berisi hasil karyanya tersebut yang diberi judul Hydrodinamica. Daniel Benoulli adalah matematikawan termuda dari keluarga Bernoulli.

A. HUKUM BERNOULLI

Hukum Bernoulli menjelaskan tentang konsep dasar aliran fluida (zat cair dan gas) bahwa peningkatan kecepatan pada suatu aliran zat cair atau gas, akan mengakibatkan penurunan tekanan pada zat cair atau gas tersebut. Artinya, akan terdapat penurunan energi potensial pada aliran fluida tersebut.

Konsep dasar ini berlaku pada fluida aliran termampatkan (compressible flow), juga pada fluida dengan aliran tak-termampatkan (incompressible-flow). Hukum Bernoulli sebetulnya dapat dikatakan sebagai bentuk khusus dari konsep dalam mekanika fluida secara umum, yang dikenal dalam persamaan Bernoulli.

Persamaan Bernoulli menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida yang tertutup, banyaknya energi suatu fluida di suatu titik sama dengan dengan banyaknya energi di titik lain.

Di awal dikatakan bahwa hukum Bernoulli berlaku pada dua jenis aliran fluida, yaitu termampatkan dan tak-termampatkan. Suatu fluida dengan aliran termampatkan merupakan suatu aliran fluida yang mempunyai karakteristik khusus adanya perubahan kerapatan massa (density) pada sepanjang alirannya.

Contoh aliran fluida termampatkan adalah udara atau gas alam. Adapun fluida dikatakan mempunyai aliran tak-termampatkan adalah fluida yang mempunyai karakteristik tidak terdapat perubahan kerapatan massa (density) pada sepanjang aliran fluida tersebut. Contohnya adalah air, macam-macam minyak, campuran lemak dan larutan basa (emulsi).

Hukum Bernoulli dapat dianggap sebagai konsep dasar yang menyatakan kekekalan energi, seperti yang telah diungkapkan pada konsep dasar persamaan Bernoulli. Selanjutnya, lebih jauh kita dapat menyatakan tentang kekekalan energi tersebut berkaitan dengan energi kinetik dan energi potensial yang terdapat pada suatu aliran fluida. Dengan demikian, penjumlahan energi kinetik dan energi potensial pada suatu aliran fluida akan konstan di setiap titik.

Adapun berkaitan dengan hukum Bernoulli, suatu fluida dikatakan mempunyai peningkatan kecepatan, jika fluida tersebut mengalir dari suatu bagian dengan tekanan tinggi menuju bagian lainnya yang bertekanan rendah. Sedangkan suatu fluida dikatakan mempunyai penurunan kecepatan, jika fluida tersebut mengalir dari suatu bagian bertekanan rendah, menuju bagian lain bertekanan tinggi.

Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).

1. Aliran Tak-termampatkan

Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut :

di mana:

v = kecepatan fluida

g = percepatan gravitasi bumi

h = ketinggian relatif terhadap suatu referensi

p = tekanan fluida

ρ = densitas fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut :

- Aliran bersifat tunak (steady state)

- Tidak terdapat gesekan (inviscid)

Dalam bentuk lain, persamaan Bernoulli dituliskan sebagai berikut :

1. Aliran Termampatkan

Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah : udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut :

dimana :

 = energi potensial gravitsai per satuan massa. Jika gravitasi konstan, maka  = gh

 = entalpi fluida per satuan massa.

Catatan : 

, dimana  adalah energi termodinamika per satuan massa, juga disebut sebagai energi internal spesifik.

B. APLIKASI HUKUM BERNOULLI

Dalam kehidupan sehari-hari, kita dapat menemukan aplikasi hukum Bernoulli yang sudah banyak diterapkan pada sarana dan prasarana yang menunjang kehidupan manusia masa kini. Meskipun kenyataannya, tak ada jenis fluida yang memiliki kecairan dan kekentalan seperti yang disyaratkan dalam konsep dasar tersebut, yaitu kecairan yang merata dan sedikit kekentalan.

Berikut ini beberapa contoh aplikasi hukum Bernoulli tersebut :

• Hukum Bernoulli digunakan untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan badan pesawat terbang sehingga diperoleh ukuran presisi yang sesuai.
• Hukum Bernoulli dipakai pada penggunaan mesin karburator yang berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar dan mencampurnya dengan aliran udara yang masuk. Salah satu pemakaian karburator adalah dalam kendaraan bermotor, seperti mobil.
• Hukum Bernoulli berlaku pada aliran air melalui pipa dari tangki penampung menuju bak-bak penampung. Biasanya digunakan di rumah-rumah pemukiman.
• Hukum Bernoulli juga digunakan pada mesin yang mempercepat laju kapal layar.

Baca juga tentang Prinsip Penerbangan-Hukum Bernoulli di blog ini ya :)

Di sini juga ada penjelasan lagi tentang Hukum Bernoulli, klik aja di sini

Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Prinsip_Bernoulli

http://www.anneahira.com/hukum-bernoulli.htm

Berikut ini adalah gambar hasil scan dari buku fisika saya (Supiyanto. 2006. FISIKA UNTUK SMA KELAS XI. Phibeta)

asas bernoulli 1

asas bernoulli 2

asas bernoulli 3

asas bernoulli 4

asas bernoulli 5

asas bernoulli 6

asas bernoulli 7

asas bernoulli 8

asas bernoulli 9

asas bernoulli 10

ENERGI KU \m/

Berkaitan dengan pelajaran Usaha dan Energi, kami anak-anak craXI savier diberi tugas oleh Pak Rudy Hilkya untuk mendata apa saja kegiatan kami sehari-hari, serta energi yang digunakan. Setelah aku hitung-hitung, ternyata dari makanan, lebih tepatnya cemilan menghasilkan banyak kalori, dan tidak sebanding dengan energi yang aku keluarkan untuk kegiatan sehari-hari. Kupikir-pikir semua sisa kalori yang tidak aku pakai itu berlari menuju tempat yang 'asoy' untuk mereka berdiam diri. Well, -.-'' bisa dibilang juga menumpuk lemak. Kalau dilihat, badanku memang tidak gemuk, sadang ih ampie te. Tapi tak bisa kupungkiri, memang kalori-kalori yang kubilang menumpuk tadi menjadi lemak yang tak terlihat :D Oke, gak papa. Ideal saja.

Asupan Makanan Sehari-Hari	Energi yang Diterima (kilo-kalori)
Karbohidrat = 690,5 gram	2831,05
Glukosa = 53,5 gram	200,09
Tepung (flour) = 17 gram	71,06
Lemak (Fat) = 143, 25 gram	1332,23
Protein = 211 gram	865,1
JUMLAH	5299,53

Aktivitas Saya	Energi yang Diperlukan Untuk Beraktivitas (kilo-kalori)	Joule	Watt (Joule/Sekon)
Tidur	324,96	1358333	47,16
Mandi x 2	90,70	379145,2	157,98
Siap-siap (Berpakaian) x 2	90,70	379145,2	157,98
Makan x 1	44,68	186743,2	155,62
Berjalan	89,35	373500,1	311,25
Olahraga Pemanasan	67,69	282954,7	314,39
Main Bola	135,39	565909,3	314,39
Duduk Tegak (di Motor, Istirahat, Belajar)	896,89	3749011	78,60
	1740,37	7274741	1537,37