Apa Akibat yang Dialami Manusia Saat Bergerak Menembus Kecepatan Suara ?

Seperti di postingan saya sebelumnya yang berjudul Bagaimana Upaya Manusia Mencapai Suatu Obsesi Menembus Batas Kecepatan dengan Alat Transportasi ?
Saat menembus kecepatan yang dahsyat itu, Concorde akan mengeluarkan suara menggelegar yang disebut SONIC BOOM. Jika terjadi di atas daratan yang penuh perumahan, pengaruh sonic boom dapat memecahkan kaca-kaca jendela rumah.  

Bagaimana Upaya Manusia Mencapai Suatu Obsesi Menembus Batas Kecepatan dengan Alat Transportasi ?

Upaya manusia untuk menembus kecepatan memang tidak ada jeranya 
Sekelompok tim dari Inggris berencana melampaui rekor kendaraan darat tercepat di dunia yang hingga kini belum juga terpecahkan, sejak 13 tahun yang lalu. 

Bloodhound Super Sonic Car (SSC)

Mobil tersebut dinamakan Bloodhound Super Sonic Car (SSC), yang ditargetkan untuk bisa meluncur dengan kecepatan 1000 mil per jam atau sekitar 1.600 km per jam 
Melampaui kendaraan tercepat saat ini, Thrust SSC yang bisa melesat hingga 763 mil per jam atau 1.228 km per jam.
Dengan kecepatan super tersebut, Bloodhound bahkan bisa mengalahkan peluru yang ditembakkan dari mulut pistol revolver Magnum 0.375 yang memiliki kecepatan 441 meter per detik.
Richard Noble, Direktur proyek pemecahan rekor berkata kepada BBC News, " Kami mendapat banyak tawaran dari berbagai perusahaan di seluruh dunia yang ingin menjadi sponsor. "
Maka itu, lebih banyak pihak yang berniat menyediakan bantuan finansial daripada kemampuan Bloodhound untuk mempromosikan perusahaan tersebut.

Sekarang mari kita membedah Bloodhound
Seperti yang dikutip dari Physorg, Mesin Bloodhound ditenagai oleh kombinasi dari roket Falcon dan sebuah mesin jet EJ200 yang digunakan pada pesawat tempur Eurofighter Typhoon.
Mesin jet ini mampu memproduksi daya dorong sekuat sembilan ton, sementara mesin roket akan menyediakan daya dorong tambahan sebesar 12 ton.

Adapun body Bloodhound terbuat dari bahan campuran yang tipis. Rodanya terbuat dari campuran aluminium padat, berbobot 97 kg, dan berdiameter 90 cm. Khusus roda, Lockheed Martin, yang merupakan pembuat pesawat jet F-22 Raptor dan F-35 yang membuatnya.

Roda kendaraan ini merupakan roda yang berputar dengan kecepatan tertinggi yakni mencapai 170 putaran per detik (sekitar 10.200 rpm). Tekanan pada roda diperkirakan mencapai sekitar 150 megapascal.

Pembuat mesin jet pada mobil F-1, Cosworth yang belum lama ini bergabung akan terlibat dalam pembuatan salah satu unit power yang mengendalikan bagian liquid pada roket Bloodhound. Sedangkan Hampson Industries akan membangun bagian belakang mobil.aaa

Pemecahan rekor ini dilaksanakan di Hakskeen Pan di Provinsi Cape bagian utara, Afrika Selatan. Pada trek sepanjang 20 km dan lebar 1,5 km, oh iya tidak boleh ditemukan adanya batu, karena dapat menyebabkan kecelakaan fatal.

Oleh karena itu, sekitar 300 orang lokal dikerahkan untuk membersihkan trek tersebut. Bloodhound harus melakukan 2 kali lintasan. Hasil kecepatan rata-ratanya yang menjadi kecepatan resmi kendaraan ini.

Richard Noble adalah orang yang mengepalai tim kendaraan Thrust SSC tahun 1987 yang kini rekornya belum terpecahkan. Bahkan tahun 1983 ia mengendarai Thrust 2 memecahkan rekor kendaraan tercepat di dunia, mengalahkan Bluebird CN7.

Demi misi kali ini, Noble membawa personil terdahulu di tahun 1987. Mereka adalah Komandan Wing Royal Air Force Andy Green sebagai pengemudi, dan Ron Ayres sebagai kepal;a desain aerodinamis.

Konstruksi Bloodhound akan dimulai Januari tahun depan. Rencananya, Bloodhound akan memecahkan rekor baru kecepatan mobil di bumi tahun 2012.

Sumber : http://www.taukahkamu.com/2010/11/membedah-calon-kendaraan-darat-tercepat.html

Selain mobil Bloodhound, ada juga nih pesawat Concorde. Apalagi itu ? 

Concorde adalah pesawat supersonik (pesawat dengan kecepatan suara) pertama yang diciptakan pada tahun 1950-an dengan hasil kerja sama antara Inggris dan Perancis. Tambahan huruf ' e ' pada nama Concorde diberikan Inggris sebagai ucapan terimakasih atas jasa Perancis dalam pembuatan pesawat ini. Concorde ini pertama kali dioperasikan tahun 1969.

Salah satu keunikan pesawat ini adalah bagian hidungnya yang dapat dibengkokkan. Kalau dilihat secara awam pembengkokkan hidung ini hanya seperti aksesoris yang mempercantik. Tapi ternyata penekukan hidung ini (yang sudut penekukannya 12,5 derajat - 30 derajat) perlu dilakukan agar saat akan mendarat hidung Concorde ini tidak menghalagi pandangan pilot ke arah landasan lapangan terbang.

Concorde ini mengalami kecelakaan pada 25 Juli 2000. Hal itu membuat orang sadar bahwa pesawat supersonik sangat rentan. Akhirnya, ditambah lagi dengan mahalnya biaya operasional, sejak tahun 2003 pesawat Concorde dipensiunkan oleh maskapai Air France dan British Airways dari armadanya dan mengakhiri karir penerbangan supersonik.

Selama 20 tahun pertama karir Concorde, pesawat ini mengangkut 3,7 juta penumpang. Jam terbang ke-13 pesawat Concorde sudah lebih radi 200.000 jam terbang. Dari jumlah itu 14.000 jam diantaranya adalah 140.000 jam terbang di atas kecepatan suara.Pesawat ini juga mampu membawa 144 penumpang dengan kecepatan 2,04 mach (2.200 km per jam) pada ketinggian 60.000 kaki. Yang berarti kecepatan Concorde 2 kali lebih cepat dari kecepatan suara, yakni 1.200 km per jam. Dengan kecepatan ini Concorde hanya menempuh waktu 2 jam dari Paris ke New York, yang melebihi rata-rata pesawat biasa selama 7 jam.

Saat menembus kecepatan yang dahsyat itu, Concorde akan mengeluarkan suara menggelegar yang disebut SONIC BOOM. Jika terjadi di atas daratan yang penuh perumahan, pengaruh sonic boom dapat memecahkan kaca-kaca jendela rumah.

Maka dari itu, Concorde hanya boleh terbang dengan kecepatan dahsyat tersebut saat ada di atas Samudera Atlantik. Saat Concorde masih terbang di atas Eropa dan Amerika, Concorde hanya melaju menggunakan kecepatan pesawat biasa, yaitu 600 km per jam.

Sumber : http://koranbaru.com/concorde-pesawat-ini-kecepatannya-melebihi-kecepatan-suara/

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