Gaya angkat

Gaya angkat adalah komponen dari gaya yang serenjang terhadap arah aliran fluida.  Penyebab timbulnya gaya angkat adalah adanya aliran vorteks yang timbul akibat perbedaan dalam penyaluran tekanan udara. Gaya angkat dapat dimanfaatkan pada ilmu terapan melalui airfoil.

Penerapan

Sayap pesawat terbang 
Gaya angkat diterapkan dalam pembuatan sayap pesawat terbang dengan memanfaatkan airfoil di seluruh bagian sayap. Dengan model ini, terjadi perbedaan tekanan di permukaan bawah dan permukaan atas sayap, sehingga aliran vorteks dapat terbentuk pada ujung sayap. Gerakan maju pesawat membawa aliran vorteks bergerak ke bagian belakang dan menyebabkan pengurangan gaya angkat dan penambahan gaya hambat.  Ketika pesawat mulai terbang, aliran udara yang melalui bagian atas airfoil akan memiliki kecepatan yang lebih besar dibandingkan dengan kecepatan aliran udara yang melalui bagian bawah airfoil. Akibatnya, tekanan pada permukaan bawah airfoil lebih besar daripada permukaan atasnya. Gaya angkat timbul akibat perbedaan tekanan ini dan membuat pesawat dapat terbang melayang di udara.

Gaya angkat juga berlaku pada sayap-sayap pembelok pesawat terbang. Pengendalian nilai gaya angkat dilakukan dengan mengatur sudut serang. Gerakan yang dihasilkan berupa gerakan ke atas, ke samping dan memutar.

Kapal 
Prinsip gaya angkat diterapkan pada hidrofoil kapal. Kestabilan kapal ditentukan oleh sebuah hidrofoil yang terpasang di area bawah lambung kapal. Badan lambung kapal dapat terangkat ke atas permukaan air karena hidrofoil memberikan gaya angkat yang berubah-ubah. Berat kapal akan ditahan oleh foil ketika lambung kapal mulai terangkat dari air. Ini mengakibatkan mengecilnya luas hambatan yang terjadi akibat gaya gesek antara air dan lambung kapal. Selain itu, ketika kecepatan kapal meningkatk maka foil juga meningkatkan gaya angkat pada kapal.

Kendaraan darat 
Gaya angkat diterapkan melalui kontur kendaraan darat. Kontur yang lebih panjang diterapkan pada bagian permukaan atas, sehingga kecepatan udara yang melewatinya lebih tinggi daripada kecepatan udara melewati permukaan bawahnya. Ini mengakibatkan tekanan statis pada permukaan bagian bawah lebih tinggi daripada tekanan statis pada permukaan bagian atas dan membuat arah gaya resultan aerodinamika menuju ke atas. Gaya angkat pun bertambah seiring bertambahnya kecepatan kendaraan dan mengurangi stabilitas serta traksinya. Pengurangan gaya angkat dilakukan dengan menambahkan airfoil pada bagian belakang permukaan atas dengan memperhatikan beda tekanan dan pengaturan sudut serang. Melalui airfoil, kendaraan darat akan tetap stabil dan terkendali meskipun dalam kecepatan tinggi.

Turbin angin 
Penerapan gaya angkat pada sudu-sudu rotor turbin angin juga memanfaatkan airfoil. Gaya angkat ini dimanfaatkan untuk memutar generator listrik yang terhubung dengan poros rotor turbin angin. Putaran rotor harus selalu berada dalam kisaran tertentu agar generator listrik dapat bekerja dengan baik dan aman. Rotor generator harus berputar dengan putaran minimal pembangkitan arus listrik dan putaran maksimal yang tidak menyebabkan kerusakan akibat panas. Kecepatan putaran rotor pada turbin angin harus dapat bekerja dalam kondisi tersebut dan menyesuaikan dengan kecepatan angin rata-rata di daerah pemakaian. Gaya angkat digunakan pada sistem pengaman turbin angin yang mengatur sudut serang pada sudu-sudu pada keadaan sudu tidak mampu lagi memutar rotor atau kecepatan rotor berlebihan akibat kecepatan angin yang melebihi batas putaran maksimal.

Referensi

Daftar pustaka 

 

Fisika