Aplikasi dan Teori Fisika
pada Balon Udara
||
||
||
||
||
||
||
Oleh Kelompok :
Bhimo Bhaskoro
M.Agung Wibowo
Ahmad Almaarif
M. Sakti Alvissalim
Ferdiansyah Dolot
I. Pendahuluan
I.a. Latar Belakang
Balon udara panas adalah teknologi penerbangan pertama yang dilakukan oleh manusia. Alat transportasi ini ditemukan oleh Montgolfier bersaudara di Annonay, Perancis pada tahun 1783.
Penerbangan pertama dengan manusia diadakan pada 21 November 1783, di Paris oleh Pilâtre de Rozier dan Marquis d'Arlandes. Balon udara panas dapat dikendalikan dan bukan hanya dibawa angin yang dikenal dengan airship atau thermal airship. Pilot balon udara harus mengatur tekanan dan kecepatan vertical pada saat terbang di angkasa. Prinsip fisika yang digunakan oleh balon udara sebenarnya adalah prinsip yang sangat dasar, yaitu memanaskan udara sehingga volume udara tersebut bertambah.
Premodern Balloon
Lentera Kongming, adalah tipe balon udara tertua. Balon Udara yang terkenal lainnya ada di sejarah Cina. Zhuge Liang dari kerajaan Shu Han, pada era tiga kerajaan,digunakan untuk kebutuhan militer di udara sebagai sinyal. Lentera ini dinamakan Lentera Kongming
Berdasarkan spekulasi lainnya, Balon Udara sudah digunakan sebelumnya oleh Budaya Nazca dari Peru sekitar 1500 tahun yang lalu, sebagai alat untuk symbol terhadap Budaya Nazca.
I.b. Tujuan
II. Aplikasi Balon Udara
Mengendalikan Balon
Menerbangkan balon memang butuh keahlian , tapi sebenarnya sangat mudah. Untuk menerbangkan balon, terlebih dahulu harus ada gas yang keluar karena hal itulah yang akan menyebabkan api menyembur dan akan mengangkat balon. Untuk itu, pilot harus membuka kelep dari bahan bakar untuk dapat mengeluarkan gas. Pilot dapat menambah kecepatan vertical pada balon dengan cara menyemburkan api yang lebih besar. Pada control balon, terdapat pula sebuah klep untuk membuka katup parasut diatas balon udara. Hal ini berguna untuk menurunkan temperatur dalam katup sehingga jika pilot balon udara terlalu lama membuka katup, balon udara bisa terus turun. Mengendalikan balon sangat terkait dengan bagaimana pilot memanfaatkan angin. Pilot dapat mengontrol gerak horizontal balon dengan merubah posisi vertical balon udara melihat perilaku arah angin yang berbeda di tiap ketinggian.
Terbang dan Mendarat
Untuk penerbangan balon udara, pertama-tama gas yang berada dalam balon harus mencukupi untuk mengangkat balon. Kemudian api disemburkan ke mulut balon untuk dapat membuat balon terbang. Sebelumnya, biasanya terdapat penahan yang menjaga balon agar balon tidak terbang sebelum seluruh hal dipersiapkan dan pilot siap untuk menerbangkan balon. Ketika ingin mendaratkan balon, pilot melakukan kontak dengan kru yang bertugas di darat untuk menentukan tempat yang tepat . Setelah menentukan tempat yang tepat, kru yang berada di darat menaruh semacam material yang dapat melindungi balon. Kemudian sang pilot mengeluarkan angin yang berada dalam balon sedikit demi sedikit dengan membuka katup parasut yang berada di atas dengan menggunakan klep untuk katup parasut tersebut.
Bagian-bagian balon udara dan aplikasinya
1. Basket
Basket secara umum berfungsi sebagai tempat menyimpan penumpang, pilot dan tabung gas bertekanan tinggi. Sebenarnya, ada banyak tipe basket. Namun, dari banyak tipe tersebut secara garis besar basket terdiri dari 2 bagian, yaitu:
Open
Dalam tipe open ini, penumpang, pilot, dan tabung gas di tempatkan dalam satu tempat dengan tidak ada sekat sama sekali
Berbeda dengan tipe open, tipe T-Partition ini menempatkan penumpang terpisah dari pilot dan tabung gas.
2. Envelope
Sebenarnya, yang dimaksud dengan balon udara itu adalah envelope. Envelope terbuat dari kain nilon yang mampu untuk menahan panas. Envelope ini berfungsi untuk menyimpan udara panas yang menjadi power untuk balon itu naik dengan menaikkan dan menurunkan massa jenis secara keseluruhan dari balon gas tersebut.
Envelope sendiri terdiri dari beberapa bagian antara lain : Hyperclast, envelope, equator, dan nomex. Pemisahan ini terkait dari pembagian fungsi dan juga ada beberapa bahan yang dibuat berbeda. Misal, dalam hyperclast yang merupakan bagian teratas dari balon udara terdapat sebuah katup yang berfungsi untuk membuang udara panas yang akan membuat balon itu menurun. Perbedaan desain dapat kita lihat di nomex yang terbuat dari bahan tahan panas yang merupakan bahan standar dunia yang juda digunakan oleh pabrik formula 1.
3. Burner .
III. Landasan Teori
Hukum I Termodinamika
Perubahan energi dalam pada suatu system setara dengan kalor yang ditambahkan terhadap sistem tersebut dikurangi kerja yang dilakukan oleh sistem
Menurut hukum pertama, energi dalam suatu benda dapat ditingkatkan dengan menambahkan kalor ke benda atau dengan melakukan usaha pada benda. Hukum pertama tidak membatasi tentang arah perpindahan kalor yang dapat terjadi.Energi dalam suatu sistem berubah dari nilai awal Ui to a ke suatu nilai akhir Uf karena panas Q dan kerja W:
DU = Uf - Ui = Q - W
Q positif ketika sistem menerima panas dan negatif jika kehilangan panas. W positif jika kerja dilakukan oleh sistem dan negatif jika kerja dilakukan pada sistem
Hukum II Termodinamika
Pernyataan tentang aliran kalor / panas
Kalor mengalir secara spontan dari suatu benda/zat yang berada pada temperatur yang lebih tinggi ke suatu benda/zat yang berada pada temperatur yang lebih rendah dan tidak dapat mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya.
Perpindahan Kalor
Kalor dapat disalurkan dari benda-benda satu ke benda yang lain melalui berbagai cara. Secara umum terdapat tiga cara memindahkan kalor:
1. Konduksi
Proses perpindahan kalor secara konduksi bila dilihat secara atomik merupakan pertukaran energi kinetik antar molekul (atom), dimana partikel yang energinya rendah dapat meningkat dengan menumbuk partikel dengan energi yang lebih tinggi.
2. Konveksi
Apabila kalor berpindah dengan cara gerakan partikel yang telah dipanaskan dikatakan perpindahan kalor secara konveksi. Bila perpindahannya dikarenakan perbedaan kerapatan disebut konveksi alami (natural convection) dan bila didorong, misal dengan fan atau pompa disebut konveksi paksa (forced convection).
3. Radiasi
III. Kesimpulan dan Penutup
Balon Udara modern menggunakan propana di burner untuk menjalankan balon udara sehingga bisa naik dan turun. Balon Udara dapat dinaikkan dan diturunkan dengan mengatur banyaknya propana yang ada di envelope. Balon Udara dapat digerakkan secara horizontal dengan memperhatikan ketinggian dan hembusan angin
VI. Daftar pustaka
www.balloon.org
www.HowStuffWorks.com www.youtube.com
