Kebanyakan buku
menyebut bahwa gaya angkat sebuah pesawat terjadi karena Prinsip Bernouli,
sesungguhnya itu bukan alasan utama sebuah pesawat tetap melayang di udara. Itu
kebetulan sebuah penjelasan yang cepat dan mudah, tetapi seperti semua jawaban sederhana,
“peluang untuk menyesatkan selalu ada”, bahkan sulit untuk tidak disebut
keliru.
Pada tahun
1738, Bernouli menemukan bahwa ketika suatu kecepatan fluida (cair atau gas)
bertambah, tekanannya terhadap permukaan-permukaan disekitarnya berkurang.
Bagaimana
pengaruhnya terhadap pesawat terbang?
Permukaan
sebelah atas sayap pesawat terbang konvensional agak cembung ke atas, sedangkan
permukaan sebelah bawahnya relatif rata. Sewaktu pesawat terbang, udara
berhembus melewati kedua permukaan tadi. Dalam perjalanan menuju pinggir
belakang sayap (trailing edge), udara di permukaan atas menempuh jarak lebih
panjang karena lintasannya melengkung. “Pihak Pendukung” pesawat bisa terbang
berkat Bernouli bersikeras bahwa udara di bagian atas dan bagian bawah sampai
di pinggiran belakang sayap pada waktu yang sama, mereka menyebutnya asumsi
waktu transit yang sama (equal transit
time assumption) dan karena udara di bagian atas harus menempuh jarak lebih
panjang, berarti kecepatannya harus lebih tinggi. Oleh sebab itu, menurut
Bernouli, udara atas yang lebih cepat memberikan tekanan lebih sedikit pada
sayap daripada udara bawah yang lebih lambat, maka sayap terdorong ke atas
karena gaya neto yang disebut “gaya angkat” atau lift.
Pada
hakikatnya, tidak ada alasan yang cukup kuat bagi udara atas untuk tiba di
pinggiran belakang secara bersamaan dengan udara bawah. Jadi asumsi waktu
transit yang sama sesungguhnya adalah sesuatu yang “sangat tidak tepat”.
Efek Bernouli
memang menyumbang sebagian gaya angkat terhadap sayap pesawat. Namun jika efek
Bernouli bekerja sendirian, prinsip ini akan mensyaratkan sayap yang
penampangnya seperti punggung lengkung seekor paus atau melaju pada kecepatan
yang luar biasa tinggi.
.
Lalu,
bagaimana pesawat bisa terbang di udara?
Hukum ketiga
Newton tentang gerak mengatakan bahwa untuk setiap aksi pasti ada reaksi yang
sama besar dan berlawanan arah. Maka jika pesawat didorong ke atas atau
diangkat, pasti ada sesuatu yang mendorongnya kembali ke bawah. Sesuatu itu
adalah udara. Sayap pastilah menghembuskan angin sangat keras ke arah bawah
dengan gaya setara dengan gaya angkat yang diperolehnya. Ini disebut sebagai downwash.
Ketika suatu
fluida, misalnya air atau udara, mengalir di sekitar permukaan yang lengkung,
fluida itu cenderung melekat ke permukaan lebih kencang daripada yang diduga.
Fenomena ini disebut Efek Coanda. Karena kecenderungan melekat ini, udara yang
mengalir dekat permukaan sayap terpaksa mengikuti bentuk sayap tersebut. Udara
di sebelah atas sayap mengikuti bentuk sayap tersebut sedangkan udara di
sebelah bawah sayap mengikuti bentuk permukan bawah. Selain mengambil arah
berbeda-beda selama mengikuti bentuk permukaan sayap, kedua lapisan udara dekat
permukaan sayap pun berkair di pinggir belakang dengan sudut arah yang berbeda.
Ketika membelah udara, sayap pesawat terbang tidak seperti pisau pipih yang
membuat udara terbelah begitu saja dan kembali ke arah semula di tepi belakang
pisau.
Ketika lapisan
udara di atas sayap bertemu dengan pinggiran depan sayap, lapisan itu mengalir
naik terlebih dahulu kemudian turun dan mengarah ke bawah ketika meninggalkan
pinggiran belakang sayap. Akan tetapi, bentuk sayap yang demikian membuatnya
mengalir labih jauh ke bawah dibanding posisi semula di bagian depan, akibatnya
lapisan udara itu meningggalkan pinggiran belakang sayap dengan gaya neto
mengarah ke bawah (net downward direction).
Dengan kata lain, udara di bagian atas sayap sesungguhnya didorong ke bawah
oleh bentuk sayap. Dan menurut Hukum Ketiga Newton, akibatnya sayap memperoleh
gaya dorong ke atas yang sama besar. Ini lah gaya angkat (lift) yang sesungguhnya!
.
Sayap yang
berada di pesawat tidak sejajar dengan tanah, arahnya agak naik sedikit di
bagian depan, biasanya sekitar 4 derajat ketika pesawat sedang terbang datar. Hal
ini menghasilkan tekanan udara lebih banyak di bagian bawah daripada di bagian
atas dan ini juga ikut mendorong sayap ke atas. Sang pilot bahkan dapat
menaikan hidung pesawat(dalam istilah penerbangan disebut angle of attack atau sudut terjang) untuk mendapatkan gaya angkat
lebih banyak dari efek tersebut. Hukum ketiga Sir Isaac Newton disini ketika
pesawat bergerak maju, sayapnya mendorong udara di depannya ke arah bawah dan
akibatnya udara bereaksi mendorong sayap ke atas.
