Cara Membuat Balon Udara Sederhana Cara membuatnya pertama adalah memotong tas kresek menjadi lembaranlembaran yang nantinya akan disatukan. Potong lembaran kresek menjadi bentuk segi empat.
Satukan tiap-tiap lembar kresek menggunakan lilin. Caranya seperti kalau orang membungkus krupuk dengan plastik, 2 sisi plastik direkatkan dengan cara dibakar pakai lilin. Hati-hati karena tahap ini yang paling menyita waktu dan butuh teliti, salah sedikit kresek bisa bolong karena terbakar. Pelan-pelan aja yang penting jadi. Agar lebih mudah, bisa gunakan lidi. Ukurannya dikira-kira dengan ukuran plastik yang dipakai, yang diharapkan hasil akhirnya membentuk seperti tabung dengan diameter lebih dari 30cm, umumnya diameter 50cm sudah bagus dengan ketinggian 1m lebih.
Setelah jadi, tahap berikutnya adalah membuat tutup untuk bagian atasnya. Buat dari beberapa lembar kresek yang disatukan, kemudian diukur berapa yang dibutuhkan untuk membuat tutup atas. Satukan dengan lilin seperti sebelumnya. Badan balon sudah jadi, tinggal membuat bagian bawah yang nantinya akan dipakai untuk mengaitkan gombal. Bahannya bisa dari bambu atau kawat, yang penting adalah ringan. Bentuk seperti lingkaran dengan diameter kurang dari diameter tabung yang dibuat tadi. Semisal tabung dari kresek dibuat 50cm, maka lingkaran bawah dibuat menjadi 30cm. Kemudian, tengahnya diberi kawat yang membentuk tanda plus.
Selesai, kemudian satukan kresek dengan lingkaran masih menggunakan cara biasa yaitu dengan bantuan dibakar lilin. Mungkin bingung kenapa jika diameter tabung 50cm kok lingkarannya 30cm. Sebenarnya sebelum disatukan, tabung dari kresek tadi dipotong dulu agar diameter bawah sesuai dengan diameter lingkaran bambu. Tujuannya agar balon bisa terlihat lebih gembung.
Bagian yang ada garis putus-putus adalah yang perlu dipotong, kemudian disambung lagi dengan dibakar lilin.
Nah, jadilah balon sedehana. Siapkan gombal yang dibentuk seperti bola, diikat dengan kawat agar tidak berubah bentuk. Rendam dalam minyak goreng. Direkomendasikan, langkah ini dilakukan sehari sebelum membuat balon, karena semakin lama direndam, maka minyak yang dihisap gombal juga makin banyak. Artinya gombal bisa menyala lebih lama.
Berikutnya adalah saat yang ditunggu, menerbangkan balon. Siapkan dahandahan pohon atau daun kering untuk dibakar. Biasanya digunakan daun kelapa, jika tidak ada sesuaikan saja, yang penting bisa menghasilkan api yang besar. Daun dibakar mengeluarkan asap, usahakan asap masuk ke dalam balon.
Jika balon sudah mengembang dan dirasa sudah bisa terbang, kaitkan gombal ke tengah kawat dan nyalakan. Balon siap dilepaskan.
LAPORAN FISIKA TEKNIK BALON UDARA PANAS
PENGERTIAN
Balon adalah sebuah kantung fleksibel yang umumnya berisikan gas seperti helium, hidrogen, nitrogen hidrogen, nitrogen monoksida dan udara. dan udara. Beberapa Beberapa jenis balon benar-benar murni digunakan sebagai elemen dekorasi, dekorasi, sedangkan jenis lainnya digunakan untuk tujuan-tujuan tertentu. Balon-balon pertama dibuat dari bahan mirip membran yang berasal dari hewan (animal
bladder ). ). Balon-balon modern dibuat dari bahan semacam karet, lateks, chloroprene dan nilon. nilon. Balon modern ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1800-an, akan tetapi produksi massal balon massal balon belum terjadi sampai akhir tahun 1930-an. Balon udara panas yaitu sebuah balon yang memiliki massa jenis udara yang berbeda dengan udara disekitarnya, Dilakukan dengan cara dipanaskan dengan api sehingga udara akan mengalir dan balon akan naik ke atas. Balon udara panas ini biasanya digunakan oleh militer untuk melakukan pengintaian ke daerah lawan, seiring dengan perkembangan waktu Balon Udara Panas ini digunakan sebagai keperluan wisata. PRINSIP KERJA BALON UDARA
1.
Cara kerja balon udara Cara balon udara bekerja prinsipnya sangat sederhana yaitu dengan cara memanaskan udara di dalam balon agar lebih panas dari udara di luarnya. Karena kita tahu udara yang lebih panas akan lebih ringan karena masa jenis udara yang ada didalam balon lebih ringan dari udara di luar.
2.
Cara Balon Udara Terbang Seperti yang telah disebutkan di atas balon udara terbang dengan memanfaatkan Perbedaan berat udara dengan jalan memanaskannya. Untuk terbang udara di dalam envelope di panaskan dengan burner dengan temperature sekitar 100 derajat Celcius. Udara panas ini akan terperangkap di dalam envelope. Karena udara panas ini masa per unit volumenya lebih sedikit membuatnya lebih ringan sehingga balon udara pun akan bergerak naik di dorong oleh udara yang bertekanan lebih kuat. Untuk mendarat, udara didinginkan dengan cara mengecilkan burner . Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak turun. Untuk mempercepatnya, pilot akan membuka katup parasut (parachute valve) sehingga udara di dalam envelope lebih cepat dingin. Karena balon udara hanya bisa naik dan turun (bergerak secara vertikal) tentu kita berpikir bagaimana cara balon udara berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain (bergerak secara horizontal). Jawabanya hanya satu, pilot memanfaatkan hembusan angin untuk bergerak secara horizontal. Karena angin bertiup berbeda arahnya pada setiap ketinggian tertentu. Perbedaan arah tiupan angin inilah yang dimanfaatkan oleh pilot untuk mengendalikan balon udara dari satu lokasi ke lokasi yang diinginkan. Sebagai ilustrasi pada ketinggian 300 meter balon udara akan bergerak dari timur kebarat. Angin yang bertiup bertiup kebarat di perkirakan pada ketinggian 400 meter. Untuk itu pilot menaikan balon udara sampai ketinggian tersebut dan balon udara pun memanfaatkan tiupan angin untuk menuju kebarat. Sederhana bukan? Tapi hal ini hanya bisa dipraktekan oleh pilot yang berpengalaman agar balon udara tidak nyasar.
KOMPONEN-KOMPONEN PADA BALON UDARA PANA
Balon udara secara garis besarnya mempunyai tiga bagian utama yaitu envelope, burner, dan basket. a)
Envelope berisi udara/gas ringan (seperti Gas Hidrogen) yang berfungsi mengangkat Balon Udara dari landasannya bentuknya berupa kantong berupa balon tempat udara dipanaskan. Envelope ini biasanya terbuat dari bahan nilon dan diperkuat dengan panel-panel yang di anyam. Karena nilon ini tidak tahan api, maka bagian bawah envelope di lapisi dengan bahan anti api (skirt).
b)
Burner merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan udara di dalam Envelope. Burner di letakan di atas kepala penumpang dekat ke mulut envelope. Burner ini mengatur tekanan dalam kantung udara agar balon dapat terbang dengan ketinggian yang diharapkan.
Balon udara panas sedang inflated dengan pembakar burners sebelum diluncurkan c)
Basket atau kabin penumpang, terletak di bawah kantung udara merupakan tempat awak mengendalikan balon udara atau penumpang yang menikmati penerbangan balon udara.Basket dibuat dari bahan yang ringan dan lentur.
TEORI-TEORI FISIKA YANG TERDAPAT PADA BALON UDARA Teori fisika yang terdapat pada balon udara panas ini diantaranya tentang 1) Hukum Archimedes, 2) Hukum III Newton, 3) Teori Kinetik Gas. Dari beberapa tori di atas berikut ini penjelasannya. a) Hukum Archimedes Balon udara naik atau turun sesungguhnya mengikuti hukum Archimedes. Hukum
Archimedes mengatakan bahwa “Benda di dalam zat cair akan mengurangi berat sebesar berat zat cair yang dipindahkan”. Hukum archimedes ini berlaku untuk semua fluida. Persamaan rumusnya adalah :
Fa = ρƒ . Vbƒ . g keterangan Fa
= gaya angkat ke atas pada benda / gaya apung (N)
ρƒ
= massa jenis udara (kg/m3)
V bƒ
= volume udara yang terdesak (m3)
g
= percepatan gravitasi bumi (m/s2)
Aplikasi hukum archimedes ini digunakan balon udara untuk naik dan turun. Persisnya begini: gaya apung yang diterima oleh suatu benda yang melayang di suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya. 1.
Saat ingin menaikkan balon udara Fa > berat total balon
Dengan persamaan Fa = ρƒ . Vbƒ . g, maka yang bisa dirubah adalah Vbƒ karna massa jenis udara ( ρƒ ) dan percepatan gravitasi (g) adalah konstan. Merubah Vbƒ dengan cara mengisi balon sehingga berat udara yang dipindahkan lebih berat dari berat balon. Untuk mencapai hal tersebut, prinsip kimia mengajarkan kita tentang mengisi balon dengan gas yang massa molekulnya lebih kecil dari massa rata-rata di udara atau dengan gas panas. Tidak semua gas memenuhi persyaratan itu, apalagi jika ada pertimbangan harga dan keselamatan. Beberapa di antaranya adalah gas Hidrogen (H2) dan Helium (He). Sehingga saat gaya apung (Fa) sudah lebih berat daripada berat total balon (berat balon dan muatan) sehingga balon mulai bergerak naik. 2.
Saat ingin menurunkan balon udara Fa < berat total balon
Dengan persamaan Fa = ρƒ . Vbƒ . g, maka yang bisa dirubah adalah Vbƒ karena massa jenis udara ( ρƒ ) dan percepatan gravitasi (g) adalah konstan. Untuk menurunkan balon dengan cara mengurangi volume udara yang ada pada balon, sehingga saat gaya apung (Fa) lebih kecil daripada berat balon, dan berat balon bergerak turun. b) Hukum III Newton
Newton mengatakan bahwa kenyataan dalam kehidupan sehari-hari ketika sebuah benda memberikan gaya kepada benda lain maka benda kedua tersebut membalas dengan memberikan gaya kepada benda pertama, di mana gaya yang diberikan sama besar tetapi berlawanan arah. Jadi gaya yang bekerja pada sebuah benda merupakan hasil interaksi dengan benda lain. Apabila sebuah benda memberikan gaya kepada benda lain, maka benda kedua memberikan gaya kepada benda yang pertama. Kedua gaya tersebut memiliki besar yang sama tetapi berlawanan arah. Secara matematis Hukum III Newton dapat ditulis sebagai berikut : F A ke B = – F B ke A
F A ke B adalah gaya yang diberikan oleh benda A kepada benda B, sedangkan F B ke A adalah gaya yang yang diberikan benda B kepada benda A. Misalnya ketika anda menendang sebuah batu, maka gaya yang anda berikan adalah F A ke B, dan gaya ini bekerja
pada batu. Gaya yang diberikan oleh batu kepada kaki anda adalah – F B ke A. Tanda negatif menunjukkan bahwa arah gaya reaksi tersebut berlawanan dengan gaya aksi yang anda berikan. Jika anda menggambar tanda panah yang melambangkan interaksi kedua gaya ini, maka gaya F A ke B digambar pada batu, sedangkan gaya yang diberikan batu kepada kaki anda, – F B ke A, digambarkan pada kaki anda. Persamaan Hukum III Newton di atas juga bisa kita tulis sebagai berikut : Faksi = -Freaksi
Hukum Newton ini dikenal dengan hukum aksi-reaksi. Ada aksi maka ada reaksi, yang besarnya sama dan berlawanan arah. Kadang-kadang kedua gaya tersebut disebut pasangan aksi-reaksi. Ingat bahwa kedua gaya tersebut (gaya aksi-gaya reaksi) bekerja pada benda yang berbeda. Berbeda dengan Hukum I Newton dan Hukum II Newton yang menjelaskan gaya yang bekerja pada benda yang sama. Gaya aksi dan reaksi adalah gaya kontak yang terjadi ketika kedua benda bersentuhan. Walaupun demikian, Hukum III Newton juga berlaku untuk gaya tak sentuh, seperti gaya gravitasi. Ketika kita menjatuhkan batu, misalnya, antara bumi dan batu saling dipercepat satu dengan lain. batu bergerak menuju ke permukaan bumi, bumi juga bergerak menuju batu. Gaya total yang bekerja pada bumi dan batu besarnya sama. Karena massa bumi sangat besar maka percepatan yang dialami bumi sangat kecil. Walaupun secara makroskopis tidak tampak, tetapi bumi juga bergerak menuju batu atau benda yang jatuh akibat gravitasi. Bumi menarik batu, batu juga membalas gaya tarik bumi, di mana besar gaya tersebut sama namun arahnya berlawanan. Hukum III Newton berlaku pada Balon Udara yang bergerak
Faksi = -Freaksi Hukum III Newton juga berlaku pada balon udara yang bergerak. Yang dimaksudkan di sini bukan balon udara yang bergerak karena ditiup angin, tapi karena di dorong oleh udara yang ada di dalam balon. Dapat dilakukan percobaan berikut. Ambil sebuah balon biasa dan tiuplah balon sampai balon mengembung. Jangan lupa jepit mulut balon dengan jari agar udara tidak keluar. Lepas jepitan tangan pada mulut balon. Apa yang terjadi? Balon tersebut bergerak, jika posisi balon tegak, di mana mulut balon berada di bawah, maka balon akan meluncur ke atas. Balon bergerak ke atas karena balon memberikan gaya aksi dengan mendorong udara ke bawah (udara keluar lewat mulut balon). Udara yang keluar lewat mulut balon memberikan gaya reaksi dengan mendorong balon ke atas, sehingga balon bergerak ke atas. Apabila posisi balon dibalik, di mana mulut balon berada di atas, maka balon akan bergerak ke bawah. Besar gaya aksi dan reaksi sama, hanya berlawanan arah. Balon
mendorong udara ke bawah, udara mendorong balon ke atas . Atau sebaliknya balon mendorong udara ke atas, udara mendorong balon ke bawah. Semakin banyak udara yang ditiupkan ke dalam balon, maka balon bergerak makin cepat ketika mulut balon tersebut dibuka. Hal ini disebabkan karena balon mendorong lebih banyak udara keluar, sehingga udara yang didorong tersebut memberikan reaksi dengan mendorong balon. Semakin banyak udara yang ada di dalam balon, semakin lama dan jauh balon bergerak; semakin sedikit udara dalam balon, semakin pelan balon bergerak. Jadi besar gaya aksi sama dengan besar gaya reaksi, hanya arahnya berlawanan. c) Teori Kinetik Gas
Teori kinetik molekular gas menjelaskan bahwa gas memberi tekanan saat molekulmolekulnya menumbuk dinding wadah. Semakin besar jumlah molekul gas per satuan volume, semakin besar molekul yang menumbuk dinding wadah, dan akibatnya semakin tinggi tekanan gas. Asumsi teori ini adalah sebagai berikut. 1. Gas terdiri atas molekul-molekul yang bergerak random. 2. Tidak terdapat tarikan maupun tolakan antar molekul gas. 3. Tumbukan antar molekul adalah tumbukan elastik sempurna, yakni tidak ada energi kinetik yang hilang. 4. Bila dibandingkan dengan volume yang ditempati gas, volume real molekul gas dapat diabaikan. Berdasarkan asumsi-asumsi ini diturunkan persamaan berikut untuk sistem yang terdiri atas n molekul dengan massa m. PV = nmu2/3 u2 adalah kecepatan kuadrat rata-rata. Jelas terlihat bentuk persamaan diatas identik dengan hukum Boyle. Memang, bila u 2 bernilai tetap pada suhu tetap, persamaan di atas adalah variasi dari hukum Boyle. Mengindikasikan kecepatan molekul gas merupakan fungsi dari PV. Karena nilai PV untuk sejumlah tertentu gas tetap, mungkin bahwa kecepatan molekul gas berhubungan dengan massa gas, yakni massa molekulnya. Untuk 1 mol gas, persamaan berikut dapat diturunkan. PVm = NAmu2/3 Vm adalah volume molar dan N A adalah tetapan Avogadro. Dengan memasukkan PVm=RT di persamaan diatas, persamaan berikut didapatkan. NAmu2 = (3/2)RT PVm = NAmu2/3
Suku kiri persamaan berhubungan dengan energi kinetik molekul gas. Dari persamaan ini, akar kuadrat rata-rata gas √u2 dapat diperoleh.
√u2= √(3RT/NAm) = √ (3RT/M) Dari persamaan gas ideal, maka dapat disimpulkan: 1. Makin tinggi temperatur gas ideal makin besar pula kecepatan partikelnya. 2. Tekanan merupakan ukuran energi kinetik persatuan volume yang dimiliki gas. 3. Temperatur merupakan ukuran rata-rata dari energi kinetik tiap partikel gas. 4. Persamaan gas ideal (P V = nRT) berdimensi ener gi/usaha . 5. Energi dalam gas ideal merupakan jumlah energi kinetik seluruh partikelnya.
Sekarang kita andaikan sebuah balon udara yang memiliki volume 2.250 meter kubik. Balon tersebut kira-kira akan memindahkan udara yang massanya sekitar 2.650 kilogram (pada tekanan 1 atm dan suhu 25 derajat Celsius). Kita bisa menghitungnya dengan menggunakan persamaan gas ideal. dan menggunakan massa molekul relatif rata-rata udara yang dianggap 80 persen Nitrogen (N2) dan 20 persen Oksigen (O2). Dengan menggunakan rumus : pV = nRT Maka jika balon udara diisi dengan udara yang suhu dan tekanannya sama (25 derajat Celsius dan 1 atm), balon tidak akan naik karena kini berat udara yang dipindahkan sama dengan berat udara dalam balon. Seandainya kita panaskan udara dalam balon sampai sekitar 100 derajat Celcius, maka massa udara dalam balon dengan volume 2.250 meter kubik itu kini menjadi sekitar 2.100 kilogram alias lebih ringan dari massa udara yang dipindahkan. Andaikan massa balon dan muatannya (termasuk berat awal) sekitar 500 kilogram, maka kita masih mempunyai selisih massa sebesar 50 kilogram atau selisih berat 50 kg.g (g = tetapan gravitasi bumi). Dengan selisih ini maka balon akan bisa terbang. Bagaimana untuk suhu atmosfer, massa balon dan muatan, serta suhu gas panas dalam balon yang berbeda? Kita bisa bermain-main dengan berbagai angka pada tiga besaran di atas. Namun, yang pasti ada hal lain yang harus diperhatikan, yaitu tekanan atmosfer yang bergantung pada altitude. Semakin tinggi dari permukaan air laut, semakin rendah tekanan atmosfer, penurunannya secara eksponensial. Hal ini akan memengaruhi nilai berat udara yang dipindahkan.
PERCOBAAN BALON UDARA
1. Alat dan Bahan :
Plastik
Kawat
Spiritus
Kain
Korek api
Gunting
Cutter
Perekat plastik
Bambu
2. Langkah Kerja
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan 2. Mengecek alat dan bahan sebelum digunakan, usahakan semua alat dan bahan dalam keadaan baik. 3. Mengukur Volume plastik yang akan digunakan. 4.
Membuat bagian bawah balon udara dengan merekatkan bambu yang telah dibentuk sesuai dengan bibir plastik
5. Kemudian memotong kawat secukupnya dan membentuk kawat menyerupai tanda plus(x). 6. Mengaitkan kawat di bagian bawah balon. 7. Di bagian tengah kawat diikatkan kain secukupnya yang telah dicelupkan spiritus. 8.
Sebelum diterbangkan, balon dipanasi terlebih dahulu sekitar 10 – 30 detik agar massa jenis udara didalam balon lebih kecil dari pada yang di luar balon.
9.
Setelah massa jenis udara didalam balon lebih kecil dari pada yang di luar balon, menyulut kain dengan api agar balon tetap terbang dan mendapatkan pemanas.
10. Mengamati dan menganalisa balon udara yang telah berhasil terbang. 11. Merapikan alat dan bahan setelah digunakan. 3.
Gambar Percobaan
4. Analisa Project
a) Hukum Archimedes
Bunyi hukum Archimedes adalah “gaya apung yang diterima oleh suatu benda yang melayang di suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya.” .
Untuk membuktikan berlakunya hukum Archimedes pada perancangan balon udara sederhana adalah sebagai berikut :
Diketahui : ρƒ = 1,43 kg/ r
= 0.39 m
t
= 1.2 m
g = 9.8 m/ Ditanya
: Fa ?
Jawab
:
Fa = ρƒ . Vbƒ . g = (ρƒ) ( . . t ) ( g ) = (1,43 kg/ ) ( . . 1.2 m) (9.8 m/ ) = 8,032 N b) Teori Kinetik Gas Teori kinetik gas digunakan dalan pengaplikasian perancangan balon udara sederhana yang dapat membuktikan massa udara yang dipindahkan sebelum dan setelah dipanaskan berbeda. Diketahui
: = 3.10-3 kg V = 0.573 = 300 K = 305 K
PV=nRT n R = n R , karena n = maka, R = R karena R suatu konstanta maka dapat dicoret, sehingga, . 300 K = . 305 K = 0.008 kg Jadi telah terbukti jika massa udara yang dipindahkan lebih kecil setelah dipanaskan.
5. Study kasus
Pada
2
buah
balon
udara
yang
masing-masing
memiliki
massa,
udara,
luas
lingkaran/alas,volume balon,tinggi maksimum dan waku yang berbeda untuk bisa naik ke atas pada ketinggian tertentu, dimana:
Perbandingan Gaya Angkat Keatas
Balon I Diketahui:
: Massa
: 7,4 gram
Suhu
: 305 K
Waktu
: 24,22 sec
Massa Jenis udara : 1,3 kg/m3
Fa1 = ρƒ . Vbƒ . g = = = 1,3.0,25.10 = 3,25 N Jadi, dapat kita simpulkan bahwa balon ke-1 untuk mencapai ketinggian 5,5 meter dibutuhkan waktu 24,22 sec.
Balon II
: Diketahui: Massa
: 4,2 gram
Suhu
: 307 K
Waktu
: 29,03 sec
Massa jenis udara : 1,3 kg/m3
Fa2 = ρƒ . Vbƒ . g = = 1,3. = 1,3.0,66.10 = 8,58 N Jadi, dapat kita simpulkan bahwa balon ke-1 untuk mencapai ketinggian 5,5 meter dibutuhkan waktu 29,03 sec.
Perbandingan Massa maksimal penumpang
m3 )
m=massa bahan (kg) v=volume (m3) Balon I m =
udara- balon )V balon
= (1,3 – 0,03)0.25
= 0,32 kg
Balon II m=
udara- balon )V balon
= (1,3 – 0,02)0.66 = 0,84 kg Jadi, dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar volume balon maka semakin besar pula penumpang/muatan yang dapat diangkut.
(gram)
(K )
Massa jenis udara
Ke - 1
7,4
305
1,3
24,22
3,25
Ke – 2
4,2
307
1,3
29,03
8,58
Variabel Percobaan
Massa
Suhu o
Waktu
Gaya angkat ke atas
(s)
(N)
(kg/m3)
a. Tabel perhitunganng Gaya angkat ke atas ( F a) Jadi dari table diatas kita dapat menyimpulkan bahwa balon akan terbang ke atas jika masa balon lebih kecil dari pada gaya angkat ke atas atau sering dituliskan Fa > w. Variabel udara
balon
V balon
Massa max
b.
Percobaan
Ke – 1
1,3
0,03
0,25
0,32
Ke - 2
1,3
0,02
0,66
0,84
at maksimal penumpang Jadi dari table diatas kita dapat menyimpulkan bahwa semakin besar volume maka balon udara akan dapat mengangkut penumpang dengan jumlah yang banyak disbanding dengan balon yang bervolume kecil.
KESIMPULAN Dalam pembuatan balon udara panas dibutuhkan teori-teori fisika yaitu Hukum
Archimedes, Hukum Newton III, dan Teori Kinetik Gas. Pada balon udara secara garis besar mempunyai 3 bagian utama, yaitu envelope, burner, dan basket (kabin penumpang).
Ta ble me ngh itu ng ber
Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh bahwa yang mempengaruhi balon udara dapat naik adalah massa, volume, dan suhu. Semakin tinggi suhu yang dipanaskan pada balon maka akan semakin rendah pula tekanan udara yang ada pada balon udara dibanding dengan udara sekitar. Semakin besar volume balon maka akan semakin lama pula waktu yang dibutuhkan untuk terbang. Balon dapat naik dikarenakan Fa > w. Jika Fa < w maka b alon tidak akan tetap pada posisi diam, hal ini dikarenakan beban yang lebih besar sehingga gaya angkatnya sulit untuk mengangkat balon udara agar dapat terbang. Balon udara dapat terbang karena terdapat gaya aksi reaksi atau sering ditulis Faksi = Freaksi
DAFTAR PUSTAKA
Kanginan,Marthen.2006.Fisika SMA kelas XI Semester 2.Jakarta:Penerbit Erlangga. http://Science.howstuffworks.com diakses pada tanggal 18 september 2011,pukul 19.00
Pendahuluan Ide awal dibalik balon udara panas yang kita kenal sekarang telah ada sejak lama. Archemedes, seorang ahli matematika Yunani kuno telah menggambarkan prinsip mengapung lebih dari 2000 tahun yang lalu. Di abad ke-13, peneliti Inggris Roger bacon dan filsuf jerman Albertus Magnus, keduanya pernah menyampaikan teori tentang mesin terbang. Namun belum ada yang menjadi kenyataan sampai akhirnya pada musim panas 19 Sept 1783, dihadapan Raja Louis XVI, Montgolfier bersaudara, Joseph dan Etienne menjadikan domba, bebek dan ayam sebagai penumpang pada penerbangan perdana diatas Perancis selama delapan menit. Dua bulan kemudian Marquis Francois dan Pilatre menjadi dua manusia pertama yang terbang.
Prinsip kerja Balon udara panas dapat terangkat berdasarkan prinsip ilmiah dasar, udara yang lebih panas akan menaik di atas udara yang lebih dingin. Sederhananya, udara panas lebih ringan dari udara dingin karena masa udara perunit volumenya lebih sedikit. Satu kubik kaki udara yang dipanaskan dapat mengangkat 7 gram benda, tdak banyak memang, karena itulah balon udara yang dipanaskan berukuran sangat besar. Untuk mengangkat 450 kg beban dibutuhkan 65 000 kubik kaki udara panas. Semua partikel udara di atmosfer ditarik oleh gaya gravitasi ke bawah. Tapi tekanan di udara menciptakan gaya ke atas yang bekerja berlawanan dengan gravitasi. Kumpulan udara membangun keseimbangan gaya gravitasi, dimana pada titik ini gravitasi tidak cukup kuat untuk menarik ke bawah sejumlah besar partikel. Tingkat tekanan ini adalah tertinggi pada permukaan bumi dimana udara pada tingkat ini dapat menahan beban diudara diatasnya, jika lebih berat berarti lebih besar gaya gravitasi ke bawah. Ketika Anda bergerak ke atas atmosfer lebih tinggi lagi , massa udara semakin kurang, dan sehingga menyeimbangkan tekanan berkurang. Inilah sebabnya mengapa terjadi penurunan tekanan udara semakin naiknya ketinggian. Perbedaan tekanan udara
menyebabkan gaya apung ke atas di udara di sekitar kita. Pada dasarnya, tekanan udara di bawah benda lebih besar daripada diatasnya, sehingga mendorong udara keatas lebih besar dibanding ke bawah. Tapi gaya apung ini adalah lemah dibandingkan dengan gaya gravitasi, hanya sekuat berat udara yang dipindahkan oleh suatu benda. Jelas, sebagian besar benda padat apa pun akan menjadi lebih berat daripada udara yang dipindahkan, sehingga gaya apung tidak bergerak sama sekali. Gaya apung hanya dapat memindahkan hal-hal yang lebih ringan daripada udara di sekitar mereka. Untuk membuat benda mengapung di udara, maka harus lebih ringan daripada volume yang sama udara di sekitarnya, yaitu dengan mengisi balon dengan udara yang tidak terlalu padat daripada udara sekitarnya. Karena udara dalam balon memiliki kurang massa per unit volume daripada udara di atmosfer yang membuatnya lebih ringan sehingga gaya apung akan mengangkat balon ke atas. Tetapi sekali lagi, lebih sedikit partikel per volume udara artinya tekanan udara lebih rendah, sehingga tekanan udara sekitar akan menekan balon udara sampai kepadatan di dalamnya sama dengan kepadatan udara di luar. Ada lebih sedikit partikel udara per satuan volume di dalam balon, tetapi karena partikel-partikel tersebut bergerak lebih cepat, dalam dan luar tekanan udara yang sama. Dengan asumsi bahwa udara di balon dan udara di luar balon ada di bawah kondisi yang persis sama. Maka, jika kita mengubah kondisi udara di dalam balon, kita dapat mengurangi kepadatan, sekaligus menjaga tekanan udara yang sama. Kekuatan tekanan udara pada objek tergantung pada seberapa sering berbenturan dengan partikel-partikel udara objek, serta gaya masing-masing tabrakan. Kita melihat bahwa secara keseluruhan kita dapat meningkatkan tekanan dalam dua cara:
Meningkatkan jumlah partikel udara sehingga ada sejumlah besar partikel berdampak atas luas permukaan tertentu. Meningkatkan kecepatan partikel sehingga partikel menghantam daerah lebih sering dan setiap partikel bertabrakan dengan kekuatan yang lebih besar.
Jadi, untuk menurunkan kerapatan udara dalam balon tanpa kehilangan tekanan udara, Anda hanya perlu meningkatkan kecepatan partikel udara. Anda dapat melakukannya dengan mudah dengan pemanasan udara. Partikel udara menyerap energi panas dan menjadi lebih bereaksi. Hal ini membuat mereka bergerak lebih cepat, yang berarti mereka bertabrakan dengan permukaan lebih sering, dan dengan kekuatan yang lebih besar. Udara panas memberi tekanan udara yang lebih besar per partikel daripada udara dingin. Jadi naiknya balon udara ke atas adalah karena balon tersebut dipenuhi dengan panas, udara menjadi kurang padat dan dikelilingi oleh udara lebih dingin namun lebih padat.
Komponen balon udara panas Sebelum kita mengetahui bagaimana cara kerja balon udara, ada baiknya kita ketahui terlebih dahulu bagian-bagian dari balon udara. Balon udara secara garis besarnya mempunyai tiga bagian utama yaitu envelope, burner, dan basket.
Envelope merupakan kantong yang terbuat dari bahan nilon berbentuk balon tempat udara dipanaskan. Karena nilon ini tidak tahan api, maka bagian bawah envelope dilapisi dengan bahan anti api (skirt). Envelope ini berisi udara/gas ringan (seperti gas hidrogen) yang berfungsi mengangkat balon udara dari landasannya.
Burner merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan udara di dalam envelope. Burner di letakan di atas kepala penumpang dekat ke mulut envelope. Burner ini mengatur tekanan dalam kantung udara agar balon dapat terbang dengan ketinggian yang diharapkan. Basket atau keranjang merupakan tempat penumpang mengendalikan balon udara atau penumpang yang menikmati penerbangan balon udara. Basket dibuat dari bahan yang ringan dan lentur dan terletak di bawah kantung udara.
Cara kerja balon udara sangat sederhana yaitu dengan cara memanaskan udara di dalam balon agar lebih panas dari udara di luarnya sehingga balon udara mengembang dan dapat naik (terbang). Udara yang lebih panas akan lebih ringan karena masa per unit volumenya lebih sedikit. Untuk dapat terbang, udara di dalam envelope dipanaskan menggunakan burner dengan temperatur sekitar 100 derajat Celcius. Udara panas ini akan terperangkap di dalam envelope sehingga balon udara pun akan mengembang dan bergerak naik di dorong oleh udara yang bertekanan lebih kuat. Jika ingin mendarat, udara didinginkan dengan cara mengecilkan burner. Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak tur un. Bagaimana caranya balon udara berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain? Jawabanya adalah dengan cara memanfaatkan hembusan angin untuk bergerak secara horizontal. Arah tiupan angin berbeda pada setiap ketinggian tertentu. Perbedaan arah tiupan angin inilah yang dimanfaatkan oleh pengemudi balon udara untuk mengendalikan balon udara dari satu lokasi ke lokasi yang diinginkan.
Cara Membuat Balon Udara Sederhana
Cara membuatnya pertama adalah memotong tas kresek menjadi lembaranlembaran yang nantinya akan disatukan. Potong lembaran kresek menjadi bentuk segi empat.
Satukan tiap-tiap lembar kresek menggunakan lilin. Caranya seperti kalau orang membungkus krupuk dengan plastik, 2 sisi plastik direkatkan dengan cara dibakar pakai lilin. Hati-hati karena tahap ini yang paling menyita waktu dan butuh teliti, salah sedikit kresek bisa bolong karena terbakar. Pelan-pelan aja yang penting jadi. Agar lebih mudah, bisa gunakan lidi. Ukurannya dikira-kira dengan ukuran plastik yang dipakai, yang diharapkan hasil akhirnya membentuk seperti tabung dengan diameter lebih dari 30cm, umumnya diameter 50cm sudah bagus dengan ketinggian 1m lebih.
Setelah jadi, tahap berikutnya adalah membuat tutup untuk bagian atasnya. Buat dari beberapa lembar kresek yang disatukan, kemudian diukur berapa yang dibutuhkan untuk membuat tutup atas. Satukan dengan lilin seperti sebelumnya. Badan balon sudah jadi, tinggal membuat bagian bawah yang nantinya akan dipakai untuk mengaitkan gombal. Bahannya bisa dari bambu atau kawat, yang penting adalah ringan. Bentuk seperti lingkaran dengan diameter kurang dari diameter tabung yang dibuat tadi. Semisal tabung dari kresek dibuat 50cm, maka lingkaran bawah dibuat menjadi 30cm. Kemudian, tengahnya diberi kawat yang membentuk tanda plus.
Selesai, kemudian satukan kresek dengan lingkaran masih menggunakan cara biasa yaitu dengan bantuan dibakar lilin. Mungkin bingung kenapa jika diameter tabung 50cm kok lingkarannya 30cm. Sebenarnya sebelum disatukan, tabung dari kresek tadi dipotong dulu agar diameter bawah sesuai dengan diameter lingkaran bambu. Tujuannya agar balon bisa terlihat lebih gembung.
Bagian yang ada garis putus-putus adalah yang perlu dipotong, kemudian disambung lagi dengan dibakar lilin.
Nah, jadilah balon sedehana. Siapkan gombal yang dibentuk seperti bola, diikat dengan kawat agar tidak berubah bentuk. Rendam dalam minyak goreng. Direkomendasikan, langkah ini dilakukan sehari sebelum membuat balon, karena semakin lama direndam, maka minyak yang dihisap gombal juga makin banyak. Artinya gombal bisa menyala lebih lama.
Berikutnya adalah saat yang ditunggu, menerbangkan balon. Siapkan dahan-dahan pohon atau daun kering untuk dibakar. Biasanya digunakan daun kelapa, jika tidak ada sesuaikan saja, yang penting bisa menghasilkan api yang besar. Daun dibakar mengeluarkan asap, usahakan asap masuk ke dalam balon.
Jika balon sudah mengembang dan dirasa sudah bisa terbang, kaitkan gombal ke tengah kawat dan nyalakan. Balon siap dilepaskan.
sumber ARTIKEL : Wikipedia and satriya51
Selamat membaca artikel ini,trimakasih... Kirimkan Ini lewat EmailBlogThis!Berbagi ke TwitterBerbagi ke Facebook Posting Lebih Baru Posting Lama Beranda 0 komentar:
Poskan Komentar Posting Lebih Baru Posting Lama Beranda Langganan: Poskan Komentar (Atom)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Salah satu fenomena alam yang sering ditemukan adalah fenomena fluida. Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air dan zat gas seperti udara dapat mengalir. Menurut Giles (1984:1)
“Fluida adalah zat-zat yang mampu mengalir dan yang menyesuaikan diri dengan bentuk wadah dan tempatnya”. Zat padat seperti batu atau besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air merupakan salah satu contoh zat cair. Masih ada contoh zat cair lainnya seperti minyak pelumas, susu, dan sebagainya. Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Fenomena fluida statis (fluida tak bergerak) berkaitan erat dengan tekanan hidraustatis. Dalam fluida statis dipelajari hukum-hukum dasar yang berkaitan dengan konsep tekanan hidraustatis, salah satunya adalah hukum Pascal dan hukum Archimedes. Hukum Pascal diambil dari nama penemunya yaitu Blaise Pascal (1623-1662) yang berasal dari Perancis. Sedangkan hukum Archimedes diambil dari nama penemunya yaitu Archimedes (287-212 SM) yang berasal dari Italia. Hukum-hukum fisika dalam fluida statis sering dimanfaatkan untuk kesejahteraan manusia dalam kehidupannya, salah satunya adalah prinsip hukum Pascal dan prinsip hokum Archimedes. Namun, belum banyak masyarakat yang mengetahui hal tersebut. Oleh karena itu, diperlukan studi yang lebih mendalam mengenai hukum Pascal dan hukum Archimedes serta penerapannya dalam kehidupan. Balon udara adalah salah teknologi penerbangan pertama yang memanfaatkan
Hukum Archimedes, dimana hukum tersebut menyatakan bahwa ”Suatu benda yang terendam sebagian atau seluruhnya dalam zat cair (fluida) mendapat gaya ke atas yang
besarnya sama dengan berat zat cair (fluida) yang dipindahkan oleh benda itu”. Sebagaimana pada zat cair, pada udara juga terdapat gaya ke atas. Gaya ke atas yang dialami benda sebanding dengan volume udara yang dipindahkan benda itu. Menurut Munson
(2003:86) ”arah gaya apung yang merupakan gaya dari fluida terhadap benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan dalam diagram bebas”. Suatu benda akan naik ke angkasa
jika beratnya kurang dari gaya angkat udara. Balon udara akan berhenti naik (melayang) jika gaya ke atas oleh udara sama dengan berat total balon udara. Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, penulis tert arik untuk
membahas ” PRINSIP KERJA BALON UDARA ” dan menjadi judul pada makalah ini. 1.2.Batasan Masalah Dalam pembahsaan prinsip kerja balon udara tentunya akan muncul beragam hal yang perlu dibahas, untuk itu diperlukannya pembatasan masalah. Masalah yang dibahas pada makalah ini seputar penerapan ilmu Fisika pada prinsip kerja balon udara
1.3. Rumusan Masalah
Adapun yang menjadi permasalahan didalam makalah ini adalah bagaimana Prinsip Kerja Balon Udara. .
1.4. Tujuan Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah ingin mengetahui bagaimana prinsip kerja balon udara. 1.5.Manfaat
Adapun manfaat dari penulisan ini adalah : a.
Penulis, sebagai pelengkap syarat mata kuliah Seminar Fisika
b. Mahasiswa dan Umum, sebagai penambah pengetahuan tentang penerapan ilmu fisika pada prinsip kerja balon udara.
BAB II KAJIAN TEORI
2.1.Fluida
Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air atau zat gas seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu dan besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air, minyak pelumas, dan susu merupakan contoh zat cair. Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari sat u tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat mes kipun sering tidak disadari.
Menurut Streeter (1996:1) “fluida adalah zat yang berubah bentuk secara kontinu (terus – menerus) bila terkena tegangan geser, betapapun kecilnya tegangan geser itu”. Fluida dibagi menjadi dua bagian yakni fluida statis (fluida diam) dan fluida dinamis (fluida bergerak). Fluida statis ditinjau ketika fluida yang sedang diam atau berada dalam keadaan setimbang. Fluida dinamis ditinjau ketika fluida ketika sedang dalam keadaan bergerak). Fluida statis erat kaitannya dengan hidraustatika dan tekanan. Hidraustatika merupakan ilmu yang mempelajari tentang gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang diam. Sedangkan tekanan didefinisikan sebagai gaya normal per satuan luas permukaan.
Fluida juga memiliki Berat jenis yang dilambangkan dengan γ (gamma) dan gravitasi jenis, menurut Munson (2003:15) “berat jenis dari sebuah fluida, dilambangkan
dengan γ (gamma), didefinisikan sebagai berat fluida persatuan volume”. Berat jenis berhubungan dengan kerapatan melalui persamaan : Gravitas jenis sebuah fluida dilambangkan dengan SG. Menurut Munson (2003:15) ” gravitasi jenis sebuah fluida didefinisikan sebagai perbandingan kerapatan fluida tersebut dengan kerapatan air pada sebuah temperatur tertentu”.
2.2.Hukum Archimedes
Gaya apung terjadi karena makin dalam zat cair, makin besar tekanan hidrostatiknya. Hal ini menyebabkan tekanan pada bagian bawah benda lebih besar daripada tekanan ada bagian atasnya. Gaya apung muncul karena selisih antar gaya hidrostat ik pada permukaan benda atas dan bawah. Fluida melakukan tekanan hidrostatik p 1=ρf gh1 pada bagian atas benda. Gaya yang berhubungan dengan tekanan ini adalah F 1=p1A =ρf gh1A berarah ke bawah. Dengan cara yang sama, pada permukaan bagian bawah diperoleh F2=p2A =r f gh2 A berarah ke atas. Resultan kedua gaya ini adalah gaya apung Fa, yakni : Fa = F2 – F1
= ρf gA(h2 - h1) = ρf gAh = ρf gV b = mf g = wf Berdasarkan persamaan di atas, dikatakan bahwa gaya apung pada benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Hal ini dikemukakan oleh Archimedes dalam hukumnya yang menyatakan Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, di mana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan. Menurut
Munson (2003:86) ”arah gaya apung yang merupakan gaya dari fluida terhadap benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan dalam diagram bebas”. 2.2.1. Tenggelam
Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (w) lebih besar dari gaya ke atas (Fa). w > Fa
ρb . Vb . g > ρa .Va . g ρb > ρa Volume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair (ρ) 2.2.2. Melayang
Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (w) sama dengan gaya ke atas (Fa) atu benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbang w = Fa
ρb .Vb . g = ρa . Va . g ρb = ρa Pada 2 benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku : (FA)tot = Wtot
rc . g (V1+V2+V3+V4+…..) = W1 + W2 + W3 + W4 +….. 2.2.3. Terapung
Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (w) lebih kecil dari gaya ke atas (Fa). w = Fa
ρb . Vb . g = ρa . Va . g ρb < ρa Selisih antara W dan FA disebut gaya naik (Fn). Fn = FA - W Benda terapung tentunya dalam keadaan setimbang, sehingga berlaku : FA = W . Vb 2 . g = rb . Vb 1 . g Dengan : FA = Gaya ke atas yang dialami oleh bagian benda yang tercelup di dalam zat cair. Vb1 = Volume benda yang berada dipermukaan zat cair. Vb2 =
Volume benda yang tercelup di dalam zat cair.
Vb = Vb1 + Vb 2
FA’ = rc . Vb2 . g Berat (massa) benda terapung = berat (massa) zat cair yang dipindahkan Dari penjelasan konsep melayang, terapung dan tenggelam yang telah teruraikan diatas kita asumsikan balon udara merupakan benda yang berada didalam f luida (udara) dimana medium luar balon udara adalah udara sekitar balon udara.
2.3.Balon Udara 2.3.1. Sejarah Penemuan Balon Udara
Pada tahun 1709 di Lisbon, Bartolomeu de Gusmo berhasil membuat balon yang dapat bergerak naik di dalam suatu ruangan setelah udara di dalam balon dipanaskan. Dia juga membuat balon Passarola yang berhasil terbang dari Benteng Saint George sejauh sekitar satu kilometer. Kemudian tahun 1766, Joseph Black berkeyakinan bahwa balon yang diisi dengan hidrogen akan mampu naik di udara. Balon udara panas adalah teknologi penerbangan pertama oleh manusia, ditemukan oleh Montgolfier bersaudara di Annonay, Perancis pada 1783. Peristiwa kebakaran pada suatu malam di benteng Gibraltar membuat Joseph berpikir akan kemungkinan pembakaran dari bara api dapat mengangkat sebuah benda. Dia percaya bahwa ada asap gas khusus yang menyebabkan hal itu terjadi. Dia menyebutnya gas tersebut adalah "Mongolfier gas". Lewat hipotesis itu, dia membangun ruang kotak berukuran 1 x 1 x 1,3 m dari kayu yang tipis. Lalu, sisi atasnya ditutup dengan kain ringan. Di bagian bawah kotak, dia menyulut beberapa kertas. Ternyata, hasil pembakaran itu mengangkat balon perlahan. Hasil percobaan itu membuat mereka semakin bersemangat. Dua bersaudara itu mengumumkan pembuatan proyek besar. Yakni, balon udara raksasa yang menampung beberapa orang. Balon itu berbentuk kain kabung dengan tiga lapisan tipis di dalamnya. Balon tersebut mampu menampung 790 m¸ udara dengan berat 225 kg. 2.3.2. Tipe Balon Udara
Tipe balon udara dibedakan atas dua macam yaitu: a. Balon udara yang diisi dengan udara panas Pada jenis balon udara ini terdapat suatu pembakar yang berfungsi untuk memanaskan udara dalam balon, sehingga udara dalam balon menjadi lebih ringan dari udara luar sekitarnya. b. Balon udara yang diisi dengan gas yang ringan Gas yang biasanya digunakan adalah gas hidrogen dan gas helium. Gas hidrogen ringan namun mudah terbakar. Sedangkan gas helium tidak mudah terbakar. 2.3.3. Bagian Pada Balon Udara
Adapun Bagian – Bagian yang terdapat pada balon udara adalah sebagai berikut:
Balon udara secara garis besarnya mempunyai tiga bagian utama yaitu envelope, burner, dan basket.
a.
Envelope bentuknya berupa kantong berupa balon tempat udara dipanaskan. Envelope ini biasanya terbuat dari bahan nilon dan diperkuat dengan panel-panel yang di anyam. Karena nilon ini tidak tahan api, maka bagian bawah envelope di lapisi dengan bahan anti api (skirt) seperti PVC.
b. Burner merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan udara di dalam Envelope. Burner di letakan di atas kepala penumpang dekat ke mulut envelope. c.
Basket atau keranjang merupakan tempat penumpang. Basket dibuat dari bahan yang ringan dan lentur.
2.4.Prinsip Kerja Balon Udara
Prinsip kerja pada balon yang diisi dengan udara panas dan balon yang diisi dengan gas ringan pada dasarnya sama, yaitu dengan membuat udara dalam balon lebih ringan atau memiliki massa jenis yang lebih kecil dari udara luar sekitar balon sehingga balon
udara dapat naik (terbang). Sesuai dengan prinsip Archimedes “Gaya apung
yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang
dipindahkannya”. hal ini sejalan dengan udara sebagai fluida dimana benda dapat terapung pada fluida , jika massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis fluida tersebut. Semua partikel udara di atmosfer ditarik oleh gaya gravitasi ke bawah. Namun tekanan di udara menciptakan gaya ke atas yang bekerja berlawanan dengan gravitasi. Menurut Munson (2003:86) ”arah gaya apung yang merupakan gaya dari fluida benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan
terhadap
dalam diagram bebas”. Kumpulan udara
membangun keseimbangan gaya gravitasi, dimana pada titik ini gravitasi tidak cukup kuat untuk menarik ke bawah sejumlah besar partikel. Tingkat tekanan ini adalah tertinggi pada permukaan bumi dimana udara pada tingkat ini dapat menahan beban di udara diatasnya, jika lebih berat berarti lebih besar gaya gravitasi ke bawah. Tapi gaya apung ini adalah lemah dibandingkan dengan gaya gravitasi, hanya sekuat berat udara yang dipindahkan oleh suatu benda. Jelas, sebagian besar benda padat apa pun akan menjadi lebih berat daripada udara yang dipindahkan, sehingga gaya apung tidak bergerak sama sekali. Gaya apung hanya dapat memindahkan hal-hal yang lebih ringan daripada udara di sekitarnya. Untuk membuat benda mengapung di udara, maka berat balon dan muatannya harus lebih ringan dari yang ada di udara sekitarnya, yaitu dengan mengisi balon dengan udara yang tidak terlalu padat daripada udara sekitarnya, semisal dengan mengisi balon udara dengan gas hidrogen atau gas helium yang memiliki massa jenis lebih kecil dari udara (Massa jenis helium = 0,1786 Kg/m3, udara=1,29 kg/m3). Karena udara dalam balon memiliki kurang massa per unit volume daripada udara di atmosfer yang membuatnya lebih ringan sehingga gaya apung akan mengangkat balon ke atas. Untuk Balon yang diisi dengan udara panas, prinsip yang digunakan pun sama, jika ingin mengubah kondisi udara di dalam balon, dapat dikurangi kepadatannya, sekaligus menjaga tekanan udara agar tetap sama dengan pemanasan udara secara terus-menerus. Kekuatan tekanan udara pada objek tergantung pada seberapa sering berbenturan
dengan partikel-partikel udara objek, serta gaya masing-masing ta brakan. Kita melihat bahwa secara keseluruhan kita dapat meningkatkan tekanan dalam dua cara: 1. Meningkatkan jumlah partikel udara sehingga ada sejumlah besar partikel berdampak atas luas permukaan tertentu. 2. Meningkatkan kecepatan partikel sehingga partikel menghantam daerah lebih sering dan setiap partikel bertabrakan dengan kekuatan yang lebih besar. Pada balon udara yang diisi dengan udara panas, agar balon udara dapat terbang maka di dalam envelope dipanaskan dengan burner dengan temperatur sekitar 100 oC. Udara panas ini akan terperangkap di dalam envelope. Karena udara panas memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada udara biasa, maka membuatnya lebih ringan sehingga balon udara pun akan bergerak naik di dorong oleh udara yang bertekanan lebih kuat. Untuk mendarat, udara didinginkan dengan cara mengecilkan burner. Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak turun. Untuk mempercepatnya, pilot akan membuka katup parasut (parachute valve) sehingga udara di dalam envelope lebih cepat dingin. Sedangkan pada balon yang berisi gas ringan, terdapat kantung-kantung pasir yang diikatkan ditepian keranjang. Ketika balon udara ingin terbang tinggi, maka kantung-kantung pasir tersebut dibuang di udara, namun ketika balon udara ingin diturunkan maka gas pada balon udara dibuang. Karena balon udara hanya bisa naik dan turun (bergerak secara vertikal) tentu kita berpikir bagaimana cara balon udara berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain (bergerak secara horizontal). Pilot memanfaatkan hembusan angin untuk bergerak secara horizontal. Karena angin bertiup berbeda arahnya pada setiap ketinggian tertentu. Perbedaan arah tiupan angin inilah yang dimanfaatkan oleh pilot untuk mengendalikan balon udara dari satu lokasi ke lokasi yang diinginkan .
BAB III PEMBAHASAN
3.1. Gaya yang berkerja pada balon udara
Adapun gaya – gaya yang bekerja pada balon udara adalah sebagai berikut :
a.
Gaya Apung Balon udara akan melayang diudara apabila besarnya gaya apung sama dengan gaya berat balon udara tersebut. Secara sistematis dapat ditulis : Fb=Wgas + WBeban Fb=(mgas+mbeban) . g ρudara . V . g = (ρgas .V+mbeban).g ρudara . V = ρgas .V+mbeban
b. Balon Naik jika Dalam proses menaikkan balon udara, udara di dalam envelope dipanaskan dengan burner dengan temperatur sekitar 100oC sehingga menyebabkan masa jenis balon udara lebih kecil daripada massa jenis udara disekitar balon, sehingga menyebabkan balon tersebut terangkat. Secara sistematis dapat ditulis ρudara . V > ρgas .V+mbeban
c.
Balon Turun Untuk mendarat, udara didinginkan dengan cara m engecilkan burner. Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak turun. Hal ini dikarenakan balon lebih besar dari pada masa udara disekitar balon tersebut (udara luar). Secara sistematis dapat ditulis: ρudara . V < ρgas .V+mbeban
BAB IV PENUTUP
4.1.Kesimpulan
Dari yang telah teruraikan dari bab sebelumnya maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
Balon udara merupakan teknologi terbang pertama yang menerapkan konsep fluida
statis dengan menggunakan prinsip archimedes, dimana “Gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang
dipindahkannya”. a.
Gaya Apung (Balon Melayang) Balon udara akan melayang diudara apabila besarnya gaya apung sama dengan gaya berat balon udara tersebut. Secara sistematis dapat ditulis : ρudara . V = ρgas .V+mbeban
b. Balon Naik Balon udara naik apabila massa jenis balon lebih kecil daripada masa jenis udara diluar balon secara sistematis dapat ditulis ρudara . V > ρgas .V+mbeban
c.
Balon Turun Balon Udara turun apabila massa jenis balon lebih besar daripada masa jenis udara diluar balon secara sistematis dapat ditulis ρudara . V < ρgas .V+mbeban
4.2. Saran
Adapun saran dari penulis pada penyusunan koloqium ini adalah semoga dapat menambah pengetahuan tentang bagaimana penerapan ilmu fisika pada prinsip kerja balon udara dan diharapkan adanya penyusunan koloqium lainnya dengan menerapkan ilmu fisika didalamnya.
DAFTAR PUSTAKA
Giles, Ranaldy V. . 1976. Mekanika Fluida dan Hidraulika. Jakarta : Erlangga Munson, Bruce R., Dkk. 2003. Mekanika Fluida Edisi Kempat Jilid I. Jakarta : Erlangga Streeter,Victor L. 1996.Mekanika Fluida Jilid I. Jakarta: Erlangga White Frank M. .1986.Mekanika Fluida Jilid I. Jakarta : Erlangga http://fisikasman1ubud.wordpress.com/2011/02/11/balon-udara/ddd/. Balon Udara. Diakses pada 16 November 2011 : 09:24 http://yepirohiman.wordpress.com/2009/05/18/contoh-makalah-fluida-hukum-archimedes/. Hukum Archimedes.
Diakses pada 16 November 2011 : 09:30
KETERKAITAN HUKUM ARCHIMEDES DENGAN PRINSIP KERJA BALON UDARA
MAKALAH Untuk memenuhi tugas matakuliah Bahasa Indonesia Keilmuan yang dibina oleh Bapak Didin Widyartono, S.S, S.Pd Oleh Aning Esty Prayugi 109321417107 UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PENDIDIKAN FISIKA November 2009 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Saat ini ada berbagai macam cara untuk mempromosikan suatu barang atau produk, antara lain melalui media elektronik, media cetak, dan akhir -akhir ini banyak yang menggunakan balon udara. Dahulu balon udara hanya digunakan sebagai alat transportasi dan rekreasi. Akan tetapi dengan adanya perkembangan teknologi yang semakin pesat, maka tercipta pula balon-balon udara yang semakin canggih dalam prinsip dan pembuatannya. Namun, dalam pembuatan balon udara prinsip dasar yang digunakan adalah Hukum Archimedes. Prinsip
gaya apung yang ada dalam postulat Archimedes inilah yang mendasari cara kerja balon udara. 1.2 Rumusan Masalah 1.2.1 Bagaimana sejarah balon udara? 1.2.2 Apa saja bagian- bagian balon udara? 1.2.3 Bagaimana prinsip kerja balon udara? 1.2.4 Apa manfaat balon udara? 1.3 Tujuan 1.3.1 Mengetahui sejarah balon udara. 1.3.2 Mengetahui bagian-bagian balon udara. 1.3.3 Mengetahui prinsip kerja balon udara. 1.3.4 Mengetahui manfaat balon udara. BAB II PEMBAHASAN 2.1 Sejarah Balon Udara Pada tahun 1709 di Lisbon, Bartolomeu de Gusmao berhasil membuat balon yang dapat bergerak naik setelah melakukan pemanasan udara yang ada di dalamnya. Dia juga berhasil membuat balon Passarola yang dapat terbang sejauh satu kilometer dari Benteng Saint George. Kemudian, pada tahun 1766 atau 57 tahun setelah ditemukannya balon udara yang diisi udara panas, Joseph Black membuat balon udara yang diisi dengan gas hidrogen. Pada 21 November 1783, Jean Francois Pilatre de Rozier, Francois Laurent dan Marquis de Arlandes yang berkebangsaan perancis berhasil melakukan penerbangan perdananya di atas Paris. Balon tersebut dapat terbang sejauh 5,5 mil dalam waktu 23 menit. Mereka membakar wol dan jerami agar balon tetap mengangkasa. Pada 2 Juli 1900, Count Ferdinand von Zeppelin adalah orang yang pertama kali berhasil menerbangkan balon udara raksasa yang diberi nama Dirigible. Dirigible pertama dapat bertahan selama 17 menit dan memiliki panjang 420 ft. Setelah mengalami beberapa perubahan dalam waktu 10 tahun, Dirigible dapat mengudara selama 24 jam. Pada saat ini balon udara menjadi alternatif menarik untuk tranportasi. Akhir-akhir ini balon udara Dirigible lebih dikenal dengan nama Zeppelin. Pada tahun 1929, The Graf Zeppelin berhasil mengelilingi dunia selama 21 hari. Pada tahun 1911, V.F. Hess seorang fisikawan Austria membuat balon udara yang mampu terbang setinggi lima kilometer. Auguste Piccard dan Paul Kipfer pada 27 Mei 1931 mendesain balon udara yang diberi tekanan pada kabin agar dapat trbang lebih lama. Pada 5 April 1961, Malcom Ross dan Victor Prather sukses menerbangkan balon udara sampai pada ketinggian 34.668 meter dari geladak Kapal Induk USS Antietam di Teluk Meksiko. Sebelas tahun kemudian, pada Oktober 1972 diluncurkan balon kubus tanpa awak dengan volume 1.25 juta m3 di Chico, Amerika Serikat dan berhasil terbang setinggi 51,8 kilometer yang merupakan rekor terbang tertinggi yang dicapai balon udara. Zeppelin yang paling terkenal adalah Hindenburg yang panjangnya mencapai 804 ft. Namun, pada saat terbang di Lakehurst, New Jersey balon udara ini meledak dan terbakar. 2.2 Bagian- Bagian Balon Udara Secara garis besar balon udara mempunyai tiga bagian utama yaitu:
• Envelope yang bentuknya berupa kantong kantong balon tempat udara dipanaskan atau gas hidrogen yang berfungsi mengangkat balon udara dari ladasannya. Biasanya terbuat dari bahan nilon atau yang lebih sederhana dari kertas minyak.Untuk memperkuatnya balon isa di
beri panel- panel anyaman dan bahan sebaiknya dilapisi anti api(skirt). Dalam perkembangannya saat ini bahan envelope yang banyak digunakan lapisan film ynag mirip bahan karet. Bahan ini setebal 1/6 inci yang bersifat airtight sehingga helium tidak dapat menyusup keluar selama proses penerbangan.
• Burner merupakan alat yang yang berfungsi untuk memanaskan udara yang ada dalam
balon. Alat ini juga berfungsi sebagai pengatur tekanan udara agar dapat terbang dengan ketinggian yang diinginkan. Terletak di atas kepala penumpang dekat dengan mulut envelope. Gas yang umumnya digunakan sebagai isi balon udara adalah hidrogen dan helium. Surya, (2008) mengatakan bahwa. Gas hidrogen merupakan gas yang paling ringan kare na jumlah proton, netron, dan elektron yang menyusun atom hidrogen sangat sedikit jika dibandingkan dengan jumlah proton, netron, dan elektron yang menyusun atom-atom lainnya. Udara tersusun dari berbagai macam gas, tetapi gas yang paling banyak terdapat di udara adalah gas nit rogen. Kandungan gas nitrogen dalam udara mencapai 80%. Jumlah proton dan elektron yang menyusun atom nitrogen jauh lebih banyak dari atom hidrogen sehingga massa atom relatif nitrogen empat belas kali lebih besar dari massa atom relatif hidrogen. Gas kedua teringan yang biasa digunakan untuk mengisi envelope adalah helium. Me skipun lebih berat daripada hidrogen, tetapi gas ini masih dapat mengudara dengan membawa beban. Selain itu, “helium termasuk dalam golongan gas mulia…Ini berarti gas helium tidak mudah terbakar seperti gas hidrogen. Inilah yang menjadikan balon helium pilihan terbaik sebagai
pengganti balon hidrogen”(Surya. 2008). • Basket atau keranjang yang merupakan tempat penumpang atau awak mengendalikan balon udara. 2.3 Prinsip Kerja Balon Udara
Pada dasarnya prinsip kerja balon udara sangat sederhana yaitu “dengan cara memanaskan udara di dalam balon agar lebih panas dari udara di luar”(Howstuff. 2008). Seperti pada umumnya fluida, hukum Archimedes juga dapat diterapkan pada udara karena udara termasuk fluida. Hukum Archimedes: Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnyake dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipndahkan oleh benda tersebut. Prinsip inilah yang menjadi dasar cara kerja balon udara. Berikut akan dipaparkan cara kerja balon udara, mula-mula balon diisi dengan gas panas atau hidrogen hingga balon dapat menggelembung dan volume udara dalam balon bertambah. Hal ini berarti gaya apung akan bertambah besar pula. Pada saat gaya apung lebih besar dari berat total balon, maka pada saat itu pula secara perlahan-lahan balon udara akan naik. Awak balon yang berada di keranjang(basket) secara terus-menerus menambah gas panas agar balon dapat mencapai ketinggian yang diinginkan. Setelah ketinggian yang diinginkan tercapai awak balon dapat mengurangi gas panas dengan cara membuka katup parasut sampai tercapai suatu keadaan yang seimbang, yaitu gaya apung sama dengan berat balon. Pada saat yang demikian inilah balon udara dapat terbang di udara. Namun tidak hanya itu yang diperlukan agar balon udara dapat terbang, awak balon juga memanfaatkan hembusan angin memindahkan balon dari satu posisi ke posisi yang lain. Howstuff (2008) menggambarkannya sebagai berikut. Sebagai ilustrasi pada ketinggian 300 meter balon udara akan bergerak dari timur kebarat. Angin yang bertiup kebarat diperkirakan pada ketinggian 400 meter. Untuk itu pilot menaikkan balon udara sampai ketinggian tersebut dan balon udara pun memanfaatkan tiupan angin untuk menuju kebarat.
Untuk menurunkan ketinggian, awak balon udara dapat mengeluarkan gas panas yang ada
dalam envelope. Kanginan (2007:119) mengatakan “ini menyebabkan volum balon
berkurang, yang berarti gaya apung berkurang. Akibatnya, gaya apung lebih kecil daripada
berat balon dan balon bergerak turun”.
2.4 Manfaat Balon Udara Dalam perkembangannya saat ini balon udara memiliki beberapa fungsi atau manfaat antara lain:
• Keperluan militer, biasanya digunakan Espionage ballon yang bertugas sebagai pengintain. • Keperluan ilmu pengetahuan, digunakan Weather ballon yang berfungsi untuk mendapatkan informasi tentang: temperatur, kelembaban relatif, tekanan dll. Selain itu juga digunakan untuk riset (penelitian). • Keperluan promosi, saat ini banyak perusahaan yang menggunakan balon udara untuk mempromosikan produknya.
• Keperluan rekreasi dan transportasi.
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Balon udara yang dapat terbang pertama kali ditemukan oleh Bartolomeu de Gusmao pada tahun 1709. Balon udara yang paling terkenal a dalah baon udara Zeppelin yang diberi nama Hindenberg. Balon udara ini memiliki tiga bagian antara lain, envelope, burner dan basket. Dalam pembuatan balon udara menggunakan prinsip ga ya apung yang dikeluarkan oleh Archimedes. Ada dua macam zat yang umumnya digunakan sebagai pengisi balon udara yaitu Hidrogen dan Helium. Balon udara memiliki banyak sekali manfaat antara lain, untuk keperluan militer, pendidikan, rekreasi, dan tranportasi. 3.2 Saran Bagi pembaca apabila ingin membuat balon udara yang sederhana s ebaiknya menggunakan udara yang dipanaskan dan jangan menggunakan gas hidrogen karena gas ini memiliki sifat mudah terbakar. DAFTAR PUSTAKA Howstuff. 2008. Balon Udara, (online), (http://berita-iptek.blogspot.com/2008/09/ balonudara.html, diakses 29 Oktober 2009). Kanginan, Marthen. 2007. Fisika untuk SMA kelas XI semester 2. Jakarta: Erlangga. Surya, Yohanes. 2008. Balon Udara Modern, (online), (http://www.scribd.com/doc/ 2964087/Balon-di-Dunia-Modern-oleh-Yohanes-Surya, diakses 1 November 2009). Administrator. 2008. Balon Udara, (online), (http://www.e-dukasi.net/pengpop/ pp_ full.php?ppid=269, diakses 7 September 2008). Administrator. 2008. Balon Udara, (online), (http://www.fisikaasyik.com/home02/ content/view/73/44/, diakses 7 September 2008).
LAPORAN BALON UDARA YANG SUDAH DISUSUN
BAB I PENDAHULUAN
1. Latar Belakang Salah satu fenomena alam yang sering ditemukan adalah fenomena fluida. Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air dan zat gas seperti udara dapat mengalir. Menurut Giles (1984:1) “Fluida adalah zat-zat yang mampu mengalir dan yang menyesuaikan diri dengan bentuk
wadah dan tempatnya”. Zat padat seperti batu atau besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air merupakan salah satu contoh zat cair. Masih ada contoh zat cair lainnya seperti minyak pelumas, susu, dan sebagainya. Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Fenomena fluida statis (fluida tak bergerak) berkaitan erat dengan tekanan hidraustatis. Dalam fluida statis dipelajari hukum-hukum dasar yang berkaitan dengan konsep tekanan hidraustatis, salah satunya adalah hukum Pascal dan hukum Archimedes. Hukum Pascal diambil dari nama penemunya yaitu Blaise Pas cal (1623-1662) yang berasal dari Perancis. Sedangkan hukum Archimedes diambil dari nama penemunya yaitu Archimedes (287-212 SM) yang berasal dari Italia. Hukum-hukum fisika dalam fluida statis sering dimanfaatkan untuk kesejahteraan manusia dalam kehidupannya, salah satunya adalah prinsip hukum Pascal dan prinsip hokum Archimedes. Namun, belum ban yak masyarakat yang mengetahui hal tersebut. Oleh karena itu, diperlukan studi yang lebih mendalam mengenai hukum Pascal dan hukum Archimedes serta penerapannya dalam kehidupan. Balon udara adalah salah teknologi penerbangan pertama yang memanfaatkan
Hukum Archimedes, dimana hukum tersebut menyatakan bahwa ”Suatu benda yang terendam sebagian atau seluruhnya dalam zat cair (fluida) mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair (fluida) yang dipindahkan oleh benda itu”. Sebagaimana pada zat cair, pada udara juga terdapat ga ya ke atas. Gaya ke atas yang dialami benda sebanding dengan volume udara yang dipindahkan benda itu. Menurut Munson (2003:86) ”arah gaya apung yang merupakan gaya dari fluida terhadap benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan dalam diagram bebas”. Suatu benda akan naik ke angkasa jika beratnya kurang dari gaya angkat udara. Balon udara akan berhenti naik (melayang) jika gaya ke atas oleh udara sama dengan berat total balon udara. Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, penulis tertarik unt uk
membahas ” PRINSIP KERJA BALON UDARA ” dan menjadi judul pada makalah ini. 2.Batasan Masalah Dalam pembahsaan prinsip kerja balon udara tentunya akan muncul beragam hal yang perlu dibahas, untuk itu diperlukannya pembatasan masal ah. Masalah yang dibahas pada makalah ini seputar penerapan ilmu Fisika pada prinsip kerja balon udara
3. Rumusan Masalah
1. 2. 3. 4.
Bagaimana sejarah balon udara? Apa saja bagian- bagian balon udara? Bagaimana prinsip kerja balon udara? Apa manfaat balon udara?
4. Tujuan
1. 2. 3. 4.
Mengetahui sejarah balon udara. Mengetahui bagian-bagian balon udara. Mengetahui prinsip kerja balon udara. Mengetahui manfaat balon udara.
BAB II KAJIAN TEORI
1.Fluida
Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air atau zat gas seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu dan besi tidak dapat mengalir sehingga ti dak bisa digolongkan dalam fluida. Air, minyak pelumas, dan susu merupakan contoh zat cair. Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari sat u tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dal amnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat mes kipun sering tidak disadari.
Menurut Streeter (1996:1) “fluida adalah zat yang berubah bentuk secara kontinu (terus – menerus) bila terkena tegangan geser, betapapun kecilnya tegangan geser itu”. Fluida dibagi menjadi dua bagian yakni fluida statis (fluida diam) dan fluida dinamis (fluida bergerak). Fluida statis ditinjau ketika f luida yang sedang diam atau berada dalam keadaan setimbang. Fluida dinamis ditinjau ketika fluida ketika sedang dalam keadaan bergerak). Fluida statis erat kaitannya dengan hidraustatika dan tekanan. Hidraustatika merupakan ilmu yang mempelajari tentang gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang diam. Sedangkan tekanan didefinisikan sebagai gaya normal per satuan luas permukaan.
Fluida juga memiliki Berat jenis yang dilambangkan dengan γ (gamma) dan gravitasi jenis, menurut Munson (2003:15) “berat jenis dari sebuah fluida, dilambangkan dengan γ (gamma), didefinisikan sebagai berat fluida persatuan volume”. Berat jenis berhubungan dengan kerapatan melalui persamaan :
Gravitas jenis sebuah fluida dilambangkan dengan SG. Menurut Munson (2003:15)” gravitasi jenis sebuah fluida didefinisikan sebagai perbandingan kerapatan fluida ters ebut dengan kerapatan air pada seb uah temperatur tertentu”.
2.Hukum Archimedes Gaya apung terjadi karena makin dalam zat cair, makin besar tekanan hidrostatiknya. Hal ini menyebabkan tekanan pada bagian bawah benda lebih besar daripada tekanan ada bagian atasnya. Gaya apung muncul karena selisih antar gaya hidrostatik pada permukaan benda atas dan bawah. Fluida melakukan tekanan hidrostatik p 1=ρf gh1 pada bagian atas benda. Gaya yang berhubungan dengan tekanan ini adalah F 1=p1A =ρf gh1A
berarah ke bawah. Dengan cara yang sama, pada permukaan bagian bawah diperoleh F2=p2A =r f gh2 A berarah ke atas. Resultan kedua gaya ini adalah gaya apung Fa, yakni : Fa = F2 – F1 = ρf gA(h2 - h1) = ρf gAh = ρf gV b = mf g = wf Berdasarkan persamaan di atas, dikatakan bahwa gaya apung pada benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Hal ini dikemukakan oleh Archimedes dalam hukumnya yang menyatakan Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, di mana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan. Menurut
Munson (2003:86) ”arah gaya apung yang merupakan gaya dari fluida terhadap benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan dalam diagr am bebas”. a. Tenggelam Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (w) lebih besar dari gaya ke atas (Fa). w > Fa
ρb . Vb . g > ρa .Va . g ρb > ρa Volume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa
zat cair (ρ)
b. Melayang Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (w) sama dengan gaya ke atas (Fa) atu benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbang w = Fa
ρb .Vb . g = ρa . Va . g ρb = ρa Pada 2 benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku : (FA)tot = Wtot rc . g (V1+V2+V3+V4+…..) = W1 + W2 + W3 + W4 +….. c. Terapung Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (w) lebih kecil dari gaya ke atas (Fa). w = Fa
ρb . Vb . g = ρa . Va . g ρb < ρa Selisih antara W dan FA disebut gaya naik (Fn). Fn = FA - W Benda terapung tentunya dalam keadaan setimbang, sehingga berlaku : FA = W . Vb 2 . g = rb . Vb 1 . g Dengan : FA = Gaya ke atas yang dialami oleh bagian benda yang tercelup di dalam zat cair.
Vb1 = Volume benda yang berada dipermukaan zat cair. Vb2 = Volume benda yang tercelup di dalam zat cair. Vb = Vb1 + Vb 2 FA’ = rc . Vb2 . g Berat (massa) benda terapung = berat (massa) zat cair yang dipindahkan Dari penjelasan konsep melayang, terapung dan tenggelam yang telah teruraikan diatas kita asumsikan balon udara merupakan benda yang berada didalam fluida (udara) dimana medium luar balon udara adalah udara sekitar balon udara. 3. Hukum III Newton Newton mengatakan bahwa kenyataan dalam kehidupan sehari-hari ketika sebuah benda memberikan gaya kepada benda lain maka benda kedua tersebut membalas dengan memberikan gaya kepada benda pertama, di mana gaya yang diberikan sama besar tetapi berlawanan arah. Jadi gaya yang bekerja pada sebuah benda merupakan hasil interaksi dengan benda lain. Apabila sebuah benda memberikan gaya kepada benda lain, maka benda kedua memberikan gaya kepada benda yang pertama. Kedua gaya tersebut memiliki besar yang sama tetapi berlawanan arah. Secara matematis Hukum III Newton dapat ditulis sebagai berikut : F A ke B = – F B ke A F A ke B adalah gaya yang diberikan oleh benda A kepada benda B, sedangkan F B ke A adalah gaya yang yang diberikan benda B kepada benda A. Misalnya ketika anda menendang sebuah batu, maka gaya yang anda berikan adalah F A ke B, dan gaya ini bekerja pada batu. Gaya yang diberikan oleh batu kepada kaki anda adalah – F B ke A. Tanda negatif menunjukkan bahwa arah gaya reaksi tersebut berlawanan dengan gaya aksi yang anda berikan. Jika anda menggambar tanda panah yang melambangkan interaksi kedua gaya ini, maka gaya F A ke B digambar pada batu, sedangkan gaya yang diberikan batu kepada kaki anda, – F B ke A, digambarkan pada kaki anda. Persamaan Hukum III Newton di atas juga bisa kita tulis sebagai berikut : Faksi = -Freaksi Hukum Newton ini dikenal dengan hukum aksi-reaksi. Ada aksi maka ada reaksi, yang besarnya sama dan berlawanan arah. Kadang-kadang kedua gaya tersebut disebut pasangan aksi-reaksi. Ingat bahwa kedua gaya tersebut (gaya aksi-gaya reaksi) bekerja pada benda yang berbeda. Berbeda dengan Hukum I Newton dan Hukum II Newton yang menjelaskan gaya yang bekerja pada benda yang sama. Gaya aksi dan reaksi adalah gaya kontak yang terjadi ketika kedua benda bersentuhan. Walaupun demikian, Hukum III Newton juga berlaku untuk gaya tak sentuh, seperti gaya gravitasi. Ketika kita menjatuhkan batu, misalnya, antara bumi dan batu saling dipercepat satu dengan lain. batu bergerak menuju ke permukaan bumi, bumi juga bergerak menuju batu. Gaya total yang bekerja pada bumi dan batu besarnya sama. Karena massa bumi sangat besar maka percepatan yang dialami bumi sangat kecil. Walaupun secara makroskopis tidak tampak, tetapi bumi juga bergerak menuju batu atau benda yang jatuh akibat gravitasi. Bumi menarik batu, batu juga membalas gaya tarik bumi, di mana besar gaya tersebut sama namun arahnya berlawanan.
Hukum III Newton berlaku pada Balon Udara yang bergerak Faksi = -Freaksi Hukum III Newton juga berlaku pada balon udara yang bergerak. Yang dimaksudkan di sini bukan balon udara yang bergerak karena ditiup angin, tapi karena di dorong oleh udara yang ada di dalam balon. Dapat dilakukan percobaan berikut. Ambil sebuah balon biasa dan tiuplah balon sampai balon mengembung. Jangan lupa jepit mulut balon dengan jari agar udara tidak keluar. Lepas jepitan tangan pada mulut balon. Apa yang terjadi? Balon tersebut bergerak, jika posisi balon tegak, di mana mulut balon berada di bawah, maka balon akan meluncur ke atas. Balon bergerak ke atas karena balon memberikan ga ya aksi dengan mendorong udara ke bawah (udara keluar lewat mulut balon). Udara yang keluar lewat mulut balon memberikan gaya reaksi dengan mendorong balon ke atas, sehingga balon bergerak ke atas. Apabila posisi balon dibalik, di mana mulut balon berada di atas, maka balon akan bergerak ke bawah. Besar gaya aksi dan reaksi sama, hanya berlawanan arah. Balon mendorong udara ke bawah, udara mendorong balon ke atas . Atau sebaliknya balon mendorong udara ke atas, udara mendorong balon ke bawah. Semakin banyak udara yang ditiupkan ke dalam balon, maka balon bergerak makin cepat ketika mulut balon tersebut dibuka. Hal ini disebabkan karena balon mendorong lebih banyak udara keluar, sehingga udara yang didorong tersebut memberikan reaksi dengan mendorong balon. Semakin banyak udara yang ada di dalam balon, semakin lama dan jauh balon bergerak; semakin sedikit udara dalam balon, semakin pelan balon bergerak. Jadi besar gaya aksi sama dengan besar gaya reaksi, hanya arahnya berlawanan. 4. Teori Kinetik Gas Teori kinetik molekular gas menjelaskan bahwa gas memberi tekanan saat molekulmolekulnya menumbuk dinding wadah. Semakin besar jumlah molekul gas per satuan volume, semakin besar molekul yang menumbuk dinding wadah, dan akibatnya semakin tinggi tekanan gas. Asumsi teori ini adalah sebagai berikut. 1. Gas terdiri atas molekul-molekul yang bergerak random. 2. Tidak terdapat tarikan maupun tolakan antar molekul gas. 3. Tumbukan antar molekul adalah tumbukan elastik sempurna, yakni tidak ada energi kinetik yang hilang. 4. Bila dibandingkan dengan volume yang ditempati gas, volume real molekul gas dapat diabaikan. Berdasarkan asumsi-asumsi ini diturunkan persamaan berikut untuk sistem yang terdiri atas n molekul dengan massa m. PV = nmu2/3 u2 adalah kecepatan kuadrat rata-rata. Jelas terlihat bentuk persamaan diatas identik dengan hukum Boyle. Memang, bila u 2 bernilai tetap pada suhu tetap, persamaan di atas adalah variasi dari hukum Boyle. Mengindikasikan kecepatan molekul gas merupakan fungsi dari PV. Karena nilai PV untuk sejumlah tertentu gas tetap, mungkin bahwa kecepatan molekul gas berhubungan dengan massa gas, yakni massa molekulnya. Untuk 1 mol gas, persamaan berikut dapat diturunkan. PVm = NAmu2/3
Vm adalah volume molar dan N A adalah tetapan Avogadro. Dengan memasukkan PVm=RT di persamaan diatas, persamaan berikut didapatkan. NAmu2 = (3/2)RT PVm = NAmu2/3 Suku kiri persamaan berhubungan dengan energi kinetik molekul gas. Dari persamaan ini, akar kuadrat rata-rata gas √u2 dapat diperoleh.
√u2= √(3RT/NAm) = √ (3RT/M) 1. 2. 3. 4. 5.
Dari persamaan gas ideal, maka dapat disimpulkan: Makin tinggi temperatur gas ideal makin besar pula kecepatan partikelnya. Tekanan merupakan ukuran energi kinetik persatuan volume yang dimiliki gas. Temperatur merupakan ukuran rata-rata dari energi kinetik tiap partikel gas. Persamaan gas ideal (P V = nRT) berdimensi energi/usaha . Energi dalam gas ideal merupakan jumlah energi kinetik seluruh partikelnya. Sekarang kita andaikan sebuah balon udara yang memiliki volume 2.250 meter kubik. Balon tersebut kira-kira akan memindahkan udara yang massanya sekitar 2.650 kilogram (pada tekanan 1 atm dan suhu 25 derajat Celsius). Kita bisa menghitungnya dengan menggunakan persamaan gas ideal. dan menggunakan massa molekul relatif rata-rata udara yang dianggap 80 persen Nitrogen (N2) dan 20 persen Oksigen (O2). Dengan menggunakan rumus : pV = nRT Maka jika balon udara diisi dengan udara yang suhu dan tekanannya sama (25 derajat Celsius dan 1 atm), balon tidak akan naik karena kini berat udara yang dipindahkan sama dengan berat udara dalam balon. Seandainya kita panaskan udara dalam balon sampai sekitar 100 derajat Celcius, maka massa udara dalam balon dengan volume 2.250 meter kubik itu kini menjadi sekitar 2.100 kilogram alias lebih ringan dari massa udara yang dipindahkan. Andaikan massa balon dan muatannya (termasuk berat awal) sekitar 500 kilogram, maka kita masih mempunyai selisih massa sebesar 50 kilogram atau selisih berat 50 kg.g (g = tetapan gravitasi bumi). Dengan selisih ini maka balon akan bisa terbang. Bagaimana untuk suhu atmosfer, massa balon dan muatan, serta suhu gas panas dalam balon yang berbeda? Kita bisa bermain-main dengan berbagai angka pada tiga besaran di atas. Namun, yang pasti ada hal lain yang harus diperhatikan, yaitu tekanan atmosfer yang bergantung pada altitude. Semakin tinggi dari permukaan air laut, semakin rendah tekanan atmosfer, penurunannya secara eksponensial. Hal ini akan memengaruhi nilai berat udara yang dipindahkan.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 1. Waktu & tempat penelitian
Waktu : Tempat : 2.
Alat dan Bahan :
Plastik Korek api Lilin Gunting Cutter Perekat plastik Bambu 3. Langkah Kerja
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan 2. Mengecek alat dan bahan sebelum digunakan, usahakan semua alat dan bahan dalam keadaan baik. 3. Mengukur Volume plastik yang akan digunakan. 4. Membuat bagian bawah balon udara dengan merekatkan bambu yang telah dibentuk sesuai dengan bibir plastik 5. Kemudian memotong kawat secukupnya dan membentuk kawat menyerupai tanda plus(x). 6. Mengaitkan kawat di bagian bawah balon. 7. Di bagian tengah kawat diikatkan kain secukupnya yang telah dicelupkan spiritus. 8. Sebelum diterbangkan, balon dipanasi terlebih dahulu sekitar 10 – 30 detik agar massa jenis udara didalam balon lebih kecil dari pada yang di luar balon. 9. Setelah massa jenis udara didalam balon lebih kecil dari pada yang di luar balon, menyulut kain dengan api agar balon tetap terbang dan mendapatkan pemanas. 10. Mengamati dan menganalisa balon udara yang telah berhasil terbang. 11. Merapikan alat dan bahan setelah digunakan.
BAB III PEMBAHASAN
Balon Udara 1. Sejarah Penemuan Balon Udara
Pada tahun 1709 di Lisbon, Bartolomeu de Gusmo berhasil membuat balon yang dapat bergerak naik di dalam suatu ruangan setelah udara di dalam balon dipanaskan. Dia juga membuat balon Passarola yang berhasil terbang dari Benteng Saint George sejauh sekitar satu kilometer. Kemudian tahun 1766, Joseph Black berkeyakinan bahwa balon yang diisi dengan hidrogen akan mampu naik di udara. Balon udara panas adalah teknologi penerbangan pertama oleh manusia, ditemukan oleh Montgolfier bersaudara di Annonay, Perancis pada 1783. Peristiwa kebakaran pada suatu malam di benteng Gibraltar membuat Joseph berpikir akan kemungkinan pembakaran dari bara api dapat mengangkat sebuah benda. Dia percaya bahwa ada asap gas khusus yang menyebabkan hal itu terjadi. Dia menyebutnya gas tersebut adalah "Mongolfier gas". Lewat hipotesis itu, dia membangun ruang kotak berukuran 1 x 1 x 1,3 m dari kayu yang tipis. Lalu, sisi atasnya ditutup dengan kain ringan. Di bagian bawah kotak, dia menyulut beberapa kertas. Ternyata, hasil pembakaran itu mengangkat balon perlahan. Hasil percobaan itu membuat mereka semakin bersemangat. Dua bersaudara itu mengumumkan pembuatan proyek besar. Yakni, balon udara raksasa yang menampung beberapa orang. Balon itu berbentuk kain kabung dengan tiga lapisan tipis di dalamnya. Balon tersebut mampu menampung 790 m¸ udara dengan berat 225 kg. 2. Tipe Balon Udara Tipe balon udara dibedakan atas dua macam yaitu:
a. Balon udara yang diisi dengan udara panas Pada jenis balon udara ini terdapat suatu pembakar yang berfungsi untuk memanaskan udara dalam balon, sehingga udara dalam balon menjadi lebih ringan dari udara luar sekitarnya. b. Balon udara yang diisi dengan gas yang ringan Gas yang biasanya digunakan adalah gas hidrogen dan gas helium. Gas hidrogen ringan namun mudah terbakar. Sedangkan gas helium tidak mudah terbakar. 3. Bagian Pada Balon Udara Adapun Bagian – Bagian yang terdapat pada balon udara adalah sebagai berikut:
Balon udara secara garis besarnya mempunyai tiga bagian utama yaitu envelope, burner, dan basket. a.
b. c.
Envelope bentuknya berupa kantong berupa balon tempat udara dipanaskan. Envelope ini biasanya terbuat dari bahan nilon dan diperkuat dengan panel-panel yang di anyam. Karena nilon ini tidak tahan api, maka bagian bawah envelope di lapisi dengan bahan anti api (skirt) seperti PVC. Burner merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan udara di dalam Envelope. Burner di letakan di atas kepala penumpang dekat ke mulut envelope. Basket atau keranjang merupakan tempat penumpang. Basket dibuat dari bahan yang ringan dan lentur.
4. Prinsip Kerja Balon Udara
Prinsip kerja pada balon yang diisi dengan udara panas dan balon yang diisi dengan gas ringan pada dasarnya sama, yaitu dengan membuat udara dalam balon lebih ringan atau memiliki massa jenis yang lebih kecil dari udara luar sekitar balon sehingga balon udara dapat naik (terbang). Sesuai dengan prinsip Archimedes “Gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya”. hal ini se jalan dengan udara sebagai fluida dimana benda dapat terapung pada fluida , jika massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis fluida tersebut. Semua partikel udara di atmosfer ditarik oleh gaya gravitasi ke bawah. Namun tekanan di udara menciptakan gaya ke atas yang bekerja berlawanan dengan gravitasi. Menurut Munson (2003:86) ”arah gaya apung yang merupakan gaya dari fluida terhadap benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan dalam diagram bebas”. Kumpulan udara membangun keseimbangan gaya gravitasi, dimana pada titik ini gravitasi tidak cukup kuat untuk menarik ke bawah sejumlah besar partikel. Tingkat tekanan ini adalah tertinggi pada permukaan bumi dimana udara pada tingkat ini dapat menahan beban di udara diatasnya, jika lebih berat berarti lebih besar gaya gravitasi ke bawah. Tapi gaya apung ini adalah lemah dibandingkan dengan gaya gravitasi, hanya sekuat berat udara yang dipindahkan oleh suatu benda. Jelas, sebagian besar benda padat apa pun akan menjadi
lebih berat daripada udara yang dipindahkan, sehingga gaya apung tidak bergerak sama sekali. Gaya apung hanya dapat memindahkan hal-hal yang lebih ringan daripada udara di sekitarnya. Untuk membuat benda mengapung di udara, maka berat balon dan muatannya harus lebih ringan dari yang ada di udara sekitarnya, yaitu dengan mengisi balon dengan udara yang tidak terlalu padat daripada udara sekitarnya, semisal dengan mengisi balon udara dengan gas hidrogen atau gas helium yang memiliki massa jenis lebih kecil dari udara (Massa jenis helium = 0,1786 Kg/m3, udara=1,29 kg/m3). Karena udara dalam balon memiliki kurang massa per unit volume daripada udara di atmosfer yang membuatnya lebih ringan sehingga gaya apung akan mengangkat balon ke atas. Untuk Balon yang diisi dengan udara panas, prinsip yang digunakan pun sama, jika ingin mengubah kondisi udara di dalam balon, dapat dikurangi kepadatannya, sekaligus menjaga tekanan udara agar tetap sama dengan pemanasan udara secara terus-menerus. Kekuatan tekanan udara pada objek tergantung pada seberapa sering berbenturan dengan partikel-partikel udara objek, serta gaya masing-masing tabrakan. Kita melihat bahwa secara keseluruhan kita dapat meningkatkan tekanan dalam dua car a: 1. Meningkatkan jumlah partikel udara sehingga ada sejumlah besar partikel berdampak atas luas permukaan tertentu. 2. Meningkatkan kecepatan partikel sehingga partikel menghantam daerah lebih sering dan setiap partikel bertabrakan dengan kekuatan yang lebih besar.
Pada balon udara yang diisi dengan udara panas, agar balon udara dapat terbang maka di dalam envelope dipanaskan dengan burner dengan temperatur sekitar 100 oC. Udara panas ini akan terperangkap di dalam envelope. Karena udara panas memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada udara biasa, maka membuatnya lebih ringan sehingga balon udara pun akan bergerak naik di dorong oleh udara yang bertekanan lebih kuat. Untuk mendarat, udara didinginkan dengan cara mengecilkan burner. Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak turun. Untuk mempercepatnya, pilot akan membuka katup parasut (parachute valve) sehingga udara di dalam envelope lebih cepat dingin. Sedangkan pada balon yang berisi gas ringan, terdapat kantung-kantung pasir yang diikatkan ditepian keranjang. Ketika balon udara ingin terbang tinggi, maka kantung-kantung pasir tersebut dibuang di udara, namun ketika balon udara ingin diturunkan maka gas pada balon udara dibuang. Karena balon udara hanya bisa naik dan turun (bergerak secara vertikal) tentu kita berpikir bagaimana cara balon udara berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain (bergerak secara horizontal). Pilot memanfaatkan hembusan angin untuk bergerak secara horizontal. Karena angin bertiup berbeda arahnya pada setiap ketinggian tertentu. Perbedaan arah tiupan angin inilah yang dimanfaatkan oleh pilot untuk mengendalikan balon udara dari satu lokasi ke lokasi yang diinginkan .
5. Manfaat Balon Udara Dalam perkembangannya saat ini balon udara memiliki beberapa fungsi atau manfaat antara lain:
Keperluan militer, biasanya digunakan Espionage ballon yang bertugas sebagai pengintain. Keperluan ilmu pengetahuan, digunakan Weather ballon yang berfungsi untuk mendapatkan informasi tentang: temperatur, kelembaban relatif, tekanan dll. Selain itu juga digunakan untuk riset (penelitian). Keperluan promosi, saat ini banyak perusahaan yang menggunakan balon udara untuk mempromosikan produknya. Keperluan rekreasi dan transportasi.
6. Gaya yang berkerja pada balon udara Adapun gaya – gaya yang bekerja pada balon udara adalah sebagai berikut :
a.
Gaya Apung Balon udara akan melayang diudara apabila besarnya gaya apung sama dengan gaya berat balon udara tersebut. Secara sistematis dapat ditulis : Fb=W gas + WBeban Fb=(mgas+m beban) . g
ρudara . V . g = (ρ gas .V+m beban).g ρudara . V = ρgas .V+m beban
b.
Balon Naik jika Dalam proses menaikkan balon udara, udara di dalam envelope dipanaskan dengan burner dengan temperatur sekitar 100oC sehingga menyebabkan masa jenis balon udara lebih kecil daripada massa jenis udara disekitar balon, sehingga menyebabkan balon tersebut terangkat. Secara sistematis dapat ditulis ρudara . V > ρgas .V+m beban
c.
Balon Turun Untuk mendarat, udara didinginkan dengan cara mengecilkan burner. Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak turun. Hal ini dikarenakan balon lebih besar dari pada masa udara disekitar balon tersebut (udara luar). Secara sistematis dapat ditulis: ρudara . V < ρgas .V+m beban
BAB IV PENUTUP
1. Kesimpulan
Dari yang telah teruraikan dari bab sebelumnya maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: Balon udara merupakan teknologi terbang pertama yang menerapkan konsep fluida statis dengan menggunakan prinsip archimedes, dimana “Gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan
dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya”.
Dalam pembuatan balon udara panas dibutuhkan teori-teori fisika yaitu Hukum Archimedes, Hukum Newton III, dan Teori Kinetik Gas. Berikut ini teori archimedes: a.
Gaya Apung (Balon Melayang)
Balon udara akan melayang diudara apabila besarnya gaya apung sama dengan gaya berat balon udara tersebut. Secara sistematis dapat ditulis : ρudara . V = ρgas .V+mbeban
b.
Balon Naik
Balon udara naik apabila massa jenis balon lebih kecil daripada masa jenis udara diluar balon secara sistematis dapat ditulis ρudara . V > ρgas .V+mbeban
c.
Balon Turun
Balon Udara turun apabila massa jenis balon lebih besar daripada masa jenis udara diluar balon secara sistematis dapat ditulis ρudara . V < ρgas .V+mbeban
Pada balon udara secara garis besar juga mempunyai 3 bagian utama, yaitu envelope, burner, dan basket (kabin penumpang). Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh bahwa yang mempengaruhi balon udara dapat naik adalah massa, volume, dan suhu. Semakin tinggi suhu yang dipanaskan pada balon maka akan semakin rendah pula tekanan udara yang ada pada balon udara dibanding dengan udara sekitar. Semakin besar volume balon maka akan semakin lama pula waktu yang dibutuhkan untuk terbang. Balon dapat naik dikarenakan Fa > w. Jika Fa < w maka bal on tidak akan tetap pada posisi diam, hal ini dikarenakan beban yang lebih besar sehingga gaya angkatnya sulit untuk mengangkat balon udara agar dapat terbang. Balon udara dapat terbang karena terdapat gaya aksi reaksi atau sering ditulis Faksi = Freaksi
2. Saran
Bagi pembaca apabila ingin membuat balon udara yang sederhana sebaiknya menggunakan udara yang dipanaskan dan jangan menggunakan gas hidrogen karena gas ini memiliki sifat mudah terbakar.
