Aplikasi Fisika: Balon Udara

Balon terbang atau balon udara merupakan sejenis pesawat terbang, sebuah balon yang dipompa dengan udara. Balon terbang dapat mengambang di udara karena daya apungnya. Awalnya, udarayang dipompakan itu adalah hidrogen. Karena risiko ledakan, sekarang gas mulia helium digunakan sebagai media penggerak. (Wikipedia.org)

Gambar 1. Balon Udara
(Sumber: workondream.wordpress.com)

Konsep Fisika Balon Udara

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. Udara yang lebih panas didalam balon akan memiliki massa jenis yang lebih ringan dari udara di luar sehingga udara tersebut dapat mengangkat balon karena adanya gaya apung. 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. Balon udara secara garis besarnya mempunyai tiga bagian utama yaitu envelope, burner, dan basket.

Gambar 2. Bagian-bagian Balon Udara
(Sumber: fhannum.wordpress.com)

• 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).
• 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.
• 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.

Prinsip Kerja Balon Udara

Seperti yang telah disebutkan di atas balon udara terbang dengan memanfaatkan perbedaan massa jenis 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 massa 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 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.

Referensi:

http://fisika-sma-xi.blogspot.co.id