Nama : Martina Lydia Lieda

Kelas : XI A1

Balon Udara

Sejarah Balon Udara

Pada tahun 1709 di Lisbon, Bartolomeu de Gusmão 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.

Pada 21 Nopember 1783, penerbangan perdana balon

Montgolfier yang diawaki oleh Jean-François Pilâtre de Rozier, François Laurent dan

Marquis d'Arlandes berkebangsaan Perancis berhasil terbang di atas Paris. Mereka

membakar wol dan jerami agar balon tetap mengangkasa. Dan balon tersebut dapat

terbang sejauh 5,5 mil (± 9 kilometer) dalam waktu 23 menit.

Tahun 1911–1912, V.F. Hess ahli fisika Austria, memberanikan diri membuat balon

yang mampu terbang pada ketinggian 5 kilometer ( ± 3 mil). Pada 27 Mei 1931,

Auguste Piccard dan Paul Kipfer membuat balon dengan desain sendiri yang diberi

tekanan pada kabin agar dapat terbang. Jean-Felix Piccard, saudara yang kembar

Auguste mencoba balon plastik dari rangkaian Polyethylene Skyhook yang digunakan

Angkatan Udara AS untuk mengumpulkan data di atas lapisan atmospir.

Pada 5 April 1961, Malcom Ross dan Victor Prather berhasil

menerbangkan balon udara sampai Ketinggian 34.668 meter yang

lepas landas dari geladak Kapal Induk USS Antietam di Teluk

Meksiko, Ini merupakan rekor tertinggi untuk ketinggian terbang

balon udara berawak.

Pada Oktober 1972, telah diluncurkan Balon Winzen yaitu Balon

Udara berbentuk kubus tanpa awak dengan volume 1,25 juta M3 di

Chico, California, AS., dan berhasil terbang sampai ketinggian

51,8 kilometer yang merupakan rekor terbang tertinggi yang

dicapai balon udara.

Dulu balon udara terbuat dari kertas atau sutra berminyak, kemudian berkembang.

Namun, yang paling fenomenal adalah penemuan karet sebagai bahan baku pembuatan

balon. Bahkan, dengan bahan karet saja tak cukup, lantas ditemukan balon dengan

menggunakan lapisan tekstil.

Balon udara itu mengembang karena diisi udara panas. Ada pula yang menggunakan

gas batu bara atau hidrogen. Dengan begitu balon akan melayang bebas di udara. Untuk

menaikkan atau menurunkan balon dapat dilakukan dengan menambah atau mengurangi

gas yang mengisi ruang balon.

Bagian-bagian Balon Udara

1. Kantung Udara Kantung Balon Udara berisi udara/gas ringan (seperti Gas

Hidrogen) yang berfungsi mengangkat Balon Udara dari landasannya

2. Kabin Penumpang (Basket) Kabin penumpang yang terletak di bawah kantung

udara merupakan tempat awak mengendalikan balon udara atau penumpang yang

menikmati penerbangan balon udara

3. Pengatur tekanan udara Pengatur tekanan udara merupakan bagian balon udara

yang mengatur tekanan dalam kantung udara agar balon dapat terbang dengan

ketinggian yang diharapkan.

Manfaat Balon Udara

1. Keperluan Militer

Espionage balloon (Balon spionase) adalah suatu pengembangan dari balon udara

yang digunakan militer pada Perang Dunia I untuk tugas pengintaian.

2. Keperluan Ilmu Pengetahuan

a. Cuaca

Balon cuaca (Weather Balloon) merupakan pengembangan balon udara yang

bertujuan mendapatkan informasi tentang: temperatur, kelembaban relatif,

tekanan, kecepatan angin dan arah angin. Untuk mengukur temperatur,

kelembaban relatif digunakan alat radiosonde, disamping itu alat ini juga dapat

digunakan untuk menentukan konsentrasi ozon.

b. Penelitian (Riset)

Research balloon (Balon riset) merupakan pengembangan balon udara untuk

membantu penelitian dan penggunaannya tidaklah hanya digunakan dipermukaan

bumi, tetapi juga sampai riset di atas lapisan atmospir dan planet lain (mis

Venus).

4. Keperluan Wisata

Persamaan dan Rumus yang Berlaku pada Balon Udara

1. Hukum Archimedes

Balon udara naik atau turun sesungguhnya mengikuti hukum Archimedes. Persisnya

begini: gaya apung yang diterima oleh suatu benda yang melayang di suatu fluida

sama dengan berat fluida yang dipindahkannya.

Fa = ρƒ . Vbƒ . g Dengan ρƒ adalah massa jenis udara

Prinsip ini juga menjelaskan fenomena tentang kapal baja yang bobotnya begitu

berat, namun mampu mengapung di laut. Jika makin banyak orang yang naik ke

kapal maka kapal akan semakin terbenam dalam air. Kapal itu juga memindahkan

semakin banyak air sampai berat air yang dipindahkan sama dengan berat kapal

termasuk isinya.

Balon menggunakan prinsip yang sama. Hanya saja, karena kita menginginkan balon

naik ke udara dan melayang pada ketinggian tertentu, maka yang dilakukan adalah

mengisi balon sehingga berat udara yang dipindahkan lebih berat dari berat balon.

Hingga kemudian mencapai titik ketinggian yang diinginkan.

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).

Bagaimana cara kerja sebuah balon?

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).

pV = nRT

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.

Gaya dan tekanan pada balon

Bila balon diisi dengan air, maka distribusi tekanannya dapat dihitung dan hasilnya

dapat disimak. Di mulut balon, tekanannya akan sama dengan tekanan udara luar.

Semakin ke dalam balon, semakin besar tekanannya. Harap diingat, tekanan dan

gaya adalah besaran vektor sehingga selain mempunyai nilai juga mempunyai arah.

Ingat pula, tekanan adalah gaya per satuan luas.

Jika diperhatikan, ternyata ada tekanan dan berarti ada gaya yang arahnya ke bawah,

yang artinya justru menarik balon ke bawah. Namun, gaya ini ditiadakan oleh

setengah dari separuh bagian atas balon. Dengan kata lain, hanya seperempat bagian

teratas balon sajalah yang bertanggung jawab atas daya angkat balon.

Mengapa tidak dibuang saja separuh bagian bawah balon?

Kalau kita buang separuh bagian bawah balon, maka pada daerah ekuator balon yang

kini menjadi bagian terbawah balon tekanannya sama dengan tekanan atmosfer. Jadi,

perbedaan antara tekanan balon dan tekanan atmosfernya adalah nol. Perbedaan

tekanan akan bertambah semakin ke atas dari mulut balon dan kita menginginkan

perbedaan yang besar di separuh bagian atas balon agar daya angkatnya besar.

2. Hukum III Newton

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.