The sonic boom problem - Katerina Kaouri

Translator: Wieka Barathayomi Reviewer: Hafizh Alfarisi

Manusia sejak lama tertarik pada kecepatan.

Humans have been fascinated with speed for ages.

The history of human progress is one of ever-increasing velocity,

Sejarah kemajuan manusia merupakan salah satu percepatan yang kian memelesat

and one of the most important achievements in this historical race

dan salah satu pencapaian terpenting dalam percepatan historisnya

was the breaking of the sound barrier.

adalah memecahkan hambatan suara.

Tidak lama setelah kesuksesan penerbangan pesawat pertama,

Not long after the first successful airplane flights,

pilots were eager to push their planes to go faster and faster.

para pilot ingin menerbangkan pesawatnya dengan lebih cepat lagi.

But as they did so, increased turbulence

Namun, begitu melakukannya, peningkatan turbulensi

and large forces on the plane prevented them from accelerating further.

dan dorongan besar pesawat mencegah pilot untuk menambah kecepatan lagi.

Some tried to circumvent the problem through risky dives,

Sebagian pilot mencoba mengatasinya dengan menukik tajam,

often with tragic results.

sering kali berakhir tragis.

Pada 1947, peningkatan desain

Finally, in 1947, design improvements,

such as a movable horizontal stabilizer, the all-moving tail,

seperti stabilisator horizontal bergerak atau bidang ekor bergerak

memungkinkan pilot militer Amerika bernama Chuck Yeager

allowed an American military pilot named Chuck Yeager

to fly the Bell X-1 aircraft at 1127 km/h,

menerbangkan pesawat Bell X-1

pada kecepatan 1.127 km/jam.

becoming the first person to break the sound barrier

Dia pun menjadi orang pertama yang melampaui hambatan suara

and travel faster than the speed of sound.

dan terbang lebih cepat dari kecepatan suara.

The Bell X-1 was the first of many supersonic aircraft to follow,

Bell X-1 adalah salah satu pesawat supersonik pertama

with later designs reaching speeds over Mach 3.

yang rancangan setelahnya mencapai kecepatan lebih dari Mach 3.

Aircraft traveling at supersonic speed create a shock wave

Pesawat berkecepatan supersonik menghasilkan gelombang kejut

with a thunder-like noise known as a sonic boom,

dengan suara seperti guntur yang dikenal sebagai dentuman sonik.

which can cause distress to people and animals below

Dentuman ini bisa mengusik manusia dan hewan di bawahnya

atau bahkan merusak bangunan.

or even damage buildings.

Karena itu, ilmuwan di seluruh dunia telah lama meneliti dentuman sonik,

For this reason,

scientists around the world have been looking at sonic booms,

trying to predict their path in the atmosphere,

memprediksi jalur dentumannya di atmosfer,

where they will land, and how loud they will be.

di mana tempatnya mendarat, dan seberapa bisingnya dentuman.

Untuk lebih memahami cara ilmuwan meneliti dentuman sonik,

To better understand how scientists study sonic booms,

let's start with some basics of sound.

kita mulai dari dasar-dasar suara.

Bayangkan kau melempar kerikil ke kolam yang tenang.

Imagine throwing a small stone in a still pond.

What do you see?

Apa yang kau lihat?

Kerikil menimbulkan riak yang merambat di permukaan air

The stone causes waves to travel in the water

at the same speed in every direction.

dengan kecepatan yang sama ke segala arah.

These circles that keep growing in radius are called wave fronts.

Lingkaran yang terus meluas dalam radius disebut muka gelombang.

Similarly, even though we cannot see it,

Meskipun kita tak dapat melihatnya, sumber suara statis, seperti stereo rumah,

a stationary sound source, like a home stereo,

creates sound waves traveling outward.

menghasilkan gelombang suara yang merambat ke luar.

Kecepatan gelombangnya bergantung pada faktor

The speed of the waves depends on factors

like the altitude and temperature of the air they move through.

seperti ketinggian dan suhu udara yang dilewatinya.

Di permukaan laut, suara merambat pada kecepatan sekitar 1.225 km/jam.

At sea level, sound travels at about 1225 km/h.

Alih-alih dalam bentuk lingkaran pada permukaan dua dimensi,

But instead of circles on a two-dimensional surface,

the wave fronts are now concentric spheres,

muka gelombangnya kini berupa bola konsentris

with the sound traveling along rays perpendicular to these waves.

dengan suara yang merambat tegak lurus terhadap gelombang.

Now imagine a moving sound source, such as a train whistle.

Bayangkan sumber suara yang bergerak, seperti peluit kereta api.

Karena sumber suara terus menuju ke arah tertentu,

As the source keeps moving in a certain direction,

rentetan gelombang di depannya akan berkumpul lebih rapat.

the successive waves in front of it will become bunched closer together.

This greater wave frequency is the cause of the famous Doppler effect,

Frekuensi gelombang yang lebih besar ini adalah penyebab efek Doppler,

where approaching objects sound higher pitched.

yang berarti objek yang mendekat berbunyi lebih kencang.

But as long as the source is moving slower than the sound waves themselves,

Namun, selama sumbernya bergerak lebih lambat dari gelombang suaranya,

they will remain nested within each other.

gelombang suaranya tetap saling bertumpuk.

It's when an object goes supersonic, moving faster than the sound it makes,

Saat objek menjadi supersonik, melaju lebih cepat dari suaranya sendiri,

that the picture changes dramatically.

gambarannya berubah drastis.

As it overtakes sound waves it has emitted,

Saat objek melampaui gelombang suara yang dipancarkannya,

selagi menghasilkan gelombang baru dari posisi saat ini,

while generating new ones from its current position,

the waves are forced together, forming a Mach cone.

semua gelombangnya didorong merapat hingga membentuk kerucut Mach.

No sound is heard as it approaches an observer

Tak ada suara yang terdengar saat objek ini mendekati pengamat

because the object is traveling faster than the sound it produces.

karena objek ini melaju lebih cepat daripada suara yang dihasilkannya.

Baru setelah objek lewat, pengamat akan mendengar dentuman sonik.

Only after the object has passed will the observer hear the sonic boom.

Where the Mach cone meets the ground, it forms a hyperbola,

Kerucut Mach yang menyentuh tanah membentuk hiperbola

dan meninggalkan jejak berupa “karpet dentuman” saat objek maju.

leaving a trail known as the boom carpet as it travels forward.

This makes it possible to determine the area affected by a sonic boom.

Peristiwa ini memungkinkan penentuan area yang terdampak dentuman sonik.

Lalu, bagaimana cara mengetahui kekuatan dentuman sonik?

What about figuring out how strong a sonic boom will be?

This involves solving the famous Navier-Stokes equations

Caranya termasuk menggunakan persamaan Navier-Stokes

to find the variation of pressure in the air

untuk menemukan variasi tekanan di udara

akibat pesawat supersonik yang terbang melewatinya.

due to the supersonic aircraft flying through it.

Hal ini menghasilkan tekanan khas yang dikenal sebagai gelombang N.

This results in the pressure signature known as the N-wave.

What does this shape mean?

Apa arti bentuk ini?

Well, the sonic boom occurs when there is a sudden change in pressure,

Dentuman sonik muncul jika ada perubahan tekanan secara tiba-tiba

and the N-wave involves two booms:

dan gelombang N melibatkan dua dentuman.

one for the initial pressure rise at the aircraft's nose,

Pertama, saat tekanan awal naik di moncong pesawat.

and another for when the tail passes,

Kedua, saat ekornya ikut bergerak dan tekanan pun seketika kembali normal.

and the pressure suddenly returns to normal.

Hal ini menyebabkan dentuman ganda

This causes a double boom,

yang biasanya terdengar sebagai dentuman tunggal oleh telinga manusia.

but it is usually heard as a single boom by human ears.

In practice, computer models using these principles

Dalam praktiknya, model komputer yang menggunakan prinsip-prinsip ini

can often predict the location and intensity of sonic booms

sering kali dapat memprediksi lokasi dan intensitas dentuman sonik

dalam kondisi atmosfer dan lintasan penerbangan tertentu.

for given atmospheric conditions and flight trajectories,

and there is ongoing research to mitigate their effects.

Penelitian pun berlanjut mencari cara menekan efek dentuman.

In the meantime, supersonic flight over land remains prohibited.

Sementara ini, penerbangan supersonik di atas daratan masih dilarang.

So, are sonic booms a recent creation?

Jadi, apa dentuman sonik itu penemuan baru?

Not exactly.

Tidak juga.

Jika kita mencari cara meredam dentuman sonik,

While we try to find ways to silence them,

a few other animals have been using sonic booms to their advantage.

beberapa hewan justru telah memanfaatkan dentuman sonik.

The gigantic Diplodocus may have been capable of cracking its tail

Diplodocus raksasa mungkin mampu melecutkan ekornya

faster than sound, at over 1200 km/h, possibly to deter predators.

melebihi kecepatan suara, 1.200 km/jam, dengan tujuan mengusir predator.

Some types of shrimp can also create a similar shock wave underwater,

Beberapa jenis udang juga dapat membuat gelombang kejut serupa di bawah air.

stunning or even killing pray at a distance

Mereka bisa mengagetkan atau bahkan membunuh mangsa dari kejauhan

hanya dengan menjentikkan capit besarnya.

with just a snap of their oversized claw.

So while we humans have made great progress

Jadi, saat manusia telah membuat kemajuan besar dalam hal kecepatan,

in our relentless pursuit of speed,

it turns out that nature was there first.

ternyata alam lebih dahulu mencapainya.