Kecepatan terminal adalah istilah untuk kecepatan suatu benda yang dicapai ketika gaya tarik, atau gaya apung, yang mendorong terhadap benda adalah sama dengan gaya gravitasi yang menariknya ke bawah.

Sebuah benda dijatuhkan dari ketinggian awalnya akan mempercepat karena gravitasi. Atmosfer, bagaimanapun, mengerahkan sebuah gaya yang melawan, atau gaya gesekan udara, yang meningkat saat benda bergerak cepat. Setelah beberapa saat, titik dicapai di mana dua gaya yang berlawanan adalah sama, dan setelah ini, kecepatan benda tetap konstan kecuali ada gaya yang lain bertindak di atasnya: kecepatan ini dikenal sebagai kecepatan terminal. Kecepatan akhir tergantung pada berat benda, bentuknya, dan kepadatan atmosfer.

Berat dan massa jenis atmosfer dapat bervariasi dari satu tempat ke tempat. Sementara massa benda, yang dapat didefinisikan sebagai jumlah materi yang dikandungnya, adalah sama di mana pun ia berada, beratnya tergantung pada kekuatan medan gravitasi lokal.

Ini tidak berbeda di bumi dalam skala yang langsung terlihat oleh manusia, namun di tempat-tempat lain seperti Bulan atau Mars itu akan sangat berbeda. Kepadatan atmosfer menurun dengan ketinggian, sehingga hambatan udara lebih besar di dekat tanah daripada di ketinggian yang besar.

Advertisement

Berat dan gaya apung

Jumlah gaya apung yang bekerja pada sebuah benda jatuh tergantung pada kepadatan atmosfer dan bentuk benda. Semakin besar kepadatan atmosfer, ada semakin banyak resistensi gerakan. Jarak gerak vertikal yang pendek, perbedaan kepadatan akan menjadi kecil, dan tidak penting untuk sebagian besar tujuan, tetapi untuk sesuatu yang jatuh dari atas atmosfer ada perbedaan besar, yang mempersulit perhitungan kecepatan terminal.

Gaya apung juga sangat tergantung pada bentuk benda yang jatuh. Jika sepotong bahan berat, seperti timah, dibuat menjadi bentuk seperti peluru dan jatuh, titik bawah, dari ketinggian, ia akan mengalami relatif sedikit hambatan, dan akan mencapai kecepatan terminal yang tinggi. Jika bagian yang sama timbal dibuat menjadi disk tipis, dan jatuh sehingga bagian datar relatif terhadap permukaan bumi, maka akan mengalami hambatan udara yang jauh lebih besar, dan akan mencapai kecepatan terminal jauh lebih rendah dalam waktu yang sedikit.

penerjun
Penerjun bebas meningkatkan hambatan udara dengan menyebarkan keluar tubuh mereka.

Jumlah gaya ke bawah pada benda jatuh tergantung pada berat benda, yang merupakan interaksi massa benda dengan gaya gravitasi. Semakin besar massa, akan semakin besar gaya, dan, oleh karena itu, semakin besar kecepatan terminal. Jika percobaan di atas dilakukan dengan menggunakan bahan ringan, seperti aluminium, kecepatan terminal untuk kedua bentuk akan berkurang dari bentuk utama. Hal ini penting untuk memahami, bahwa percepatan gravitasi adalah sama untuk semua benda; itu adalah faktor hambatan yang menyebabkan variasi dengan berat benda dan bentuk. Jika percobaan dengan bentuk timah dan aluminium yang berbeda dilakukan dalam ruang hampa, semua benda akan mempercepat pada tingkat yang sama, terlepas dari berat badan atau bentuk, karena faktor hambatan karena udara telah dieliminasi.

Perhitungan

Menentukan kecepatan terminal untuk sebuah benda jatuh dari ketinggian tertentu dapat menjadi rumit. Beberapa faktor, seperti massa dan percepatan gravitasi, yang mudah, tetapi juga perlu untuk mengetahui koefisien hambatan, nilai yang sangat bergantung pada bentuk benda. Bagi banyak benda, koefisien hambatan ditentukan oleh eksperimen, seperti perhitungan akan sangat sulit untuk bentuk kompleks. Karena kepadatan atmosfer bervariasi sesuai ketinggian, variasi ini juga perlu diperhitungkan, kecuali jarak jatuh cukup pendek.

Contoh

Sebuah hujan memiliki kecepatan terminal sekitar 17 mph (27 kph). Sebaliknya, hujan es batu yang besar bisa mencapai 42 mph (68km / jam), yang cukup untuk menyebabkan cedera. Sebuah peluru ditembakan mengarah langsung ke udara akan, jatuh kembali ke tanah, mencapai sekitar 152 mph (245 kph).

Seorang penerjun bebas, menghadap tanah dengan kaki terbuka untuk memaksimalkan hambatan udara, biasanya akan memiliki kecepatan terminal sekitar 124 mph (200 km / jam). Untuk benda yang jatuh ke Bumi dari luar atmosfer, misalnya meteorit, kecepatan terminal mungkin kurang dari kecepatan relatif awal untuk Bumi. Dalam kasus ini, benda melambat menuju kecepatan terminal.

Pengertian Kecepatan terminal
Advertisement
Tagged on:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *