Introduction.
Pernahkan terpikirkan akan sesuatu benda yang jatuh kebawah? Sudah pasti
pernah kan? Lalu, bayangkan sebuah benda itu jatuh dengan kecepatan tertentu.
Semakin kebawah, semakin cepat. Lalu bayangkan seberapa cepat benda itu
sekarang. Apakah masih bisa bertambah cepat, atau kecepatannya menjadi tetap
karena sudah tidak bisa bertambah cepat? Imajinasi terkadang bisa menjadi
kekuatan yang menyeramkan karena bisa membuat hal yang rumit jadi mudah, tetapi
juga bisa membuat hal mudah jadi rumit. Lalu apakah yang sebenarnya terjadi
pada sebuah benda yang “jatuh”?
Konsep Kecepatan dan Percepatan.
Kita mulai dari sesuatu yang paling dasar untuk memahami Terminal
Velocity yaitu dengan memahami apa itu kecepatan. Dalam fisika klasik
sebenarnya sudah sangat jelas bahwa kecepatan adalah jarak yang bisa ditempuh
oleh sebuah benda yang bergerak tiap satuan waktu. Sedangkan percepatan
memiliki arti besar perubahan kecepatan dalam satu satuan waktu.
Kita tidak akan membahas terlalu jauh mengenai kecepatan dan percepatan.
Disini sudah ada artikel yang membahas hal itu walaupun tidak sampai
detail. Silahkan kunjungin link ini.
Atau, jika tidak keberatan bisa tanya sama mbah gugel mengenai
kedua hal itu.
Oke lanjut...
Apakah kecepatan mempunyai batasan? Jawabannya aalah iya. Bahkan di
ruang hampa sekalipun kecepatan memiliki batasan. Sebuah materi atau partikel
yang bergerak akan memiliki batasan dalam geraknya.
Agar topiknya tidak terlalu melebar, kita batasi pada gerak jatuh bebas
di bumi. Karena akan menjadi sangat tidak relevan untuk membahas hal itu pada pembahasan
mengenai Terminal Velocity.
Gerak Jatuh Bebas
Nah, disini kita akan mendapatkan sesuatu yang benar-benar menarik.
Kebanyakan orang menghitung nilai dari gerak jatuh bebas tanpa
memperhitungkan gaya lain yang mungkin bekerja pada benda tersebut.
Jika nilai t (waktu) diperbesar hingga pada titik tak hingga,
pertanyaannya apakah nilai dari kecepatan pada gerak jatuh bebas akan bernilai
tak berhingga juga? Tentu saja tidak...
Jika itu di sebuah ruang yang tidak hampa, maka batasannya adalah terminal
velocity. Sedangkan jika di ruang hampa, batas dari sebuah kecepatan benda
bergerak adalah kecepatan cahaya. Lalu, apa sebenarnya terminal velocity
itu?
Terminal Velocity
Terminal velocity biasa diterjemahkan sebagai maximum falling speed. Sebuah
istilah yang menggambarkan bahwa pada ruang yang tidak hampa sebuah benda jatuh
akan mencapai sebuah kecepatan maksimum dan tidak bisa bertambah lagi.
Secara umum, persamaan gerak jatuh bebas hanya mengakomodasi kondisi sangat
terbatas.
Padahal, kondisi sebenarnya tidak sesederhana itu. Bayangkan sebuah apel
jatuh dari pohon. Ketika apel itu jatuh, dia akan melewati udara yang ada di “rute”
dimana apel itu bergerak. Dengan demikian ada semacam hambatan yang disebabkan
oleh partikel udara yang dilewati oleh apel. Nah, Hambatan ini disebut dengan Drag
Force. Secara definisi, Drag Force bisa diartikan sebagai Gaya
resistansi yang yang disebabkan oleh gerak suatu benda yang melalui sebuah
fluida. Maka hal yang sebenarnya terjadi adalah sebagai berikut.
Nah, jika melihat penjelasan sebelumnya, bisa dikatakan ada dua gaya
yang bekerja pada sistem. Pertama gaya berat, dan yang kedua adalah gaya hambat
fluida.
Sekarang, kapan nilai percepatan sama dengan nol? Hanya ada dua
kemungkinan yaitu benda diam atau bergerak beraturan. Menurut newton, adanya resultan
gaya yang bekerja pada sebuah sistem akan menyebabkan percepatan. Nah jika
resultan gaya yang bekerja pada sebuah sistem bernilai nol, maka benda akan
berada pada kondisi stabil. Dengan kata lain, sebuah benda yang jatuh bebas kecepatannya
akan terus bertambah sampai benda itu dalam kondisi stabil (tidak bertambah
cepat lagi). Benda itu melakukan gerak lurus beraturan (karena percepatannya bernilai
nol).
Kapan sebuah terminal velocity tercapai?
Saat W = Fd.
Atau saat nilai berat benda sama dengan gaya gesek fluida.
Jadi, misalkan ada sebuah benda berbentuk bola akan mencapai terminal
velocity setelah 5 detik dijatuhkan.
Kondisi pertama. Benda itu dijatuhkan dari atas tebing. Dari atas tebing,
benda itu butuh 6 detik untuk sampai ke dasarnya.
Kondisi kedua. Di posisi yang sama, dan menggunakan benda yang sama pula
benda tersebut dijatuhkan dari atas pesawat. Waktu yang diperlukan untuk jatuh
dari pesawat sampai ke dasar adalah 30 detik.
Maka, baik kondisi pertama maupun kondisi kedua benda akan memiliki kecepatan
yang sama saat menabrak dasar.
Hal yang menarik adalah ketika seseorang bermain skydiving. Ia
menggunakan parasut untuk memperlambat geraknya di udara. Kenapa dia bisa
melambat? Karena terminal velocity saat dia belum menggunakan parasut
dan setelah menggunakan parasut berbeda. Parasut yang telah dibuka memberikan drag
force lebih besar dibandingkan dengan saat terlipat dalam tas. Itulah sebabnya
gerakan jatuh para pemain skydiving menjadi lebih lambat.
Oh iya, berapa besar drag force?
Kira-kira begitulah keadaannya.
Yah, dalam setiap kejadian fisis, pasti ada banyak yang mempengaruhi.
Semakin detail perincian mengenai hal yang mempengaruhi hal tersebut, maka akan
semakin akurat hasilnya.
BTW, thanks udah mampir.
Seperti biasa, ada kritik, saran atau perbaikan silahkan ditulis di
kolom komentar atau kirimkan ke email.
