Kalkulator Kecepatan Terminal

Kalkulator Kecepatan Terminal menemukan kecepatan maksimum tetap yang dicapai benda yang jatuh setelah hambatan udara menyeimbangkan gravitasi — hanya menggunakan massa, koefisien hambatan, dan luas penampang. Pilih penerjun payung, tetesan hujan, kucing, bola bowling, atau bulu, atau masukkan objek Anda sendiri, pilih medium (udara, air, atau madu), dan alat ini menghitung kecepatan terminal dari \(v_t = \sqrt{2mg / (\rho A C_d)}\), lalu menunjukkan tepat berapa lama dan seberapa jauh benda harus jatuh untuk benar-benar mencapainya.

Apa Itu Kecepatan Terminal?

Kecepatan terminal adalah kecepatan konstan yang akhirnya dicapai benda yang jatuh ketika gaya hambatan ke atas dari fluida di sekitarnya menjadi cukup besar untuk tepat membatalkan gaya gravitasi ke bawah. Dengan gaya resultan nol, akselerasi berhenti (hukum pertama Newton) dan benda terus jatuh pada kecepatan maksimum tetap itu. Apa pun yang dijatuhkan di udara — penerjun payung, batu es hujan es, daun — menuju kecepatan terminalnya sendiri, ditentukan oleh seberapa berat benda itu dibandingkan seberapa besar hambatan yang dihasilkan bentuk dan ukurannya.

Dalam ruang hampa tidak ada fluida dan karenanya tidak ada hambatan, sehingga tidak ada kecepatan terminal: bulu dan palu jatuh bersama, persis seperti yang ditunjukkan astronot David Scott di Bulan selama Apollo 15.

Rumus Kecepatan Terminal

Kecepatan terminal diperoleh dengan menyamakan gaya hambatan dengan berat. Gaya hambatan kuadratik adalah \(F_d = \tfrac{1}{2}\rho v^2 A C_d\); menyamakan \(F_d = mg\) dan menyelesaikan untuk \(v\) memberikan:

di mana:

• \(v_t\) — kecepatan terminal (meter per detik)
• \(m\) — massa objek (kilogram)
• \(g\) — percepatan gravitasi, \(9.80665\ \text{m/s}^2\) di Bumi
• \(\rho\) — massa jenis fluida (sekitar \(1.225\ \text{kg/m}^3\) untuk udara setinggi laut)
• \(A\) — luas penampang yang menghadap aliran (meter persegi)
• \(C_d\) — koefisien hambatan, bilangan tak berdimensi yang bergantung pada bentuk (≈0,5 untuk bola, ≈1,0–1,3 untuk pelat datar atau penerjun payung terbuka)

Berapa Lama untuk Mencapai Kecepatan Terminal?

Benda yang dijatuhkan dari diam tidak mencapai kecepatan terminal seketika — benda mendekatinya dengan mulus mengikuti kurva tangen hiperbolik dan, secara ketat, tidak pernah benar-benar menyentuh 100%:

Waktu karakteristik \(\tau = v_t/g\) memberi tahu seberapa cepat pendekatan terjadi. Dalam praktik, fisikawan mengatakan benda telah "mencapai kecepatan terminal" begitu nilainya berada dalam satu atau dua persen dari nilai itu. Kalkulator ini melaporkan waktu tepat dan jarak jatuh untuk mencapai 95% dan 99% kecepatan terminal objek Anda, menggunakan \(t_f = \tau\,\operatorname{arctanh}(f)\) dan \(x_f = \tfrac{v_t^2}{2g}\ln\!\big(1/(1-f^2)\big)\). Penerjun payung posisi perut ke bumi, misalnya, membutuhkan kira-kira 10 detik dan sekitar 450 meter jatuh untuk mencapai 95%.

Kecepatan Terminal Objek Umum (di Udara)

Apa yang Memengaruhi Kecepatan Terminal?

Cara Menggunakan Kalkulator Ini

1. Pilih objek: Pilih preset seperti penerjun payung, tetesan hujan, atau bola bowling, atau pilih "Objek Kustom" untuk memasukkan nilai Anda sendiri.
2. Masukkan massa, hambatan, dan luas: Untuk objek kustom, ketik massanya, koefisien hambatan, dan luas penampang, lalu pilih satuan (kg/g/lb dan m²/cm²/ft²).
3. Pilih medium: Pilih udara setinggi laut, udara tipis di ketinggian tinggi, air, atau madu — ini menentukan massa jenis fluida.
4. Klik Hitung: Alat menerapkan \(v_t = \sqrt{2mg / (\rho A C_d)}\) dan menampilkan hasilnya seketika.
5. Jelajahi hasilnya: Baca kecepatan terminal dalam m/s, km/h, mph, dan Mach, tonton animasi jatuh dan kurva pendekatan tanh, lihat berapa lama dan seberapa jauh untuk mencapai kecepatan terminal, serta ikuti perhitungan langkah demi langkah.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa itu kecepatan terminal?

Kecepatan terminal adalah kecepatan maksimum konstan yang dicapai benda yang jatuh ketika gaya hambatan ke atas dari udara (atau fluida lain) tepat menyeimbangkan tarikan gravitasi ke bawah. Pada titik itu gaya resultan nol, sehingga benda berhenti berakselerasi. Untuk penerjun payung posisi perut ke bumi, nilainya kira-kira 190 km/h.

Bagaimana cara menghitung kecepatan terminal?

Kecepatan terminal sama dengan akar kuadrat dari (2 × massa × gravitasi, dibagi hasil kali massa jenis fluida, luas penampang, dan koefisien hambatan): \(v_t = \sqrt{2mg / (\rho A C_d)}\). Gravitasi adalah \(9.81\ \text{m/s}^2\) dan massa jenis udara setinggi laut sekitar \(1.225\ \text{kg/m}^3\). Benda yang lebih berat atau lebih padat jatuh lebih cepat; yang lebih besar atau lebih berhambatan jatuh lebih lambat.

Apakah benda yang lebih berat mencapai kecepatan terminal yang lebih tinggi?

Ya. Kecepatan terminal tumbuh seiring akar kuadrat massa, sehingga untuk bentuk yang sama benda yang lebih berat jatuh lebih cepat. Ini berbeda dari ruang hampa, di mana setiap benda berakselerasi dengan laju yang sama. Dengan hambatan udara, bola bowling mencapai kecepatan terminal jauh lebih tinggi daripada bola pantai seukuran.

Berapa lama untuk mencapai kecepatan terminal?

Benda yang dijatuhkan dari diam mendekati kecepatan terminal mengikuti kurva tanh dan tidak pernah benar-benar mencapai 100%. Biasanya mencapai sekitar 95% dalam beberapa detik. Penerjun payung manusia mencapai kira-kira 95% setelah sekitar 10 detik dan 450 meter jatuh. Kalkulator ini melaporkan waktu dan jarak tepat untuk mencapai 95% dan 99% bagi objek Anda.

Berapa kecepatan terminal manusia?

Penerjun payung yang jatuh posisi perut ke bumi memiliki kecepatan terminal sekitar 53 m/s — kira-kira 190 km/h atau 120 mph. Dalam dive kepala ke bawah, dengan luas depan jauh lebih kecil, nilainya bisa naik hingga sekitar 90 m/s atau lebih. Wingsuit menukar kecepatan vertikal dengan penurunan lebih lambat seperti meluncur.

Mengapa bulu dan palu jatuh dengan laju yang sama di Bulan?

Kecepatan terminal hanya ada ketika ada fluida yang menimbulkan hambatan. Di Bulan tanpa udara tidak ada hambatan udara dan tidak ada kecepatan terminal, sehingga setiap benda berakselerasi bersama — seperti yang ditunjukkan demonstrasi bulu-dan-palu Apollo 15. Di Bumi, luas besar dan massa kecil bulu memberinya kecepatan terminal sangat rendah, sehingga bulu melayang perlahan.

Sumber Daya Tambahan

• Kecepatan Terminal - Wikipedia
• Koefisien Hambatan - Wikipedia