Mekanika
Kecepatan terminal
Perhatikan kecepatan mendatar jauh sebelum mendarat, dan percepatan (a) mendekati 0 saat hambatan udara menyamai gravitasi.
Kecepatan terminal — simulasi Mekanika interaktif. Perhatikan kecepatan mendatar jauh sebelum mendarat, dan percepatan (a) mendekati 0 saat hambatan udara menyamai gravitasi. Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.
Kecepatan terminal
Saat sebuah objek yang jatuh berakselerasi, hambatan udara bertambah hingga menyeimbangkan berat. Percepatan jatuh menuju nol dan kecepatan menjadi stabil.
Sebelum mencapai kecepatan terminal, berat melebihi resistansi dan objek berakselerasi. Saat kecepatan meningkat, resistansi bertambah hingga gaya neto menjadi nol. Kemudian objek jatuh pada kecepatan terminal yang hampir konstan.
- F_net = mg − F_drag
- Pada kecepatan terminal: a → 0
Singkat investigasi
Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab
Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.
Pertanyaan mengemudi
... akan menjadi lebih tinggi, lebih rendah, atau sama dibandingkan saat hambatannya lebih kecil?
Prediksi untuk ditimbang
- Hambatan udara yang lebih besar menghasilkan kecepatan terminal yang lebih tinggi
- Kecepatan terminal tetap sama terlepas dari hambatan udara
- Hambatan udara yang lebih besar menghasilkan kecepatan terminal yang lebih rendah
Peran variabel
Apa yang Anda tetapkan:
- Massa (kg)
- Hambatan Udara
Apa yang Anda ukur:
- Kecepatan Terminal (m/s)
- KE di Kecepatan Terminal (J)
Bagaimana penyelidikannya berjalan
- Buka preset Kecepatan Terminal. Penerjun payung (bola) mulai dari dekat bagian atas tempat kejadian dan jatuh di bawah gravitasi sementara hambatan udara bekerja padanya.
- Pastikan probe kecepatan terpasang pada penerjun payung, lalu periksa massanya dan nilai hambatan udara (frictionAir) di Panel properti.
- Untuk setiap baris di bawah, atur massa penerjun payung dan hambatan udara di Panel properti agar sesuai, jalankan simulasi hingga pembacaan kecepatan probe berhenti berubah (akan mendekati nilai tetap sebelum penerjun payung mencapai lantai), dan catat kecepatan tetap tersebut.
Persamaan yang mengatur
Hukum Kedua Newton pada Kesetimbangan — F = m·a
Gaya total sama dengan massa dikalikan percepatan. Ketika kecepatan penerjun payung bertambah, gaya hambat ke atas bertambah hingga ia benar-benar menyeimbangkan tarikan gravitasi ke bawah — gaya total (dan percepatan) turun ke nol, dan kecepatan berhenti berubah. Kecepatan tetap itu adalah kecepatan terminal yang Anda ukur.
Energi Kinetik — KE = ½·m·v²
... inilah energi kinetik yang mereka bawa selama sisa jatuhnya — energi yang terus-menerus diambil oleh hambatan udara sebagai panas, menjaga kecepatan tetap konstan.
Apa yang diminta lembar kerja yang dapat dicetak agar dikerjakan siswa
- Untuk setiap baris, kalikan kelajuan terminal yang Anda ukur dengan nilai hambatan udara lalu dengan 60. Anda seharusnya mendekati 9,8 × (1 − hambatan udara), bukan tepat 9,8. Mengapa? Simulasi menerapkan hambatan sekali per bingkai, bukan secara kontinu, dan itu tepat menghabiskan satu faktor (1 − hambatan udara). Apa yang tetap dikatakan keseimbangan itu tentang gaya-gaya begitu penerjun berhenti bertambah cepat?
- Setiap baris menggunakan massa yang sama. Apakah massa muncul di mana pun dalam hubungan yang Anda temukan di pertanyaan sebelumnya? Berdasarkan data Anda, apakah penerjun payung yang lebih berat mencapai kecepatan terminal yang berbeda dengan penerjun payung yang lebih ringan dalam simulasi ini?
Di mana hal ini muncul di luar lab
- Hambatan udara nyata bertambah seiring dengan kuadrat kecepatan, tidak langsung dengan kecepatan, dan kekuatannya bergantung pada luas penampang dan massa benda. Prediksikan bagaimana kecepatan akhir penerjun payung sebenarnya akan berubah antara posisi 'elang menyebar' dari perut ke bawah dan penyelaman dengan kaki ke bawah — dan mengapa massa penting bagi penerjun payung sungguhan meskipun hal tersebut tidak ada dalam data Anda di atas.
- Seorang penerjun payung membuka parasut, yang secara tajam meningkatkan hambatan udara mereka. Dengan menggunakan hubungan yang Anda temukan, prediksikan apa yang terjadi pada kecepatan jatuhnya tepat setelah kanopi terbuka, dan jelaskan mengapa mereka tidak langsung melompat ke kecepatan terminal yang baru.
- AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Forces & Newton's laws
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Selamat datang di kecepatan terminal
- Pilih penerjun payung
- Tekan Putar
- Kecepatan menjadi stabil
- Buka data
- Berhasil!
Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.