Kecepatan Terminal: Jatuh Melalui Tarikan

1 · Memprediksi

Seorang penerjun payung jatuh di udara, yang mendorong kembali dengan gaya hambat yang bertambah seiring kecepatan. Jika penerjun payung menyesuaikan posisi tubuhnya untuk meningkatkan hambatan udara tersebut, apakah kecepatan jatuhnya yang stabil (kecepatan terminal) akan menjadi lebih tinggi, lebih rendah, atau sama dengan kecepatan jatuh yang lebih kecil?

• 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

2 · Pengaturan

1. Buka preset Kecepatan Terminal. Penerjun payung (bola) mulai dari dekat bagian atas tempat kejadian dan jatuh di bawah gravitasi sementara hambatan udara bekerja padanya.
2. Pastikan probe kecepatan terpasang pada skydiver, lalu periksa massanya dan nilai hambatan udara (frictionAir) di panel Inspector.
3. Untuk setiap baris di bawah, atur massa penerjun payung dan hambatan udara di Inspektur agar sesuai, jalankan simulasi hingga pembacaan kecepatan probe berhenti berubah (akan mendekati nilai tetap sebelum penerjun payung mencapai lantai), dan catat kecepatan tetap tersebut.

3 · Kumpulkan Data

Plot hambatan udara (sumbu x) terhadap kecepatan terminal yang Anda ukur (sumbu y). Apakah hubungannya garis lurus? Apa bentuknya?

4 · Analisis

1. 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?
2. 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?

5 · Perluas

1. 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.
2. 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.

Fisika di Balik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen