Terminal velocity atau kecepatan terminal adalah kecepatan yang dicapai oleh benda yang jatuh pada saat kecepatan gravitasi dan hambatan udara seimbang. Kecepatan terminal dapat dihitung menggunakan beberapa rumus matematika dan fisika. Berikut adalah cara menghitung kecepatan terminal:
1. Menghitung Gaya Berat Benda
Gaya berat adalah gaya yang diberikan oleh gravitasi pada benda. Untuk menghitung gaya berat, dapat menggunakan rumus:
Gaya Berat = Berat Benda x Percepatan Gravitasi
Dimana, berat benda diukur dalam Newton (N), sedangkan percepatan gravitasi diukur dalam meter per detik kuadrat (m/s²).
2. Menghitung Gaya Hambat Udara
Gaya hambat udara adalah gaya yang diberikan oleh udara pada benda yang jatuh. Gaya hambat udara tergantung pada kecepatan benda, luas penampang benda, dan koefisien hambatan udara. Untuk menghitung gaya hambat udara, dapat menggunakan rumus:
Gaya Hambat Udara = 1/2 x Koefisien Hambatan Udara x Luas Penampang x Massa Jenjang x Kecepatan^2
Dimana, koefisien hambatan udara dan luas penampang dihitung berdasarkan bentuk benda, sedangkan massa jenjang diukur dalam kilogram (kg) dan kecepatan diukur dalam meter per detik (m/s).
3. Menghitung Kecepatan Terminal
Kecepatan terminal dapat dihitung dengan menyamakan gaya berat dan gaya hambat udara, sehingga diperoleh rumus:
Berat Benda = Gaya Hambat Udara
Atau,
Massa Benda x Percepatan Gravitasi = 1/2 x Koefisien Hambatan Udara x Luas Penampang x Kecepatan Terminal^2
Dari rumus tersebut, dapat diselesaikan untuk mendapatkan nilai kecepatan terminal.
4. Contoh Penghitungan
Untuk mengilustrasikan cara menghitung kecepatan terminal, berikut adalah contoh penghitungan:
Sebuah bola dengan massa 0,1 kg jatuh dari ketinggian 100 meter. Koefisien hambatan udara bola adalah 0,47, dan luas penampang bola adalah 0,01 meter persegi. Percepatan gravitasi di sekitar permukaan bumi adalah 9,8 m/s².
Gaya Berat = 0,1 kg x 9,8 m/s² = 0,98 N
Gaya Hambat Udara = 1/2 x 0,47 x 0,01 m² x 0,1 kg x Kecepatan^2
0,98 N = 0,000235 kg/m x Kecepatan^2
Kecepatan Terminal = √(0,98 N / 0,000235 kg/m) = 44,7 m/s
Dengan demikian, kecepatan terminal bola tersebut adalah 44,7 m/s.
5. Kesimpulan
Menghitung kecepatan terminal dapat dilakukan dengan menghitung gaya berat dan gaya hambat udara pada benda yang jatuh. Kecepatan terminal dapat digunakan untuk menghitung waktu jatuh benda, serta untuk memprediksi perilaku benda pada saat jatuh. Dengan memahami cara menghitung kecepatan terminal, kita dapat memahami prinsip-prinsip dasar fisika yang terkait dengan gerakan jatuh bebas.
