Cara Menghitung Kecepatan Terminal

Posted on
Pengarang: Judy Howell
Tanggal Pembuatan: 25 Juli 2021
Tanggal Pembaruan: 15 November 2024
Anonim
Penurunan Rumus dan Contoh Soal Kecepatan Terminal
Video: Penurunan Rumus dan Contoh Soal Kecepatan Terminal

Kecepatan terminal menggambarkan titik kesetimbangan dalam kinematika di mana hambatan atmosfer pada benda jatuh menjadi sama dan berlawanan dengan akselerasi karena gravitasi. Dengan demikian, objek tidak dapat berakselerasi lebih jauh tanpa bantuan dari luar, dan telah mencapai kecepatan setinggi mungkin dalam medium itu.

Seret adalah fungsi aerodinamika objek yang dipertanyakan: payung akan jatuh jauh lebih lambat daripada rudal dengan bobot yang sama. Kita dapat menggunakan persamaan kecepatan terminal untuk menghitung kecepatan objek pada titik ini.

    Tentukan beratnya W dari benda yang jatuh. Cara termudah untuk melakukan ini biasanya mengukur kuantitas ini secara langsung. Anda juga dapat memperkirakan berat jika Anda mengetahui bahan dan dimensi konstruksi.

    Hitung area frontal SEBUAH dari benda yang jatuh. Area depan adalah area yang jelas menghadap ke arah jatuh. Anda dapat menentukan area ini dengan mengukur garis besar objek dari orientasi itu.

    Misalnya, jika benda yang jatuh adalah kerucut, ujung kerucut akan menunjuk lurus ke bawah, dan area depan akan tampak seperti lingkaran yang sama dengan luas dasar lingkaran kerucut.

    Tentukan koefisien seret Cd dari benda yang jatuh. Anda biasanya dapat menghindari keharusan menghitung sendiri koefisien seret dengan mencari nilai perkiraan di buku referensi atau di Internet. Jika Anda membutuhkan nilai yang sangat tepat, Anda harus berkonsultasi dengan seorang insinyur.

    Tentukan kepadatan atmosfer ρ dari medium di mana objek akan jatuh. Jika medianya adalah udara, maka Anda harus tahu bahwa kerapatan udara berkurang dengan ketinggian, yang berarti bahwa kecepatan terminal benda akan berkurang ketika semakin dekat ke tanah (di mana gas lebih padat dan mendorong kembali lebih keras, memberikan daya pengereman yang lebih kuat) .

    Dengan demikian Anda dapat menghitung kecepatan terminal pada satu ketinggian apa pun menggunakan matematika sederhana, tetapi untuk menghitung perubahan kecepatan terminal selama jatuh jarak jauh, Anda akan memerlukan penggunaan kalkulus atau perkiraan empiris.

    Kepadatan udara juga berubah sesuai cuaca; tidak ada nilai kerapatan yang seragam untuk ketinggian tertentu. Untuk mendapatkan pengukuran kerapatan udara yang paling akurat, Anda perlu mengalikan nilai kerapatan udara rata-rata dengan offset kondisi cuaca setempat.

    Informasi atmosfer tersedia di Amerika Serikat dari National Weather Service, layanan dari Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional.

    Untuk ketinggian tertentu, persamaan kecepatan terminal adalah:

    Vt = 1/2

    dimana W adalah benda berat, ρ adalah densitas gas, SEBUAH adalah luas penampang objek, dan Cd adalah koefisien drag.

    Dalam bahasa Inggris biasa, kecepatan terminal benda sama dengan akar kuadrat hasil bagi dari dua kali berat benda di atas produk dari area objek depan, koefisien seretnya, dan kerapatan gas medium yang melaluinya objek jatuh .