Kecepatan terminal adalah kecepatan maksimum yang dicapai suatu benda ketika jatuh di udara, dicapai ketika gaya hambat sama dengan gaya gravitasi. Seorang penerjun payung yang jatuh bebas pada awalnya mengalami percepatan, tetapi hambatan udara meningkat seiring dengan kecepatan hingga mencapai keseimbangan — tidak ada gaya total berarti tidak ada percepatan lebih lanjut. Keseimbangan ini adalah kecepatan terminal.
Rumusnya
Terminal Velocity = √((2 × m × g) / (ρ × A × Cd))
Di mana:
- m = massa benda (kg)
- g = percepatan gravitasi (9,81 m/s²)
- ρ (rho) = kepadatan udara (1,225 kg/m³ di permukaan laut)
- A = luas penampang (m²)
- Cd = koefisien drag (tanpa dimensi, ~0,5-1,5 untuk sebagian besar objek)
Kecepatan terminal meningkat seiring dengan bertambahnya massa dan menurun seiring dengan koefisien drag dan luas penampang.
Contoh yang Berhasil
Penerjun payung: massa 80 kg (termasuk perlengkapan), luas penampang 0,5 m² (dalam posisi menyebar), koefisien hambatan ~1,1
Terminal Velocity = √((2 × 80 × 9.81) / (1.225 × 0.5 × 1.1))
= √(1,569.6 / 0.67375)
= √(2,329)
= 48.3 m/s ≈ 174 km/h (108 mph)
Dalam posisi kepala menunduk (area lebih kecil, Cd ~0,7):
Terminal Velocity = √((2 × 80 × 9.81) / (1.225 × 0.2 × 0.7))
= √(1,569.6 / 0.1715)
= √(9,143)
= 95.6 m/s ≈ 344 km/h (214 mph)
Posisi secara dramatis mempengaruhi kecepatan terminal.
Nilai Koefisien Tarik
| Obyek | Membentuk | CD |
|---|---|---|
| Bola | Bulat | 0.47 |
| Kubus | Berwajah datar | 1.05 |
| Silinder | Menyamping | 1.1 |
| penerjun payung | Menyebar | 1.1 |
| penerjun payung | Turun | 0.7 |
| Peluru | Efisien | 0.3 |
Bentuk yang lebih aerodinamis memiliki koefisien hambatan yang lebih rendah.
Faktor Dunia Nyata
Kepadatan udara berkurang seiring ketinggian, sehingga kecepatan terminal berubah seiring ketinggian. Pada ketinggian jelajah (11 km), kepadatan udara 1/3, sehingga kecepatan terminal √3 ≈ 1,73× lebih tinggi. Inilah sebabnya mengapa pesawat terjun payung mencapai kecepatan lebih tinggi di ketinggian.
Kiat
Kecepatan terminal dicapai dengan relatif cepat — sebagian besar objek mencapainya dalam hitungan detik atau meter. Untuk soal fisika, asumsikan kecepatan konstan setelah kecepatan terminal tercapai. Ingat juga bahwa ini hanya berlaku untuk gerakan vertikal atau hampir vertikal; penurunan miring lebih kompleks.
Gunakan Kalkulator Kecepatan Terminal untuk mencari kecepatan terminal untuk massa, ukuran, dan koefisien hambatan apa pun.