11+ Contoh Drag Force: Fakta mendetail

Dalam artikel ini, kita akan membahas berbagai contoh Gaya seret dengan wawasan mendetail. Gaya Seret adalah gaya mekanis yang dihasilkan karena interaksi benda padat dengan fluida di sekitarnya.

Contoh Gaya Seret sangat umum dan sering terlihat di alam sebagai gaya yang bekerja berlawanan dengan gerakan relatif dari setiap benda yang bergerak. Setiap kali benda bergerak melalui udara gaya resistif ini disebut gaya hambat aerodinamis dan jika media perjalanannya adalah air, maka gaya ini disebut gaya hambat hidrodinamik.

Contoh Drag Force tercantum di bawah ini

Sebuah perahu berjalan di dalam air

Gaya-gaya pada kapal dihasilkan dari gerak udara yang berinteraksi dengan kapal dan menghasilkan tenaga penggerak untuk berlayar di air. Gaya yang bekerja pada perahu bergantung pada kecepatan dan arah angin serta kecepatan dan arah perahu.

Empat gaya bekerja pada perahu: beratnya, gaya apung (gaya kontak dengan air yang mendorong perahu ke atas), gaya maju angin, dan gaya hambat air ke belakang.

Gaya hambat D yang dialami oleh sebuah benda saat bergerak melalui fluida diberikan oleh,

[lateks]D=\frac{1}{2}C\rho Av^{2}[/lateks]

Dimana:

C adalah koefisien drag, nilai tipikal mulai dari 0.4 hingga 1.0 untuk cairan yang berbeda (seperti udara dan air)

adalah massa jenis cairan yang melaluinya benda tersebut bergerak

v adalah kecepatan tubuh relatif terhadap cairan

A adalah proyeksi luas penampang benda tegak lurus terhadap arah aliran.

contoh gaya tarik
Sebuah kapal layar; Kredit gambar: Wikipedia

Sebuah pesawat terbang di langit

Hasil gabungan dari empat gaya tarik, dorong, angkat, dan berat memungkinkan untuk menerbangkan pesawat di langit.

 Berat pesawat menariknya ke arah pusat bumi, untuk mengatasi gaya tarik ini diperlukan gaya angkat yang cukup ke arah atas. Lift adalah hasil dari perbedaan tekanan udara di atas dan di atas sayap pesawat. Mesin pesawat menghasilkan gaya dorong dalam arah gerak pesawat yang diimbangi oleh gaya hambat yang bekerja berlawanan dengan arah gerak.

Ketika sebuah pesawat terbang lurus dan rata dengan kecepatan konstan, gaya angkat yang dihasilkannya menyeimbangkan beratnya, dan gaya dorong yang dihasilkannya menyeimbangkan gaya hambatnya. Namun, keseimbangan kekuatan ini berubah saat pesawat naik dan turun, saat melaju dan melambat, dan saat berbelok.

Gaya-gaya yang bekerja pada pesawat terbang dalam penerbangan membujur yang stabil; Kredit Gambar: Wikipedia

Seekor burung terbang di langit

Mengepakkan sayap oleh burung adalah salah satu metode propulsi tersebar luas yang tersedia di alam.

Dalam kasus seekor burung, gaya angkat yang dihasilkan oleh kepakan sayap dapat dianggap sebagai gaya vertikal yang menopang berat tubuh burung (yaitu tarikan gravitasi ke bawah). Di sini gaya hambat dianggap sebagai gaya horizontal yang melawan gaya dorong. Dorongan adalah gaya yang menggerakkan benda ke arah depan, untuk seekor burung kepercayaan diberikan oleh otot-otot burung.

Gaya hambat disebabkan oleh hambatan udara dan bekerja dengan arah gerak yang berlawanan, gaya hambat yang dihasilkan tergantung pada bentuk benda, massa jenis udara dan kecepatan gerak benda tersebut. Thrust dapat mengatasi atau melawan gaya drag.

Selama penerbangan ke depan, tubuh burung menghasilkan gaya hambat yang cenderung memperlambat kecepatannya. Dengan mengepakkan sayapnya, atau dengan mengubah energi potensial menjadi kerja jika meluncur, burung menghasilkan gaya angkat dan dorong untuk menyeimbangkan tarikan gravitasi dan gaya hambat.

Gaya yang bekerja pada sayap; Kredit gambar: Wikipedia

Mobil yang bergerak

Dalam kasus mobil yang bergerak, besarnya gaya hambat adalah sama dan bekerja dalam arah yang berlawanan dengan gaya yang dihasilkan mesin pada roda kendaraan. Karena dua gaya yang sama dan berlawanan ini bekerja pada mobil, gaya total yang dihasilkan menjadi nol dan mobil dapat mempertahankan kecepatan konstan.

Jika gaya yang dihasilkan mesin menjadi nol dengan menjaga mobil pada posisi netral untuk sementara waktu maka hanya gaya drag yang bekerja pada mobil. Pada kondisi ini, gaya total tersedia pada mobil dan mobil mengalami perlambatan.

Mengendarai sepeda atau sepeda

Hambatan aerodinamis memang merupakan gaya resistif utama dalam bersepeda, setiap pengendara sepeda harus mengatasi hambatan angin. Tarikan tekanan memainkan peran utama dalam bersepeda, terutama disebabkan oleh partikel udara yang mendorong bersama-sama di permukaan yang menghadap ke depan dan lebih banyak spasi di permukaan belakang.

Setiap pengendara sepeda yang pernah mengayuh ke arah angin sakal yang kaku tahu tentang hambatan angin. Ini melelahkan! Untuk maju, pengendara sepeda harus mendorong massa udara di depannya.

Sepeda

Sepeda dan sepeda motor adalah kendaraan satu jalur sehingga gerakan mereka memiliki banyak kesamaan sifat dasar. Jika kita menganggap biker dan sepeda sebagai satu sistem, gaya eksternal yang bekerja adalah: gaya drag, gaya gravitasi, inersia, gaya gesek dari tanah dan gaya internal yang disebabkan oleh pengendara.

Dinamika biker; Kredit Gambar: Wikipedia

parasut

Gaya drag yang bekerja pada parasut tergantung pada ukuran parasut, semakin besar parasut semakin tinggi gaya drag yang bekerja padanya.

Dua gaya yang bekerja pada parasut adalah gaya hambat atau hambatan udara dan gaya gravitasi. Gaya tarik bekerja dalam arah yang berlawanan dengan gaya gravitasi dan memperlambat parasut setiap kali jatuh.

Parasut; Kredit Gambar: Wikipedia

Seorang penerjun payung jatuh di langit

Ketika seorang penerjun payung melompat dari pesawat, baik hambatan udara atau gaya hambat dan gaya gravitasi bekerja pada tubuhnya. Gaya gravitasi tetap konstan tetapi hambatan udara meningkat dengan meningkatnya kecepatan yang terikat ke bumi.

Kekuatan partikel udara yang menabrak tubuh dapat diubah dengan mengubah posisi tubuhnya (luas penampang tubuh). Ini mengubah kecepatan skydiver menuju bumi.

Gaya hambat (resistansi) yang dialami benda dapat direpresentasikan dengan rumus berikut:

[lateks]R=0.5\times D\times p\times A\times v^{2}[/latex]

Dimana D adalah koefisien drag,

p adalah kerapatan medium, dalam hal ini udara,

 A adalah luas penampang benda, dan

 v adalah kecepatan benda.

Skidiving; Kredit Gambar: Wikipedia

Gerak panah dan frisbee

Lintasan anak panah dipengaruhi oleh tiga gaya: a) gaya percepatan dari busur menuju sasaran, b) gaya percepatan menuju bumi akibat gaya gravitasi, dan c) gaya perlambatan akibat gaya hambat aerodinamis pada panah.

Gaya tali busur mempercepat anak panah dari busur sampai anak panah mencapai kecepatan peluncuran, gaya tarik memperlambat kecepatannya saat anak panah bergerak di udara. Akhirnya gaya gravitasi membawa kembali panah ke permukaan bumi.

Gaya besar menghasilkan percepatan tetapi massa yang berat sangat sulit untuk dipercepat atau diperlambat. Oleh karena itu, anak panah yang lebih ringan meninggalkan busur dengan kecepatan lebih cepat dan kehilangan kecepatan lebih cepat selama penerbangan.

Pelari  

Ketika pelari menjalankan "angin" yang mereka alami mendorong mereka sebenarnya adalah kekuatan drag. Dalam kasus pelari atau perenang, gaya hambat selalu bekerja melawan gerakan, mencoba memperlambat gerakan mereka. Untuk mengatasi hambatan, seorang pelari harus bergerak cepat agar dapat berlari ke depan. Dengan kata lain lebih banyak daya dorong harus dihasilkan oleh tubuh.

Perenang

Berbagai bentuk gaya hambat seperti gesekan, tekanan, dan gaya hambat gelombang terus bekerja pada perenang saat ia turun di kolam hingga sentuhan terakhir mereka di dinding. Gaya hambat gesekan terjadi sebagai akibat dari gesekan molekul air dengan tubuh perenang, tubuh perenang yang lebih halus mengurangi gesekan sampai batas tertentu.

Saat berenang dengan kecepatan lebih tinggi, terjadi peningkatan tekanan di daerah frontal (kepala perenang) yang menciptakan perbedaan tekanan antara kedua ujung tubuh perenang. Perbedaan ini dalam tekanan menghasilkan turbulensi di belakang tubuh perenang, gaya resistensi ekstra ini adalah gaya hambat tekanan.

Hambatan gelombang terjadi akibat tubuh perenang terendam di dalam air dan sebagian keluar dari air. Semua gaya hambat gelombang dihasilkan dari bagian kepala dan bahu tubuh perenang.

Gerakan bola

Saat bola bergerak di udara, Drag akan menahan gerakan bola selama penerbangannya, dan akan mengurangi jangkauan dan ketinggiannya, pada saat yang sama angin silang akan membelokkannya dari jalur aslinya. Kedua efek tersebut dipertimbangkan oleh para pemain dalam olahraga seperti golf.

Bola yang memantul umumnya mengikuti gerak proyektil, gaya yang berbeda yang bekerja pada bola adalah gaya drag, gaya gravitasi, gaya magnus akibat putaran bola dan gaya apung, semua gaya harus dipertimbangkan untuk menganalisis gerak bola.

Secara umum banyak faktor yang mempengaruhi besarnya gaya hambat antara lain bentuk dan ukuran bola, kuadrat kecepatan benda, dan kondisi udara; khususnya, densitas dan viskositas udara. Menentukan besarnya gaya hambat sulit dilakukan karena bergantung pada detail bagaimana aliran berinteraksi dengan permukaan benda. Untuk bola sepak, ini sangat sulit karena jahitan digunakan untuk menyatukan bola.

Bola Memantul; Kredit Gambar: Wikipedia

Baca lebih lanjut tentang  Apakah Perlawanan Udara Sebuah Kekuatan.

Gulir ke Atas