Gaya hambat: Perbedaan antara revisi

 

Dalam [[dinamika fluida]], '''gaya hambat''' (yang kadang-kadang disebut '''hambatan fluida''' atau seretan) adalah gaya yang menghambat pergerakan sebuah benda [[padat]] melalui sebuah [[fluida]] ( [[cairan]] atau [[gas]]). Bentuk gaya hambat yang paling umum tersusun dari sejumlah [[gaya gesek]], yang bertindak sejajar dengan permukaan benda, plus gaya [[tekanan]], yang bertindak dalam arah tegak lurus dengan permukaan benda. Bagi sebuah benda padat yang bergerak melalui sebuah fluida, gaya hambat merupakan komponen dari [[aerodinamika]] [[gaya resultan]] atau [[gaya]] [[dinamika fluida]] yang bekerja dalam arahnya pergerakan. Komponen tegak lurus terhadap arah pergerakan ini dianggap sebagai [[gaya angkat]]. Dengan begitu gaya hambat berlawanan dengan arah pergerakan benda, dan dalam sebuah kendaraan yang digerakkan mesin diatasi dengan [[gaya dorong]].

* [[gaya hambat imbas]], dan

* [[gaya hambat gelombang]] ([[aerodinamika]]) atau hambatan gelombang (hidrodinamika kapal).

 

Untuk kecepatan yang tinggi — atau lebih tepatnya, pada [[bilangan Reynolds]] yang tinggi — gaya hambat keseluruhannya sebuah benda dikarakterisasikan oleh sebuah [[bilangan tak berdimensi]] yang disebut [[koefisien hambatan]]. Mengumpamakan sebuah koefisien hambatan yang lebih-atau-kurang konstan, seretan akan bervariasi sebagai kuadratnya [[kecepatan]]. Dengan begitu, tenaga resultan yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya hambat ini akan bervariasi sebagai pangkat tiganya kecepatan. Persamaan standar untuk gaya hambat adalah satu setengah koefisiennya seretan dikali dengan [[massa jenis]] fluida, [[luas]] dari item tertentu, dan kuadratnya kecepatan.

 

== Gaya hambat pada kecepatan tinggi ==

[[Persamaan gaya hambat]] menghitung gaya yang dialami sebuah objek yang bergerak melalui sebuah [[fluida]] pada kecepatan yang relatif besar (misalnya [[bilangan Reynold]] yang tinggi, ''R_e'' > ~1000), yang juga dijuluki ''seretan kuadrat''. Persamaan tersebut merupakan penghormatan kepada [[John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh]], yang awalnya menggunakan ''L''² dalam tempatnya ''A'' (''L'' adalah panjang). Gaya sebuah objek yang bergerak melalui sebuah fluida adalah:

Luas rujukan ''A'' sering didefinisikan sebagai luas [[proyeksi ortografi]] (proyeksi siku-siku) dari objek — pada sebuah bidang yang tegak lurus terhadap arah gerakan — ''misalnya'' untuk objek-objek berbentuk sederhana seperti lingkaran, ini merupakan luas [[penampang lintang (geometri)|penampang lintang]]. Terkadang sebuah objek memiliki beberapa luas rujukan di mana sebuah koefisien hambatan yang sesuai dengan masing-masing luas rujukan harus ditentukan.

 

 

Untuk objek yang bepermukaan halus, dan [[Pemisahan aliran|titik pisah]] yang tidak tetap — seperti sebuah lingkaran atau silinder bundar — koefisien hambatan akan bervariasi dengan bilangan Reynolds ''R_e'', bahkan sampai pada nilai yang sangat tinggi ''R_e'' dari [[tingkat besaran]] 10⁷).

::<math> P_d = \mathbf{F}_d \cdot \mathbf{v} = {1 \over 2} \rho v^3 A C_d</math>

 

 

Perlu ditekankan disini bahwa persamaan gaya hambat merupakan sebuah perkiraan, dan belum tentu memberikan perkiraan yang tepat dalam setiap kasus. Jadi berhati-hatilah saat sedang membuat asumsi dengan menggunakan persamaan-persamaan di atas.

Untuk berbagai objek yang massa jenisnya mirip air (tetesan air hujan, hujan es, objek yang hidup — hewan, burung, serangga, dll.) yang sedang jatuh di udara dekat permukaan Bumi pada permukaan laut, maka kira-kira kecepatan terminalnya sama dengan

 

 

Sebagai contoh, untuk tubuh manusia (<math> \mathbf{} d </math> ~ 0.6 m) <math> \mathbf{} v_t </math> ~ 70 m/detik, untuk hewan kecil seperti kucing (<math> \mathbf{} d </math> ~ 0.2 m) <math> \mathbf{} v_t </math> ~ 40 m/detik, untuk burung kecil (<math> \mathbf{} d </math> ~ 0.05 m) <math> \mathbf{} v_t </math> ~ 20 m/detik, untuk serangga (<math> \mathbf{} d </math> ~ 0.01 m) <math> \mathbf{} v_t </math> ~ 9 m/detik, untuk setetes kabut (<math> \mathbf{} d </math> ~ 0.0001 m) <math> \mathbf{} v_t </math> ~ 0.9 m/detik, untuk serbuk sari atau bakteri (<math> \mathbf{} d </math> ~ 0.00001 m) <math> \mathbf{} v_t </math> ~ 0.3 m/detik dan seterusnya. Kecepatan terminal (kecepatan akhir) yang sesungguhnya dari objek yang sangat kecil (serbuk sari, dll.) bahkan lebih kecil dikarenakan viskositasnya udara.

 

== Bilangan Reynolds yang sangat rendah — gaya hambat Stokes ==

 

::<math>\mathbf{F}_d = - b \mathbf{v} \,</math>

:<math>\mathbf{} r </math> adalah [[radius Stokes]]nya partikel, dan <math>\mathbf{} \eta </math> adalah viskositas fluida.

 

== Gaya hambat dalam aerodinamika ==

=== Gaya hambat parasit ===

 

=== Gaya hambat imbas ===

Dalam [[aerodinamika]], '''gaya hambat imbas''' atau '''gaya seret vortek''' merupakan sebuah [[gaya]] hambat yang terjadi saat sebuah [[badan angkat]] atau [[sayap]] menghasilkan [[gaya angkat]] dalam jangka waktu terbatas. Sedangkan parameter lainnya tetap sama, [[sudut serangan]] dan gaya hambat imbas yang meningkat.

=== Gaya hambat gelombang dalam transonik dan aliran supersonik ===

{{reflist}}

=== Umum ===

* {{ cite book

| last = Huntley | first = H. E.

}}

== Pranala luar ==

 

[[Kategori:Dinamika fluida]]