Setiap orang secara intuitif akrab dengan konsep gaya seret. Ketika Anda mengarungi air atau mengendarai sepeda, Anda memperhatikan bahwa semakin banyak usaha yang Anda lakukan dan semakin cepat Anda bergerak, semakin banyak hambatan yang Anda dapatkan dari air atau udara di sekitarnya, yang keduanya dianggap cairan oleh fisikawan. Dengan tidak adanya gaya tarik, dunia mungkin akan diperlakukan dengan home run 1000 kaki dalam bisbol, rekor dunia yang jauh lebih cepat di trek dan lapangan, dan mobil dengan tingkat penghematan bahan bakar yang luar biasa.
Gaya tarik, yang membatasi daripada mendorong, tidak sedramatis gaya alam lainnya, tetapi sangat penting dalam teknik mesin dan disiplin terkait. Berkat upaya para ilmuwan yang berpikiran matematis, dimungkinkan untuk tidak hanya mengidentifikasi gaya hambat di alam tetapi juga menghitung nilai numeriknya dalam berbagai situasi sehari-hari.
Persamaan Gaya Tarik
Tekanan, dalam fisika, didefinisikan sebagai gaya per satuan luas:
P=\frac{F}{A}
Menggunakan "D" untuk mewakili gaya seret secara khusus, persamaan ini dapat disusun ulang menjadi
D=BPA
di mana C adalah konstanta proporsionalitas yang bervariasi dari objek ke objek. Tekanan pada benda yang bergerak melalui fluida dapat dinyatakan sebagai (1/2) v, di mana (huruf Yunani rho) adalah massa jenis fluida dan v adalah kecepatan benda.
Karena itu,
D=\frac{1}{2}C\rho v^2A
Perhatikan beberapa konsekuensi dari persamaan ini: Gaya hambat meningkat berbanding lurus dengan kerapatan dan luas permukaan, dan gaya hambat meningkat dengan kuadrat kecepatan. Jika Anda berlari dengan kecepatan 10 mil per jam, Anda mengalami empat kali gaya hambat aerodinamis seperti yang Anda lakukan pada kecepatan 5 mil per jam, dengan yang lainnya tetap konstan.
Drag Force pada Benda Jatuh
Salah satu persamaan gerak benda yang jatuh bebas dari mekanika klasik adalah
v=v_0+at
Di dalamnya, v = kecepatan pada waktu t, v0 adalah kecepatan awal (biasanya nol), a adalah percepatan gravitasi (9,8 m/s2 di Bumi), dan t adalah waktu yang berlalu dalam detik. Sekilas jelas bahwa sebuah benda yang dijatuhkan dari ketinggian yang tinggi akan jatuh dengan kecepatan yang terus meningkat jika persamaan ini benar-benar benar, tetapi itu bukan karena ia mengabaikan gaya hambat.
Ketika jumlah gaya yang bekerja pada suatu benda adalah nol, benda itu tidak lagi mengalami percepatan, meskipun benda itu mungkin bergerak dengan kecepatan tinggi dan konstan. Jadi, seorang penerjun payung mencapai kecepatan terminalnya ketika gaya hambat sama dengan gaya gravitasi. Dia bisa memanipulasi ini melalui postur tubuhnya, yang mempengaruhi A dalam persamaan drag. Kecepatan terminal sekitar 120 mil per jam.
Drag Force pada Perenang
Perenang kompetitif menghadapi empat gaya yang berbeda: gravitasi dan daya apung, yang saling berlawanan dalam bidang vertikal, dan gaya hambat dan daya dorong, yang bekerja dalam arah yang berlawanan dalam bidang horizontal. Faktanya, gaya dorong tidak lebih dari gaya hambat yang diberikan oleh kaki dan tangan perenang untuk mengatasi gaya hambat air, yang, seperti yang mungkin sudah Anda duga, jauh lebih besar daripada udara.
Hingga 2010, perenang Olimpiade diizinkan untuk menggunakan pakaian aerodinamis khusus yang baru ada selama beberapa tahun. Badan renang melarang pakaian itu karena efeknya begitu terasa hingga memecahkan rekor dunia sedang dipatahkan oleh atlet yang sebaliknya biasa-biasa saja (tapi masih kelas dunia) tanpa jas.