Cara Menghitung Kecepatan Lepas - Saran Pakar wikiHow

Disusun bersama Joseph Meyer

Kecepatan lepas ( escape velocity ) diperlukan bagi objek untuk menaklukkan tarikan gravitasi planet tempat objek berada. ^{[1]
X
Teliti sumber} Sebagai contoh, roket yang melesat ke angkasa harus mencapai kecepatan lepas untuk bisa meninggalkan bumi dan memasuki luar angkasa.

Bagian 1

Bagian 1 dari 2:

Memahami Kecepatan Lepas

Unduh PDF

{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/c\/c6\/Calculate-Escape-Velocity-Step-1-Version-3.jpg\/v4-460px-Calculate-Escape-Velocity-Step-1-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/c\/c6\/Calculate-Escape-Velocity-Step-1-Version-3.jpg\/v4-728px-Calculate-Escape-Velocity-Step-1-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}

Kecepatan lepas adalah kecepatan yang dibutuhkan objek untuk mengatasi tarikan gravitasi planet tempat objek bernaung untuk bisa lepas ke luar angkasa. ^{[2]
X
Teliti sumber} Planet yang besar memiliki massa lebih banyak dan membutuhkan kecepatan lepas lebih besar dibandingkan planet kecil yang massanya sedikit. ^{[3]
X
Teliti sumber}
2
Mulai dengan konservasi energi. Konservasi energi menyatakan bahwa energi total dari sistem yang terisolasi tetap tidak berubah. Dalam turunannya di bawah, kita akan berkutat dalam sistem roket Bumi dan mengasumsikan bahwa sistem ini terisolasi.
- Dalam konservasi energi, kita menghitung energi potensial dan kinetik awal dan akhir $K_{1}+U_{1}=K_{2}+U_{2},$ yaitu $K$ adalah energi kinetik dan $U$ adalah energi potensial.
3
Ketahui energi kinetik dan potensial.
- Energi kinetik adalah energi gerakan, dan sama dengan ${\frac {1}{2}}mv^{2},$ yaitu $m$ adalah massa roket, dan $v$ adalah kecepatan.
- Energi potensial adalah energi yang dihasilkan dari lokasi objek yang relatif terhadap tubuh dalam sistem. Dalam fisika, kita biasanya menjelaskan energi potensial sebagai 0 pada jarak tidak terbatas dari bumi. Oleh karena gaya gravitasi sifatnya menarik, energi potensial roket akan selalu negatif (dan mengecil ketika semakin dekat bumi). Dengan demikian, energi potensial dalam sistem sistem roket Bumi dituliskan sebagai berikut $-{\frac {GMm}{r}},$ yaitu $G$ adalah konstanta gravitasi Newton, $M$ adalah massa bumi, dan $r$ adalah jarak antara kedua pusat massa.
4
Ganti ekspresi berikut menjadi konservasi energi. Ketika roket mencapai kecepatan minimum yang dibutuhkan untuk mencapai bumi, pada akhirnya ia akan bergerak pada jarak tidak terhingga dari bumi, dengan demikian $K_{2}=0.$ Kemudian, roket tidak akan merasakan tarikan gravotasi Bumi lagi dan juga tidak akan pernah jatuh ke bumi sehingga $U_{2}=0$ .
- ${\frac {1}{2}}mv^{2}-{\frac {GMm}{r}}=0$
5
Cari nilai v.
- ${\begin{aligned}{\frac {1}{2}}mv^{2}&={\frac {GMm}{r}}\\v^{2}&={\frac {2GM}{r}}\\v&={\sqrt {\frac {2GM}{r}}}\end{aligned}}$
- $v$ dalam persamaan di atas adalah kecepatan lepas roket, yaitu kecepatan minimum yang dibutuhkan untuk lepas dari tarikan gravitasi bumi.
- Catat bahwa kecepatan lepas tidak dipengaruhi massa roket $m.$ Massa ini dicerminkan dalam energi potensial dari gravitasi bumi dan energi kinetik dari gerakan roket.
Iklan

Bagian 2

Bagian 2 dari 2:

Menghitung Kecepatan Lepas

Unduh PDF

1
Tuliskan persamaan kecepatan lepas.
- $v={\sqrt {\frac {2GM}{r}}}$
- Persamaan ini mengasumsikan planet berbentuk bulat dan memiliki kepadatan konstan. ^{[4]
  X
  Teliti sumber} Dalam kenyataan, kecepatan lepas bergantung pada lokasi Anda di permukaan karena planet memepat di ekuatornya akibat rotasi dan memiliki beragam kepadatan karena komposisinya.
2
Pahami variabel persamaan.
- $G=6,67\times 10^{-11}{\rm {\ N\ m^{2}\ kg^{-2}}}$ adalah konstanta gravitasi Newton. Nilai konstanta ini mencerminkan fakta bahwa gravitasi adalah gaya yang sangat lemah. Hal ini dibuktikan eksperimen Henry Cavendish di tahun 1798, ^{[5]
  X
  Teliti sumber} tetapi terkenal sangat terukur akurat.
  - $G$ dapat ditulis hanya menggunakan unit dasar $6,67\times 10^{-11}{\rm {\ m^{3}\ kg^{-1}\ s^{-2}}}$ karena $1{\rm {\ N}}=1{\rm {\ kg\ m\ s^{-2}}}.$ ^{[6]
    X
    Teliti sumber}
- Nilai massa $M$ dan radius $r$ bergantung pada planet yang ingin ditinggalkan.
- Anda harus mengubah satuan ke unit SI. Artinya, massa harus dalam kilogram (kg) dan jarak dalam meter (m). Kalau ada nilai yang satuannya berbeda, misalnya mil , ubahlah ke SI (Satuan Internasional).
3
Tentukan massa dan radius planet yang dihuni. Untuk bumi, asumsikan Anda berada di ketinggian laut, $r=6,38\times 10^{6}{\rm {\ m}}$ dan $M=5,98\times 10^{24}{\rm {\ kg}}.$ ^{[7]
X
Teliti sumber}
- Coba cari tabel massa dan radius planet atau bulan lain.
4
Masukkan nilai ke persamaan. Sekarang setelah Anda memiliki semua informasi yang dibutuhkan, mulailah menyelesaikan persamaan.
- $v={\sqrt {\frac {2(6,67\times 10^{-11}{\rm {\ m^{3}\ kg^{-1}\ s^{-2}}})(5,98\times 10^{24}{\rm {\ kg}})}{(6,38\times 10^{6}{\rm {\ m}})}}}$
5
Evaluasi. Jangan lupa mengevaluasi unit-unit di saat yang sama dan hapuskan sesuai kebutuhan untuk memperoleh solusi yang konsisten secara dimensi.
- ${\begin{aligned}v&={\sqrt {{\frac {2(6,67)(5,98)}{(6,38)}}\times 10^{7}{\rm {\ m^{2}\ s^{-2}}}}}\\&\approx 11.200{\rm {\ m\ s^{-1}}}\\&=11,2{\rm {\ km\ s^{-1}}}\end{aligned}}$
- Di langkah terakhir, kita mengubah jawaban dari unit SI ke ${\rm {\ km\ s^{-1}}}$ dengan mengalikannya dengan faktor konversi ${\frac {\text{1 km}}{\text{1000 m}}}.$
Iklan

Tips

Oleh karena konstanta gravitasi Newton sulit diukur secara akurat, parameter standar gravitasi $\mu =GM$ dikenal memiliki presisi yang lebih tinggi. Anda bisa menggunakannya untuk menghitung kecepatan lepas.
- Parameter standar gravitasi Bumi adalah $\mu =3,986\times 10^{14}{\rm {\ m^{3}\ s^{-2}}}.$

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

Masuk

Cara Menghitung Kecepatan Lepas - Saran Pakar wikiHow

Langkah

Memahami Kecepatan Lepas

Menghitung Kecepatan Lepas

Tips

wikiHow Terkait

Referensi

Tentang wikiHow ini

Apakah artikel ini membantu Anda?

Artikel Terkait

Artikel Cara Istimewa

Artikel Cara yang Paling Dicari

Artikel Cara Istimewa

Artikel Cara Istimewa

Artikel Cara Istimewa

Artikel Cara Istimewa

Explore Categories