Ini terlihat seperti sesuatu yang diambil dari video game, tetapi ini nyata. Beberapa master parkour dapat memanjat sebuah bangunan dengan melompat maju mundur di antara dua permukaan vertikal yang saling berhadapan, dan bergerak zig-zag ke atas. Serius, lihat sekarang jugaSaya akan menunggu. (Itu gerakan yang dimulai pada 0:10 dalam klip tersebut.)
Saya tidak akan mencoba ini, karena pekerjaan saya sebagai profesor fisika akan terancam jika saya terjatuh. Namun, dari kursi kantor saya yang aman, saya dapat memandu Anda tentang cara kerjanya, karena parkour adalah tentang memanfaatkan fisika untuk keuntungan Anda.
Gunakan Kekuatan, Luke
Gesekan adalah teman Anda di sini. Ketika dua permukaan bersentuhan dan dapat saling meluncur—seperti sepatu di dinding—kita dapat memodelkan hambatan terhadap geseran sebagai gaya gesek. Kekuatan gaya ini bergantung pada dua hal:
1) Bahan-bahan spesifik yang bersentuhan. Kami menggambarkan interaksi ini dengan koefisien gesekandiwakili oleh M. Umumnya berupa angka antara 0 dan 1. Koefisien untuk sol karet di atas batu lebih tinggi daripada, misalnya, sol kulit halus, jadi jangan coba ini pada sepatu pantofel Anda.
2) Seberapa keras mereka didorong bersama. Kita menyebutnya gaya normal, karena gaya ini tegak lurus (yaitu, “normal”) terhadap permukaan yang diam. Bayangkan mencoba menggeser buku di atas meja sementara ada orang iseng yang mendorongnya. Hal yang sama terjadi di sini, hanya saja ke samping: Saat Anda melompat ke dinding, kaki Anda mendorong dinding. Gaya gesek FF maka itu adalah gaya normal N kali koefisien M:
Mengapa kita membutuhkan gesekan? Yah, kecuali Anda adalah dalam permainan video, Anda memerlukan gaya ke atas untuk melawan gravitasi, jadi Anda tidak akan jatuh begitu saja ke tanah. Dan jika Anda ingin benar-benar bergerak ke atas, gaya gesek ini harus melebihi gaya gravitasi.
Nah, jika ada gaya yang mendorong sebuah benda, benda itu akan berakselerasi—yang berarti kecepatannya akan berubah. Jika ada lebih dari satu gaya, kita jumlahkan semuanya untuk mendapatkan gaya total. Hukum kedua Newton menyatakan bahwa gaya total pada sebuah benda sama dengan hasil kali massanya (M) dan percepatan (A). (Atau lebih bermanfaat, percepatan adalah gaya netto dibagi massa.)
Baik gaya maupun percepatan adalah vektor—itulah yang ditunjukkan oleh tanda panah di atas simbol-simbol tersebut. Itu hanya berarti bahwa gaya dan percepatan memiliki arah dan besaran.
Melompat ke Dinding
Jadi Anda seorang pemula parkour dan ingin mencoba berlari di dinding vertikal. Anda harus melakukan start dan lompatan yang baik, meletakkan kaki di dinding. Tahan! Bekukan waktu di sana. Berikut diagram kaki Anda (sebagai blok) pada saat itu:
Ada tiga gaya yang bekerja pada kaki Anda (dan juga pada bagian tubuh lainnya). Pertama, ada gaya gravitasi (mg) menarik Anda ke bawah. Jika kaki Anda tidak langsung meluncur, gaya gesek yang mendorong ke atas (FF ) harus sama dengan gaya gravitasi, sehingga gaya total pada arah vertikal adalah nol.
Terakhir, ada gaya dari dinding yang mendorong kaki. Tunggu, apa? Biar saya jelaskan: Saat Anda menabrak dinding, kaki Anda mendorong ke dalam. Gaya tumbukan itulah yang menciptakan gesekan sesaat. Mungkin ini terdengar seperti pertanyaan konyol, tetapi ini mendasar: Mengapa Anda tidak menabrak dinding?
Itu karena tembok mendorongmu kembali—itulah gaya normal kita NHukum ketiga Newton mengatakan, untuk setiap aksi, ada aksi yang sama dan berlawanan. reaksi—artinya gaya yang besarnya sama, dalam arah berlawanan. Gaya selalu muncul berpasangan.
Tapi tunggu dulu! Hanya satu dari gaya horizontal yang berlawanan ini yang bekerja pada AndaArtinya kaki Anda akan bergerak menjauh dari dinding—dan begitu Anda kehilangan kontak, tidak ada gesekan yang menahan Anda.
Zigging dan Zagging
Baiklah, tembok itu mendorongmu kembali ke kanan, jadi apa langkahmu selanjutnya? Menggunakan gerakan ke kanan untuk menyeberang ke dinding kedua yang berjarak beberapa kaki! Dan untuk bergerak ke atas, Anda harus mendorong ke atas dan ke depan sebelum kehilangan kontak.
Saat Anda menabrak dinding kedua, kaki Anda sekali lagi mendorong ke dalam, menciptakan gesekan dan reaksi dari gaya normal. Kemudian Anda dapat mengubah pantulan itu menjadi lompatan lain ke kiri, dan seterusnya. Jika waktu Anda tepat, Anda dapat terus bergerak zig-zag ke atas seperti orang dalam video.
Jadi, mari kita coba dengan beberapa angka riil, oke? Berikut ini adalah tampilan lompatan tunggal:
Kita dapat membagi gerak diagonal tersebut menjadi bagian horizontal dan vertikal; untuk saat ini mari kita fokus pada bagian pertama. Katakanlah Anda memulai dengan kecepatan horizontal (kita1) sebesar –1 meter per detik dan memantul dengan kecepatan horizontal (kita2) sebesar +1 m/s. Perubahan tanda menunjukkan pembalikan arah. Bayangkan Anda bergerak maju mundur sepanjang sumbu x bidang koordinat, negatif ke kiri, positif ke kanan.
Perhatikan bahwa Anda kecepatan tetap sama, tapi kecepatan perubahan. (Ingat, kecepatan memiliki arah.) Faktanya, Karena kecepatan horizontal Anda terbalik, Anda mendapat peningkatan kecepatan yang besar. (v2 – v1) = (1 – (–1)) = 2. Ini memberi Anda percepatan benturan yang lebih besar, gaya normal yang lebih besar, dan lebih banyak gesekan. Memantul maju mundur adalah kunci utama untuk mengalahkan gravitasi dalam aksi ini.
Jadi, berapa banyak tenaga yang perlu Anda kerahkan untuk melakukan salah satu lompatan dinding yang memantul ini? Katakanlah Anda memiliki massa 75 kilogram dan koefisien gesekan 0,6, yang mungkin konservatif untuk sol karet.
Sebagai permulaan, gaya gesekan (FF) harus sama atau melebihi gaya gravitasi (mg). Kekuatan medan gravitasi di Bumi (G) adalah 9,8 newton per kilogram. Jadi gaya gravitasi, (mxg) = 75 x 9,8 = 735 newton.
Sekarang ingat, gaya gesek adalah gaya normal dikalikan koefisien gesekan (FF = μN). Jadi untuk mendapatkan gaya gesek minimum sebesar 735 newton, kita memerlukan gaya normal minimal 1.225 newton (FF/= 735/0,6 = 1,225).
Kedua gaya ini, gravitasi dan gaya normal, menekan Anda, jadi kita perlu menjumlahkannya untuk mendapatkan gaya total. Karena keduanya tegak lurus, kita dapat dengan mudah menghitung jumlah vektornya sebesar 1.429 newton. (Perhatikan, anak-anak: Anda ingin menjadi pahlawan parkour? Ambil aljabar linear.)
Itu berarti Anda perlu mendorong balik dengan gaya yang sama (karena gaya merupakan interaksi antara dua benda). 1.429 newton adalah gaya sebesar 321 pon. Itu penting tetapi bukan tidak mungkin. Melakukannya delapan kali berturut-turut dengan cepatmeskipun? Tidak semudah itu.
Berapa lama waktu yang Anda miliki untuk melakukan putaran balik? Dengan gaya normal dan massa orang tersebut, kita dapat menghitung percepatan horizontal AXMenurut definisi, hal ini pada gilirannya sama dengan perubahan kecepatan per satuan waktu (Δt), jadi kita dapat menggunakannya untuk menyelesaikan interval waktu:
Dengan memasukkan angka-angka kita, kita memperoleh interval waktu 0,12 detik. Dengan kata lain, jika Anda ragu-ragu, Anda akan jatuh. Intinya, jika Anda ingin melakukan aksi parkour yang mengagumkan ini, Anda harus kuat, cepat, dan tak kenal takut—karena jika Anda kekurangan newton di tengah jalan, penurunannya akan jauh lebih cepat daripada pendakiannya.
