Kalkulator G-Force: Percepatan dalam g

Kalkulator G-Force

G-force adalah percepatan yang ditulis sebagai kelipatan gravitasi di permukaan Bumi. Belokan yang dinyatakan sebagai "3 g" memiliki percepatan tiga kali gravitasi standar. Kalkulator ini mengonversi percepatan menjadi g dan sebaliknya, serta menghitungnya dari perubahan kecepatan atau dari belokan.

Fungsi kalkulator

Halaman ini memiliki tiga mode. Ketiganya berakhir pada hasil yang sama: satu nilai percepatan, yang langsung ditampilkan dalam meter per detik kuadrat, kaki per detik kuadrat, dan g.

Kecepatan dapat dimasukkan dalam meter per detik, kilometer per jam, mil per jam, kaki per detik, atau knot. Radius dapat dimasukkan dalam meter, kilometer, sentimeter, kaki, yard, atau mil. Registri satuan bersama situs ini mengonversi setiap masukan sebelum perhitungan aritmetika dijalankan, sehingga kaki yang digunakan di sini sama dengan kaki yang digunakan di halaman lain.

Hasil ditampilkan hingga delapan angka penting. Hanya tampilan yang dibulatkan. Perhitungan menggunakan nilai yang diketikkan. Hasil di bawah 0,0001, atau 1.000.000.000 ke atas, ditampilkan dalam notasi ilmiah, sedangkan hasil nol ditampilkan sebagai 0 biasa.

Satu g dan rumus g-force

Satu g adalah gravitasi standar, yang ditulis sebagai $g_n$. Mengubah percepatan menjadi g hanya memerlukan satu pembagian:

$a_g = \frac{a}{g_n}, \qquad g_n = 9.80665\ \mathrm{m/s^2}$

dengan $a$ sebagai percepatan dalam meter per detik kuadrat dan $a_g$ sebagai percepatan yang sama yang dinyatakan dalam g. Mengalikannya dengan $g_n$ menghasilkan arah sebaliknya.

Gravitasi standar adalah konvensi, bukan pengukuran dari tempat tertentu. Gravitasi nyata sedikit lebih lemah di khatulistiwa dan di gunung, serta sedikit lebih kuat di kutub. Konferensi Umum tentang Ukuran dan Timbangan ke-3 menetapkan nilai tunggal yang disepakati pada 1901, dan NIST SP 811 Lampiran B mencantumkannya dalam tabel, sehingga angka tersebut eksak dan tidak akan diubah oleh eksperimen yang lebih baik.

Satuan kaki per detik kuadrat menggunakan kaki berdasarkan Perjanjian Yard Internasional dan Pound tahun 1959:

$a_{\mathrm{ft/s^2}} = \frac{a}{0.3048}$

dengan 0,3048 sebagai jumlah meter dalam satu kaki, secara eksak.

Cara menghitung g-force dari perubahan kecepatan

$a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$

dengan $\Delta v$ sebagai kecepatan akhir dikurangi kecepatan awal, dalam meter per detik, dan $\Delta t$ sebagai lama waktu perubahan tersebut, dalam detik. Hasilnya adalah rata-rata sepanjang interval, bukan nilai puncak.

Perubahan kecepatan dapat bernilai negatif. Perlambatan adalah percepatan negatif, sehingga halaman ini mempertahankan tandanya dan menyatakan di samping angka apakah benda sedang mempercepat atau melambat.

Cara menghitung g-force saat berbelok

$a = \frac{v^2}{r}$

dengan $v$ sebagai kecepatan mengitari lingkaran dalam meter per detik dan $r$ sebagai radius lingkaran dalam meter. Ini adalah percepatan sentripetal, tarikan ke arah dalam yang mempertahankan benda pada lintasan melingkar dengan kecepatan tetap. Nilainya bertambah menurut kuadrat kecepatan, sehingga menggandakan kecepatan pada lingkaran yang sama akan melipatempatkan g-force, dan nilainya berkurang saat lingkaran melebar.

Pengkuadratan menghilangkan tanda kecepatan. Hal ini memang benar, bukan sekadar cara praktis, karena tarikannya tetap mengarah ke dalam, ke arah mana pun benda bergerak mengitari lingkaran.

Konstanta mana yang eksak

Setiap angka yang menjadi dasar konversi ini adalah definisi yang disepakati oleh badan standardisasi, bukan besaran hasil pengukuran.

Salah satu angka yang tampak seperti konstanta ternyata bukan konstanta. Gravitasi dalam satuan imperial sering dinyatakan sebagai 32,17405 kaki (9,81 m)/s², dan itu merupakan pembulatan. Rasio sebenarnya dari 9,80665 terhadap 0,3048 memiliki ekspansi desimal yang tidak pernah berakhir, dimulai dengan 32,174048556430450 dan seterusnya, sehingga setiap desimal yang ditulis akan terpotong pada suatu titik. Memasukkan 32,17405 kaki/s² ke halaman ini menghasilkan 9,8066504 m/s², bukan 9,80665 m/s². Keduanya terbaca sebagai 1 g pada delapan angka penting karena perbedaan pertama muncul pada angka penting kesembilan.

Contoh perhitungan

Sebuah mobil mencapai 100 km/h dalam 4 detik. Perubahan kecepatannya adalah 27,777778 m/s. Dibagi 4 detik, hasilnya 6,9444444 m/s², yang ditampilkan halaman ini sebagai 22,78361 kaki/s² dan 0,70813626 g.

Sebuah mobil mencapai 60 mph dalam 6 detik. Karena satu mil tepat sama dengan 1.609,344 m, 60 mph tepat sama dengan 26,8224 m/s. Dibagi 6 detik, hasilnya tepat 4,4704 m/s², yaitu 14,666667 kaki/s² dan 0,45585394 g.

Sebuah mobil melewati tikungan 50 m dengan kecepatan 200 km/h. Kecepatannya adalah 55,555556 m/s. Mengkuadratkan nilai itu dan membaginya dengan radius 50 m menghasilkan 61,728395 m/s², yaitu 202,52098 kaki/s² dan 6,2945445 g.

Jatuh bebas. Benda yang jatuh dengan hanya gravitasi yang bekerja padanya mengalami percepatan 9,80665 m/s², yaitu 32,174049 kaki/s² dan tepat 1 g.

Cara mengatur perhitungan aritmetika

Delapan angka penting cukup untuk menampilkan sisa pembulatan, sehingga perhitungan diatur agar saling meniadakan secara tepat pada titik-titik ketika pembaca mengharapkan hasil bulat. Memasukkan 9,80665 m/s² menampilkan 1 g, memasukkan 1 g menampilkan 9,80665 m/s², dan memasukkan 1 kaki/s² kembali menampilkan 1 kaki/s², tanpa angka tambahan di belakang.

Label mempercepat atau melambat ditentukan berdasarkan nilai yang telah dibulatkan, bukan nilai mentah. Komputer menyimpan angka-angka ini dalam biner, dan perubahan kecepatan yang seharusnya nol sering kali tidak menjadi nol: 0,1 ditambah 0,2 dikurangi 0,3 menghasilkan 0,000000000000000055511151. Label yang dibaca dari tanda mentah akan menyatakan "mempercepat", sementara kartu di sampingnya mencetak sisa tersebut sebagai percepatan. Karena itu, apa pun yang dibulatkan menjadi nol pada dua belas tempat desimal dilaporkan sebagai tidak ada perubahan, baik pada label maupun angka, sehingga keduanya tidak dapat bertentangan. Dua belas tempat desimal jauh lebih kecil daripada ketelitian apa pun yang dimasukkan pembaca di sini. Anomali Pioneer, yang kira-kira merupakan percepatan terkecil yang biasanya dinyatakan dengan angka, adalah 0,00000000087 m/s², lebih dari seribu kali lipat batas tersebut.

Hal yang ditolak kalkulator

Kotak masukan menerima apa pun yang diketik atau ditempelkan, dan tautan bersama dapat membawa nilai apa pun, sehingga pemeriksaan yang penting berada dalam kode perhitungan, bukan pada formulir.

Percepatan negatif tidak ditolak. Percepatan memiliki tanda, dan melambat adalah keadaan biasa untuk bagian yang bernilai negatif.

Hal yang tidak dinyatakan oleh angka tersebut

Angka itu adalah percepatan itu sendiri, bukan apa yang dirasakan benda. Orang yang berdiri diam sudah terbaca 1 g pada akselerometer karena tanah mendorongnya ke atas, dan halaman ini tidak menambahkan nilai dasar tersebut ke percepatan yang dimasukkan.

Mode perubahan kecepatan melaporkan rata-rata selama waktu yang diberikan. Peristiwa singkat seperti kecelakaan memiliki nilai puncak jauh di atas rata-ratanya, sehingga instrumen yang mengukur interval yang sama akan membaca nilai lebih tinggi. Mode belokan mengasumsikan kecepatan tetap, sehingga hanya menghitung bagian percepatan yang mengarah ke dalam. Mempercepat atau melambat saat berbelok menambahkan komponen sepanjang lintasan yang tidak disertakan oleh angka ini. Perhitungannya bersifat Newtonian, tanpa koreksi relativistik.

Pertanyaan yang sering diajukan

Apa itu g-force? G-force adalah percepatan yang ditulis sebagai kelipatan gravitasi standar. Satu g adalah 9,80665 m/s², sehingga 3 g adalah percepatan yang besarnya tiga kali lipat. Meskipun namanya demikian, g-force adalah percepatan, bukan gaya, dan tidak memiliki satuannya sendiri karena merupakan hasil pembagian satu percepatan dengan percepatan lainnya.

Bagaimana mengonversi m/s² menjadi g? Bagilah dengan 9,80665. Percepatan sebesar 19,6133 m/s² adalah 2 g. Untuk arah sebaliknya, kalikan nilai dalam g dengan 9,80665.

Berapa g untuk perubahan dari 0 ke 60 mph dalam 6 detik? Sekitar 0,46 g. 60 mph adalah 26,8224 m/s; dibagi 6 detik menghasilkan 4,4704 m/s², dan dibagi lagi dengan 9,80665 menghasilkan 0,45585394 g. Itu adalah rata-rata selama enam detik, dan nilai puncak pada suatu titik dalam interval tersebut lebih tinggi.

Bagaimana g-force saat berbelok dihitung? Kuadratkan kecepatan dalam meter per detik, bagi dengan radius dalam meter, lalu bagi lagi dengan 9,80665. Pada 55,555556 m/s di sepanjang lingkaran dengan radius 50 m, percepatannya adalah 61,728395 m/s², atau 6,2945445 g.

Apakah 32,17405 kaki/s² sama dengan satu g? Tidak tepat. Nilai itu adalah pembulatan dari rasio yang digitnya tidak pernah berakhir. Memasukkannya di sini menghasilkan 9,8066504 m/s², bukan 9,80665 m/s². Keduanya tetap terbaca sebagai 1 g pada delapan angka penting.

Mengapa perubahan kecepatan negatif menghasilkan jawaban negatif? Karena percepatan memiliki arah. Penurunan kecepatan adalah percepatan negatif, dan melaporkannya sebagai angka positif akan menghilangkan fakta bahwa benda sedang melambat.

Berapa banyak g yang dapat ditahan seseorang? Hal itu bergantung pada arah percepatan dan lamanya berlangsung, serta berbeda dari satu orang ke orang lain. Beberapa kali g yang dipertahankan selama beberapa waktu sudah cukup menimbulkan masalah bagi orang yang tidak terlatih, sedangkan lonjakan yang jauh lebih besar dalam waktu sangat singkat masih dapat ditahan. Halaman ini melaporkan percepatan dan tidak memberikan penilaian. Anggap setiap angka di sini sebagai fisika, bukan nasihat medis.