Drag Race Fisika: Tarikan Awal vs Top Speed

Drag Race: Tarikan Awal vs Top Speed

Pernah lihat balap drag race antara motor bebek modifan melawan motor sport bermesin besar? Di detik-detik awal saat lampu hijau menyala, motor bebek biasanya langsung melesat lebih dulu. "Tarikan bawah" atau akselerasinya sangat galak. Tapi saat balapan terus berlanjut ke jarak yang lebih jauh, motor bebek itu mulai kehabisan napas karena giginya sudah mentok, sementara motor sport terus menambah kecepatan dan akhirnya menyusul.

Itulah persisnya yang terjadi pada Sinta dan Jeni di lomba lari 60 meter ini.

Sinta memang mendominasi di meter-meter pertama. Kalau garis finish-nya sangat dekat, Sinta pasti juara. Tapi jarak lombanya adalah 60 meter. Pertanyaannya: apakah sisa jarak lintasan cukup panjang buat Jeni yang punya top speed lebih tinggi untuk menyusul Sinta?

Simulasi di atas membuktikan bahwa punya percepatan awal besar bukan jaminan pasti menang jika top speed dibatasi dan lintasan cukup panjang.

Membedah Balapan Pakai Grafik $v-t$

Karena kamu sudah menguasai konsep dasar bahwa gerakan para pelari ini terbagi menjadi dua fase (fase "ngegas" atau GLBB, dan fase kecepatan konstan atau GLB), cara paling enak untuk melihat utuh balapan mereka adalah lewat grafik kecepatan terhadap waktu ($v-t$).

Coba perhatikan grafik di atas:

• Fase Ngegas (GLBB): Kecepatan pelari naik dari $0$ sampai mencapai batas top speed-nya. Di grafik, ini membentuk area segitiga.

• Fase Kecepatan Konstan (GLB): Setelah mentok, mereka mempertahankan kecepatannya sampai garis finish. Di grafik, fase ini mendatar dan membentuk area persegi panjang.

Untuk mencari tahu kapan masing-masing pelari mencapai jarak 60 meter, kita sebenarnya sedang memecahkan teka-teki ini: pada detik ke berapa total luas segitiga dan persegi panjang mereka sama dengan 60?

Mari kita hitung satu per satu di halaman berikutnya.

Menghitung Durasi Fase per Fase

Untuk menentukan pemenang di jarak 60 meter, kita hitung secara kronologis berapa lama waktu yang dihabiskan masing-masing pelari.

Analisis Sinta (Sang Raja Akselerasi)

1. Fase ngegas: Dengan percepatan $5 \text{m/s}^2$, Sinta butuh 2 detik untuk mentok di kecepatan $10 \text{m/s}$ ($v = a \times t$). Jarak yang dia tempuh di 2 detik pertama ini adalah luas segitiganya: $\frac{1}{2} \times 2 \times 10 = 10$ meter.

2. Fase top speed: Jarak lombanya sisa 50 meter ($60 - 10$). Sinta menempuh 50 meter ini dengan kecepatan stabil $10 \text{m/s}$. Waktunya? Gampang, jarak dibagi kecepatan: $\frac{50}{10} = 5$ detik.

3. Total waktu Sinta: $2 + 5 = \mathbf{7 \text{ detik}}$.

Analisis Jeni (Sang Penguasa Top Speed)

1. Fase ngegas: Dengan percepatan $4 \text{m/s}^2$, Jeni butuh 3 detik untuk mentok di $12 \text{m/s}$. Jarak tembusnya (luas segitiga): $\frac{1}{2} \times 3 \times 12 = 18$ meter.

2. Fase top speed: Sisa jarak balapan adalah 42 meter ($60 - 18$). Jeni yang sedang ngebut di $12 \text{m/s}$ akan melahap sisa 42 meter ini dalam waktu $\frac{42}{12} = 3{,}5$ detik.

3. Total waktu Jeni: $3 + 3{,}5 = \mathbf{6{,}5 \text{ detik}}$.