Selasa, 25 Agustus 2015

Analisis Fisika "Bagaimana Menentukan Kecepatan Berjalan Tyranosaurus rex?"

Salah satu ciri makhluk hidup adalah bergerak. Tetapi pergerakan makhluk hidup dari jenis hewan dan manusia lebih dapat diamati ketimbang makhluk hidup tumbuhan. Hal ini dikarenakan manusia dan hewan dapat melakukan perpindahan tempat. Perpindahan ini umumnya dilakukan dengan menggunakan kaki (walaupun beberapa jenis hewan ada yang tidak menggunakan kaki).

Setiap jenis hewan memiliki kecepatan yang berbeda-beda. Konon Cheetah dapat berlari dengan kecepatan lebih dari 100 km/jam. Sedangkan komodo, hewan khas indonesia ini hanya dapat berlari dengan kecepatan 18 m/jam , yah... cukup lumayan.

Tidak hanya pada saat berlari hewan memiliki kecepatan yang berbeda. namun mereka juga memiliki langkah berjalan yang alamiah yang berbeda-beda pula. Langkah berjalan alamiah adalah sejumlah langkah per menit (maupun per sekon) yang dirasakan lebih nyaman dibandingkan langkah yang lebih cepat maupun yang lebih lambat. Bahkan diantara manusia sendiri juga memiliki langkah alamiah yang berbeda. Biasanya langkah alamiah anak-anak lebih cepat dibandingkan orang dewasa.

Umummnya binatang dengan kaki yang pendek seperti tikus atau cihuahua memiliki langkah berjalan yang cepat. Manusia, jerapah, dan binatang lainnya dengan kaki yang panjang memiliki laju langkah yang lambat. 

Mengapa kecepatan langkah mereka berbeda?
Lalu bagaimanakah dengan hewan purba Tyranosaurus rex? 
Berapakah laju langkah alamiah hewan ganas ini? 
Dapatkah fisika menjawab tantangan ini?


Langkah alamiah ini sama dengan periode dari kaki-kaki makhluk hidup yang dipandang sebagai ayunan fisis yang berporos pada pasangan pinggul (persendian). Ayunan fisis adalah sistem yang terdiri atas benda kaku yang bergetar pada salah satu porosnya (berbeda dengan ayunan sederhana dimana massanya dipandang sebagai partikel titik dan dihubungkan dengan tali tak bermassa). Periode dari ayunan fisis dapat dituliskan dengan persamaan :
Dimana I adalah momen inersia benda dan h adalah jarak pusat rotsi terhadap pusat massa benda.

Bukti-bukti fosil menunjukkan bahwa Tyranosaurus rex, dinasaurus dengan dua kaki yang hidup kurang lebih 65 juta tahun yang lalu pada akhir periode cretocaurus, memiliki:


kaki dengan panjang L = 3,1 m
panjang langkah (jarak dari satu jejak kai ke jejak kaki berikutnya dengan kaki yang sama ) S = 4,0 m. 


Jika kaki dianggap batang homogen yang berpusat pada salah satu ujungnya maka momen inersia 

I = 1/3 mL2 dan pusat massanya berada pada ½ L

Namun kaki untuk kebanyakan binatang  termasuk tyranosaurus rex seperti manusia, adalah lonjong. Terdapat lebih banyak massa antara lutut dan pinggul dibandigkan antara lutut dan telapak kaki. Maka momen inersianya kurang dari 1/3 mL2 , dan berada di sekitar 1/15 mL2. Sedangkan pusat massanya akan berda kurang dari ½ L, yaitu berada di sekitar ¼ L. 

Dengan memasukkan nilai tersebut didapat nilai dari periode sebesar :


Maka kecepatan berjalan alamiah Tyranosaurus rex adalah
Itulah kecepatan berjalan santai dari hewan purba ini. Walaupun begitu hewan ini dapat berlari dengan kecepatan yang luar biasa. 

Sekian semoga artikel ini bermanfaat, menambah wawasan, dan menambah kecintaan kita pada fisika. 

Referensi : Young and Freedman. University Physics.USA : Addison Wisley Publishing


EmoticonEmoticon