Lebih sakit mana jatuh dari atas gedung ke tanah atau jatuh dari pesawat ke laut jika dari ketinggian yang sama?

Tentu saja lebih sakit jatuh ke tanah. Coba tanya ke atlet lompat indah, dan minta mereka untuk terjun ke tanah—alih-alih ke air.

Atau cukup lihat gambar ini saja dan bayangkan bagaimana rasanya.

Jawaban saya ini akan melengkapi penjelasan Mas Surya Adhiwirawan dan meluruskan beberapa asumsi kurang tepat pada jawaban Mas Achmad Fajar.

Oiya di sini saya akan membahasnya dari sudut pandang fisika saja ya.

Jadi, parameter sakit atau tidaknya ini didasarkan pada besarnya gaya yang diterima tubuh ketika menabrak tanah ataupun laut.

Dan saya akan membaginya dalam dua buah sudut pandang.

Sudut pandang pertama: Waktu kontak dengan permukaan

Ketika seseorang jatuh dari ketinggian 1,000 m, maka saat mencapai permukaan kecepatannya adalah

Tapi karena ada gaya gesek udara, kecepatan akhirnya hanya berkisar pada 60 m/s [1].

Apakah kecepatan 60 m/s (200 km/h) adalah nilai yang besar?

Tentu saja.

Tapi yang menyebabkan rasa sakit bukan si kecepatan, melainkan gaya yang bekerja untuk mengubah nilai kecepatan itu.

Gaya yang dirasakan saat menumbuk tanah/laut adalah:

dengan m = massa orang (kg), Δv = perubahan kecepatan, dan Δt = rentang waktu kontak.

  • Semakin singkat waktu kontak untuk menyetop (merubah kecepatan dari 140 m/s ke 0), maka semakin besar gaya yang diterima.
  • Semakin lama waktu untuk menyetop, maka gaya yang diterima lebih kecil.

Tanah adalah permukaan yang solid, sehingga orang yang jatuh dengan kecepatan tertentu akan langsung berhenti dengan seketika.

Sementara laut terdiri dari air yang bisa berubah bentuk dan orang yang jatuh perlu beberapa waktu sebelum berhenti sampai kecepatan nol.

(Bayangkan seperti perbandingan meninju tembok dan meninju bantal. Analoginya mungkin kurang tepat, tapi gambarannya seperti itu).

Dengan asumsi waktu yang dibutuhkan tanah untuk menyetop orang jatuh adalah 1 detik, sementara waktu yang dibutuhkan oleh air adalah 3 detik…

…maka gaya yang diterima tubuh saat jatuh ke tanah adalah 3 kali lipat daripada jatuh ke laut. (Ingat, ini hanya perkiraan).

Tapi yang pasti, jatuh ke tanah lebih sakit.

Masalahnya, di sini saya tidak bisa memperkirakan secara tepat berapa watu kontak yang dibutuhkan oleh tanah ataupun air untuk menghentikan kecepatan orang jatuh, sehingga saya tidak tahu berapa persisnya besar perbandingan gaya yang dia rasakan.

Oleh karena itu, kita lanjut ke sudut pandang kedua.

Sudut pandang kedua: Gaya tolak

Sementara besarnya gaya yang bekerja pada sudut pandang sebelumnya bervariasi terhadap waktu, di sudut pandang kedua ini saya melakukan pendekatan dengan mempertimbangkan gaya tolak yang besarnya konstan.

Bagian ini akan melengkapi penjelasan mas Surya Adhiwirawan. Sebenarnya, di jawaban mas Achmad Fajar, dia sudah memberikan penjelasan dengan gaya tolak ini, tapi ada beberapa yang kurang tepat berikut ini:

Saya kurang tahu dari mana angka 1,000 N itu didapatkan. Tapi saya bisa memastikan kalau nilai itu tidak tepat untuk tanah normal.

Jika memang gaya tahan oleh tanah adalah 1,000 N, itu artinya semua benda yang massanya di atas 100 kg akan mblengsek ke dalam tanah.

Anda tidak bisa lagi bepergian naik motor beat (total massa sekitar 150 kg) di atas tanah karena motornya akan nyungsep. Apalagi jika pakai mobil yang massanya bisa sampai 1,000 kg (gaya beratnya 10,000 N), bisa-bisa mungkin tembus sampai sumber minyak di dalam perut bumi.

Gaya Tahan Tanah

Parameter yang lebih tepat untuk memperkirakan gaya tahan oleh tanah adalah menggunakan shear strength dan normal strength. Nilai inilah yang menunjukkan besaran tekanan maksimal yang bisa ditahan oleh tanah.

Besarnya kekuatan tanah bervariasi bergantung dengan jenis tanah dan strukturnya. Untuk tanah yang cukup keras, nilainya bisa mencapai 75,000 N/m2 [2]

Dengan luas penampang tubuh manusia sekitar 0.5 m2, maka besarnya gaya tahan maksimal oleh tanah adalah 38,000 N.

Dengan nilai gaya tahan F = 38,000 N, maka orang bermassa 80 kg yang jatuh akan berhenti dalam waktu 0.12 detik.

Dan jika dianggap gaya tahan oleh tanah adalah konstan, orang tersebut akan mblengsep sampai pada kedalaman 3.78 m.

Lumayan juga ya ternyata.

Tapi dalam kenyataannya nilainya pasti jauh lebih kecil dari 3.78 m karena saat terkompress gaya tahan tanah akan semakin meningkat.

Gaya Tahan Air

Untuk nilai gaya tahan air, pendekatan dengan gaya Archimedes seperti yang dilakukan Mas Achmad Fajar saya pikir sudah cukup tepat.

[Edit tambahan dari Mas Surya Adhiwirawan: Gaya archimedes saja tidak cukup. Ada mekanisme drag force yang berkontribusi besar untuk menahan gerakan tubuh dalam air. Perhitungan di bawah ini statusnya hold dulu ya karena nilai archimedes + dragforce nya saya masih nembak. Akan saya update saat ada waktu]

Hanya hasil perhitungannya archimedesnya terlalu besar. Tapi jika nilai itu dianggap sudah memperkirakan adanya gaya gesek (drag force) air, nilainya sudah cukup masuk akal.

Dengan gaya sebesar itu, orang yang jatuh ke laut dengan kecepatan 60 m/s akan nyemplung sampai pada kedalaman 120 m.

Wah dalam juga ya.

Kembali lagi, jika kita bandingkan besarnya gaya yang diterima:

  • Gaya oleh tanah: 38,000 N
  • Gaya oleh air: 2,000 N

Maka yang lebih sakit secara gaya adalah jatuh ke tanah.


Tapi, sakit itu tidak serta merta dari gaya saja

Perasaan sakit itu kombinasi dari serangkaian proses biologis di dalam tubuh.

Mungkin Mas Adithya Ekananda bisa memberikan sudut pandang mengenai hal ini. Ditunggu ya mas pembahasannya dari sudut pandang biologi.

  • Jatuh ke tanah memang lebih besar gayanya sehingga bisa meninggal lebih cepat.
  • Tapi jatuh ke air bisa jadi lebih menyakitkan karena korbannya akan merasakan tenggelam dan kehabisan nafas

Belum lagi, sebenarnya kalau sudah pada kecepatan tinggi, menabrak fluida pun sama sakitnya seperti menabrak benda padat [3].

Sama seperti meteor berkecepatan tinggi yang menabrak atmosfer (ini gas lho) dan ia pun hancur berkeping-keping. Saya belum memasukkan analisis ini pada jawaban di atas.

.

Nah demikian pembahasan dari saya tentang pertanyaan ini. Semoga bisa memberi perspektif tambahan.

Jika ada yang keliru pada analisis saya di atas, silahkan langsung sampaikan saja di komentar ya untuk kita diskusikan bersama 🙂

Nanti akan saya update jika ada yang keliru.
Terima kasih…

Catatan Kaki