F = ma menghubungkan gaya, massa, dan akselerasi. Gandakan gaya, gandakan akselerasi. Setengahkan massa, gandakan akselerasi.

• 1 N = 1 kg·m/s²
• Lebih banyak gaya → lebih banyak akselerasi
• Lebih sedikit massa → lebih banyak akselerasi
• Besaran vektor: memiliki arah

Kecepatan adalah laju dengan arah. Akselerasi adalah seberapa cepat kecepatan berubah — mempercepat, melambat, atau mengubah arah.

• Positif: mempercepat
• Negatif: melambat (deselerasi)
• Mobil berbelok: berakselerasi (arah berubah)
• Kecepatan konstan ≠ akselerasi nol jika berbelok

Gaya-G mengukur akselerasi sebagai kelipatan dari gravitasi Bumi. 1g = 9.81 m/s². Pilot tempur merasakan 9g, astronaut 3-4g saat peluncuran.

• 1g = berdiri di Bumi
• 0g = jatuh bebas / orbit
• G negatif = akselerasi ke atas (darah ke kepala)
• 5g+ berkelanjutan memerlukan pelatihan

Standar internasional yang menggunakan m/s² sebagai dasar dengan penskalaan desimal. Sistem CGS menggunakan Gal untuk geofisika.

• m/s² — satuan dasar SI, universal
• km/j/s — otomotif (waktu 0-100 km/j)
• Gal (cm/s²) — geofisika, gempa bumi
• miligal — prospeksi gravitasi, efek pasang surut

Satuan adat AS masih digunakan dalam otomotif dan penerbangan Amerika di samping standar metrik.

• ft/s² — standar teknik
• mph/s — balap drag, spesifikasi mobil
• in/s² — akselerasi skala kecil
• mi/h² — jarang digunakan (studi jalan raya)

Konteks penerbangan, kedirgantaraan, dan medis menyatakan akselerasi sebagai kelipatan g untuk pemahaman intuitif toleransi manusia.

• gaya-g — rasio tak berdimensi terhadap gravitasi Bumi
• Gravitasi standar — 9.80665 m/s² (tepat)
• Miligravitasi — penelitian mikrogravitasi
• g planet — Mars 0.38g, Jupiter 2.53g

Persamaan inti menghubungkan akselerasi, kecepatan, jarak, dan waktu di bawah akselerasi konstan.

• v₀ = kecepatan awal
• v = kecepatan akhir
• a = akselerasi
• t = waktu
• s = jarak

Benda yang bergerak melingkar berakselerasi ke arah pusat bahkan pada kecepatan konstan. Rumus: a = v²/r

• Orbit Bumi: ~0.006 m/s² menuju Matahari
• Mobil berbelok: gaya g lateral terasa
• Loop roller coaster: hingga 6g
• Satelit: akselerasi sentripetal konstan

Dekat kecepatan cahaya, akselerasi menjadi kompleks. Akselerator partikel mencapai 10²⁰ g secara instan saat tumbukan.

• Proton LHC: 190 juta g
• Dilatasi waktu mempengaruhi akselerasi yang dirasakan
• Massa meningkat seiring kecepatan
• Kecepatan cahaya: batas yang tidak dapat dicapai

Akselerasi mendefinisikan performa mobil. Waktu 0-60 mph secara langsung diterjemahkan menjadi akselerasi rata-rata.

• Mobil sport: 0-60 dalam 3 detik = 8.9 m/s² ≈ 0.91g
• Mobil ekonomis: 0-60 dalam 10 detik = 2.7 m/s²
• Tesla Plaid: 1.99 detik = 13.4 m/s² ≈ 1.37g
• Pengereman: -1.2g maks (jalan raya), -6g (F1)

Batas desain pesawat didasarkan pada toleransi-g. Pilot berlatih untuk manuver g-tinggi.

• Jet komersial: batas ±2.5g
• Jet tempur: kemampuan +9g / -3g
• Pesawat ulang-alik: 3g saat peluncuran, 1.7g saat masuk kembali
• Melontar pada 14g (batas kelangsungan hidup pilot)

Perubahan akselerasi kecil mengungkapkan struktur bawah tanah. Sentrifugal memisahkan zat menggunakan akselerasi ekstrem.

• Survei gravitasi: presisi ±50 mikrogal
• Gempa bumi: 0.1-1g tipikal, 2g+ ekstrem
• Sentrifugal darah: 1,000-5,000g
• Ultrasentrifugal: hingga 1,000,000g

Kalikan nilai-g dengan 10 untuk perkiraan cepat (tepat: 9.81)

• 3g ≈ 30 m/s² (tepat: 29.43)
• 0.5g ≈ 5 m/s²
• Pesawat tempur pada 9g = 88 m/s²

Bagi 26.8 dengan detik ke 60mph

• 3 detik → 26.8/3 = 8.9 m/s²
• 5 detik → 5.4 m/s²
• 10 detik → 2.7 m/s²

Bagi dengan 2.237 untuk mengubah mph/s menjadi m/s²

• 1 mph/s = 0.447 m/s²
• 10 mph/s = 4.47 m/s²
• 20 mph/s = 8.94 m/s² ≈ 0.91g

Bagi dengan 3.6 (sama seperti konversi kecepatan)

• 36 km/j/s = 10 m/s²
• 100 km/j/s = 27.8 m/s²
• Cepat: bagi dengan ~4

1 Gal = 0.01 m/s² (sentimeter ke meter)

• 100 Gal = 1 m/s²
• 1000 Gal ≈ 1g
• 1 miligal = 0.00001 m/s²

Mars ≈ 0.4g, Bulan ≈ 0.17g, Jupiter ≈ 2.5g

• Mars: 3.7 m/s²
• Bulan: 1.6 m/s²
• Jupiter: 25 m/s²
• Venus ≈ Bumi ≈ 0.9g

Tesla Plaid: 0-60 mph dalam 1.99 detik. Berapa akselerasinya?

60 mph = 26.82 m/s. a = Δv/Δt = 26.82/1.99 = 13.5 m/s² = 1.37g

F-16 menarik 9g dalam ft/s²? Gempa bumi 250 Gal dalam m/s²?

Jet: 9 × 9.81 = 88.3 m/s² = 290 ft/s². Gempa bumi: 250 × 0.01 = 2.5 m/s²

Lompat dengan kecepatan 3 m/s di Bulan (1.62 m/s²). Seberapa tinggi?

v² = v₀² - 2as → 0 = 9 - 2(1.62)h → h = 9/3.24 = 2.78m (~9 kaki)

Seekor kutu berakselerasi pada 100g saat melompat — lebih cepat dari peluncuran pesawat ulang-alik. Kakinya berfungsi seperti pegas, melepaskan energi dalam milidetik.

Ia mengakselerasi capitnya pada 10,000g, menciptakan gelembung kavitasi yang runtuh dengan cahaya dan panas. Kaca akuarium tidak akan bertahan.

Otak manusia dapat bertahan dari 100g selama 10ms, tetapi hanya 50g selama 50ms. Benturan dalam sepak bola Amerika: secara teratur 60-100g. Helm menyebarkan waktu benturan.

Large Hadron Collider mengakselerasi proton hingga 99.9999991% kecepatan cahaya. Mereka mengalami 190 juta g, mengelilingi cincin 27km sebanyak 11,000 kali per detik.

Gravitasi Bumi bervariasi sebesar ±0.5% karena ketinggian, garis lintang, dan kepadatan bawah tanah. Teluk Hudson memiliki gravitasi 0.005% lebih rendah karena pemulihan pasca-glasial.

Kereta Angkatan Udara AS mencapai deselerasi 1,017g dalam 0.65 detik menggunakan rem air. Manekin uji selamat (hampir saja). Batas manusia: ~45g dengan penahan yang tepat.

Lompatan Felix Baumgartner tahun 2012 dari ketinggian 39km mencapai 1.25 Mach dalam jatuh bebas. Akselerasi mencapai puncak 3.6g, deselerasi saat pembukaan parasut: 8g.

Gravimeter atom mendeteksi 10⁻¹⁰ m/s² (0.01 mikrogal). Dapat mengukur perubahan ketinggian 1cm atau gua bawah tanah dari permukaan.

Aristoteles mengklaim bahwa benda yang lebih berat jatuh lebih cepat. Galileo membuktikan kesalahannya dengan menggelindingkan bola perunggu di bidang miring (1590-an). Dengan 'mengencerkan' efek gravitasi, Galileo dapat mengukur waktu akselerasi dengan jam air, dan menemukan bahwa semua benda berakselerasi secara seragam terlepas dari massanya.

Principia Newton (1687) menyatukan konsep tersebut: F = ma. Gaya menyebabkan akselerasi yang berbanding terbalik dengan massa. Satu persamaan ini menjelaskan apel yang jatuh, bulan yang mengorbit, dan lintasan meriam. Akselerasi menjadi penghubung antara gaya dan gerak.

• 1590: Eksperimen bidang miring Galileo mengukur akselerasi konstan
• 1638: Galileo menerbitkan Dua Ilmu Baru, memformalkan kinematika
• 1687: F = ma Newton menghubungkan gaya, massa, dan akselerasi
• Menetapkan g ≈ 9.8 m/s² melalui eksperimen pendulum

Ilmuwan abad ke-19 menggunakan pendulum reversibel untuk mengukur gravitasi lokal dengan presisi 0.01%, mengungkap bentuk Bumi dan variasi kepadatan. Satuan Gal (1 cm/s², dinamai menurut Galileo) diformalkan pada tahun 1901 untuk survei geofisika.

Pada tahun 1954, komunitas internasional mengadopsi 9.80665 m/s² sebagai gravitasi standar (1g)—dipilih sebagai nilai di permukaan laut pada lintang 45°. Nilai ini menjadi acuan untuk batas penerbangan, perhitungan gaya-g, dan standar rekayasa di seluruh dunia.

• 1817: Pendulum reversibel Kater mencapai presisi gravitasi ±0.01%
• 1901: Satuan Gal (cm/s²) distandarisasi untuk geofisika
• 1940-an: Gravimeter LaCoste memungkinkan survei lapangan 0.01 miligal
• 1954: ISO mengadopsi 9.80665 m/s² sebagai gravitasi standar (1g)

Pilot tempur Perang Dunia II mengalami pingsan saat berbelok tajam—darah menggenang jauh dari otak di bawah tekanan 5-7g yang berkelanjutan. Setelah perang, Kolonel John Stapp mengendarai kereta roket untuk menguji toleransi manusia, bertahan dari 46.2g pada tahun 1954 (deselerasi dari 632 mph menjadi nol dalam 1.4 detik).

Perlombaan Antariksa (1960-an) memerlukan pemahaman tentang g-tinggi yang berkelanjutan. Yuri Gagarin (1961) menahan 8g saat peluncuran dan 10g saat masuk kembali. Astronaut Apollo menghadapi 4g. Eksperimen ini menetapkan: manusia dapat mentolerir 5g tanpa batas waktu, 9g untuk waktu singkat (dengan pakaian-g), tetapi 15g+ berisiko cedera.

• 1946-1958: Uji kereta roket John Stapp (bertahan hidup pada 46.2g)
• 1954: Standar kursi lontar ditetapkan pada 12-14g selama 0.1 detik
• 1961: Penerbangan Gagarin membuktikan kelayakan perjalanan luar angkasa manusia (8-10g)
• 1960-an: Pakaian anti-g dikembangkan yang memungkinkan manuver tempur 9g

Large Hadron Collider (2009) mengakselerasi proton hingga 99.9999991% kecepatan cahaya, mencapai akselerasi melingkar 1.9×10²⁰ m/s² (190 juta g). Pada kecepatan ini, efek relativistik mendominasi—massa meningkat, waktu melambat, dan akselerasi menjadi asimtotik.

Sementara itu, gravimeter interferometer atom (2000-an+) mendeteksi 10 nanogal (10⁻¹¹ m/s²)—sangat sensitif sehingga mereka dapat mengukur perubahan ketinggian 1cm atau aliran air bawah tanah. Aplikasinya berkisar dari prospeksi minyak hingga prediksi gempa bumi dan pemantauan gunung berapi.

• 2000-an: Gravimeter atom mencapai sensitivitas 10 nanogal
• 2009: LHC memulai operasi (proton pada 190 juta g)
• 2012: Satelit pemetaan gravitasi mengukur medan Bumi dengan presisi mikrogal
• 2020-an: Sensor kuantum mendeteksi gelombang gravitasi melalui akselerasi kecil