Beberapa orang dengan pemahaman disiplin ilmu fisika seperti Raymond A. Serwayy dan John W. Jewett dalam karyanya mengartikan gerak sebagai perubahan posisi benda tersebut secara terus-menerus tentunya terhadap titik acuan.

Sehingga apabila dikatakan sebuah benda bergerak, maka hal ini menjadi rancu dalam bidang ilmu ini. Namun, jika dikatakan suatu benda bergerak terhadap orang yang ada di pinggir jalan, maka hal ini bisa dikatakan benar.

Macam-macam gerak berdasarkan lintasannya yaitu gerak lurus, gerak melingkar, dan gerak parabola. Namun, alangkah baiknya pembahasan gerak cukup sampai disini saja, karena pembahasan inti disini adalah aerodinamika itu sendiri.

Penyebab mobil bergerak

Pada bagian sebelumnya telah dijelaskan mengenai pengertian gerak. Lantas, apa yang menyebabkan benda itu bergerak? Semua benda, termasuk mobil, bisa bergerak karena adanya gaya (force) yang dapat mengubah keadaannya. 

Gaya adalah tarikan atau dorongan yang diberikan pada suatu benda yang kemudian dapat mengubah keadaan benda tersebut seperti posisi, kecepatan, arah gerak, hingga bentuk benda itu sendiri. Di buku Physics for Scientist and Engineers with Modern Physics disebutkan bahwa penemu teori gaya (force) ini adalah Isaac Newton, sehingga muncul istilah Hukum Newton.

Pada Hukum Newton Pertama, tertulis persamaan yang mengindikasikan bahwa besarnya gaya (force) sebanding dengan percepatan. Semakin besar gaya yang diberikan, semakin besar pula percepatan yang dialami/dimiliki benda tersebut. 

Hubungan percepatan dan kecepatan

Suatu benda yang awalnya diam (kecepatannya 0 m/s) yang kemudian dikenai gaya (force) akan bergerak dalam rentang waktu tertentu hingga kecepatannya mencapai nilai tertentu. Hal ini kemudian yang dinamakan percepatan. Percepatan dapat dirumuskan sebagai hasil bagi antara laju perubahan kecepatan dan selang waktu yang ditempuh.

Dari persamaan tersebut, maka hubungan percepatan dan laju perubahan kecepatan adalah berbanding lurus. Artinya, semakin besar gaya yang diberikan, semakin besar percepatan benda, semakin besar pula perubahan kecepatan benda tersebut dalam selang waktu tertentu. 

Energi kinetik

Suatu benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu tentunya memerlukan energi dalam setiap waktunya. Energi yang dimiliki oleh benda/partikel yang bergerak dinamakan energi kinetik. Secara matematis, energi kinetik dapat ditentukan dengan mengalikan massa benda dengan kuadrat kecepatannya lalu dikalikan konstanta 0,5.

Besaran ini skalar, diukur dalam Joule, dan merepresentasikan usaha yang diperlukan untuk mempercepat benda dari diam hingga kecepatan tertentu. Energi kinetik berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan dan massa suatu benda. Jadi, jika kecepatan ditingkatkan menjadi 2 kali semula, maka energi kinetiknya menjadi 4 kali semula. 

Aerodinamika

Secara fundamental, aerodinamika adalah disiplin ilmu tentang pergerkan udara. Ketika sebuah benda seperti mobil atau pesawat bergerak, benda tersebut harus memindahkan molekul-molekul udara yang ada di hadapannya. Dalam hal ini, hukum aksi-reaksi berlaku. Untuk memindahkan udara, suatu benda memberikan energi kinetik kepada molekul udara tersebut.

Energi yang ditransfer ke molekul udara ini asalnya dari energi kinetik itu sendiri. Konsekuensinya, tanpa pasokan energi terus-menerus dari mesin,maka benda akan melambat karena hambatan oleh molekul udara itu sendiri.

Energi kinetik bergantung pada kuadrat kecepatannya. Tidak berbeda dengan energi kinetik, gaya hambat aerodinamika (drag force) juga mengikuti pola yang sama. Artinya, jika seseorang melipatgandakan kecepatannya, energi geraknya menjadi 4 kali semula, begitu pula dengan hambatan yang harus dihadapinya juga menjadi 4 kali semula.

Hal ini menjelaskan bagaimana pada kecepatan tinggi, sebagian besar energi terbuang untuk melawan hambatan molekul udara dan bukan lagi untuk keperluan menambah kecepatan secara efisien. Besar kecilnya drag force juga dipengaruhi oleh desain bentuk kendaraan itu sendiri.

Tujuan dari desain kendaraan aerodinamis adalah untuk meminimalisir terbuangnya energi kinetik untuk melawan hambatan udara. Kendaraan yang didesain aerodinamis akan mengurangi gumpalan udara di bagian belakang kendaraan yang nantinya akan menyebabkan turbulensi sehingga energi kinetik yang terbuang cukup kecil. Sebagai konsekuensinya, jika energi yang terbuang untuk melawan hambatan udara adalah kecil, maka energi ini dapat ditransfer untuk gerak mobil agar efisien sepanjang track nya.