hubungan hukum newton dan olahraga

 BAB I

PEMBAHASAN

1.    Tolak Peluru

a.    Hukum Newton I ( kekekalan )

Bola Tolak peluru : akan diam jika tidak diberikan gaya dari luar

 Keterangan :

Dalam tolak peluru, sifat kekekalan sebuah benda terdapat pada peluru itu sendiri. Pada saat peluru dilempar, peluru akan terus bergerak secara beraturan setelah itu akan jatuh dan berhenti pada tanda panah dalam gambar, titik dimana peluru itu akan berhenti, dan akan terus diam jika tidak digerakkan.

Disini dibuktikan, bahwa setiap benda yang tidak bergerak, akan tetap diam, terkecuali ada gaya dari luar yang menggerakkan,

b.    Hukum Newton II ( percepatan )

Saat melakukan lemparan tolak peluru : bola akan lebih jauh dan cepat jika diberikan lemparan yang kuat begitu sebaliknya.

Keterangan :

Seberapa besar gaya yang dibutuhkan tangan dalam melempar, untuk mendapatkan jarak yang jauh.yang jelas, semakin cepat dan kuat tangan melempar, maka sifat inersia / kekekalan dari bola akan dapat dipertahankan sejauh mungkin.

c.    Hukum Newton III ( Reaksi )

Saat tungkai ditekuk : tanah akan memberikan reaksi sebaliknya terhadap tungkai.

Keterangan :

Sebagaiman diketahui, sebuah reaksi akan timbul jika ada sebuah reaksi.

Dalam lempar cakram, reaksi yang ada yaitu pada saat tungkai belakang yang ditekuk, diluruskan sehingga terjadi gaya dorong yang menyababkan tubuh bergeser (shift) ke depan.

Disini ketika tungkai ditekuk, tanah memberikan reaksi kepada tungkai untuk dapat melakukan tolakan, dari di tekuk menjadi lurus, yang dapat kita lihat pada gambar.

2.    Bola Basket

a.    Hukum Newton I ( kekekalan )

Pada saat Dribbling : bola akan terus bergerak beraturan, dan berhenti jika bola di pegang kedua tangan.

Keterangan :

Bola basket akan terus bergerak/berputar jika di giring, dan pada saat bola itu di tangkap, maka otomatis bola akan berhenti bergerak/berputar. Oleh karena itu, untuk mempertahankan kekekalan sebuah bola basket, maka seorang atlet harus mampu menguasai bola.

b.    Hukum Newton II ( Percepatan )

Pada saat shooting : cepat dan lambat pergerakan bola basket mempengaruhi jarak bola.

Keterangan :

Saat melakukan shooting, seorang atlet harus menentukan kekuatan gaya yang dibutuhkan untuk memasukkan sebuah bola ke dalam ring, tergantung jarak antara atlet dan ring.

Apabila ring jaraknya dekat dengan atlet, maka gaya harus kecil hingga percepatan bola juga lamban,dan bentuk sudut siku. Sebaliknya, jika ringnya jauh, maka gaya yang dibutuhkan juga besar agar jarak yang didapatkan maksimal, dan sudut pada tangan mengecil.

c.    Hukum Newton III ( reaksi )

Pantulan bola basket saat dribbling : Saat bola didribbling, pasti memanfaatkan lantai sebagai tempat untuk memantulkan bola tersebut keatas.

Keterangan :

Lantai akan memberikan reaksi pada saat bola tersebut jatuh kebawah, dan memantulkannya kembali keatas.

3.    Lari Sprint

a.    Hukum Newton I ( kekekalan )

Pada saat start jongkok : atlet akan diam, sampai mendengar aba-aba dari wasit.

Keterangan :

Keadaan diam disini akan bergerak ketika mendapatkan gaya dari luar, yaitu pada saat wasit memberikan aba-aba kepada atlet. Atlet akan cendrung tidak akan melakukan gerakan apabila belum mendapatkan aba-aba.

b.    Hukum Newton II ( percepatan )

Pada saat berlari : Menambah gaya kecepatan agar menghasilkan  percepatan yang maksimal.

Keterangan :

semakin besar gaya yang dikeluarkan oleh seorang atlit, maka akan semakin besar percepatannya.

Hal ini tergantung dari bagaimana cara atlit berlari, baik itu posisi badan, posisi kaki, dan juga tolakan.

Sebagai contoh :

Badan yang cenderung condong kedepan akan mudah untuk mengimbangi berat badan dan melawan arah angin.

c.    Hukum Newton III ( reaksi )

Pada saat melakukan tolakan pada balok start : gaya yang dilakukan akan menghasilkan gaya terbalik pada balok start.

Keterangan :

pada saat kaki melakukan tolakan di balok start, maka balok start akan memberikan reaksi sebaliknya dengan menahan agar atlit dapat bertolak dengan baik. Reaksi akan semakin besar jika kaki memberikan tolakan yang kuat pula.

A.   Renang

Olah raga renang tidak dapat lepas dari prinsip-prinsip newton. Jika seorang perenang ingin memiliki performa renang yang optimal atau bahkan memecahkan rekor, ia harus dapat mengaplikasikan prinsip-prinsip dalam teknik renangnya. Banyak prinsip newton yang mempengaruhi laju renang seorang perenang.

   

      Hukum Newton III

Berdasarkan hukum gerak Newton ketiga (ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda pertama), gaya gesek inilah yang juga mendorong perenang untuk terus bergerak maju. Jika tidak ada gaya gesek sama sekali, maka tidak akan ada gaya dorong yang menyebabkan perenang terus bergerak.

Mark Spitz perenang legendaris dari Amerika tahu menggunakan hukum Newton. Ketika Mark menggerakan tangan mendorong air ke belakang, menurut hukum Newton III air akan bereaksi mendorong Mark ke depan. Hal yang sama terjadi ketika Mark menendang air, air akan mendorong Mark melaju ke depan. Kombinasi yang baik antara gerakan tangan dan kaki (seperti lumba-lumba menggerakan ekor dan tubuhnya) dapat memberikan gaya dorong yang besar sehingga Mark Spitz dapat melaju merebut 7 medali emas olimpiade di Munich tahun 1972.

Hal lain yang berkenaan dengan Hukum Newton dilakukan oleh perenang hebat Australia Ian Thorpe yang dijuluki “the Australian superfish”. Saat hendak berbalik arah, perenang muda yang masih berumur 20 tahun ini, akan menendang dinding kolam sekeras mungkin. Ian yang meraih 6 medali emas dalam kejuaraan negara persemakmuran di Manchester 2002, tahu bahwa kalau ia menendang keras maka menurut hukum Newton III, dinding akan memberikan reaksi dan mendorong ia keras ke depan. Semakin keras ia menendang, semakin keras pula dorongan dari dinding itu. Ian diharapkan mampu memecahkan berbagai rekor renang dalam olimpiade 2004 nanti di Athena. Kenapa dinding tidak ikut bergerak ketika Ian menendang? Karena massa (berat) dinding kolam jauh lebih besar dari massa Ian.

Selain dari prinsip-prinsip fisika di atas masih ada beberapa hal yang dapat membantu para atlet renang memecahkan rekor, misalnya :

a.     Konstruksi pakaian renang

Seperti para perenang dan peneliti sains dalam olah raga renang berusaha keras meminimalkan wave drag, demikian juga orang-orang yang terlibat langsung dalam dunia olah raga renang ini berusaha untuk mengurangi efek gaya gesek fluida (frictional drag). Tidak jarang kita lihat para atlet renang profesional pria memotong habis rambutnya dengan harapan bisa mengurangi efek frictional drag ini.

Pihak produsen pakaian renang juga berusaha membuat pakaian renang yang tipis dan licin untuk mengurangi gesekan. Speedo sebagai produsen pakaian renang terkemuka mengklaim kalau pihaknya sudah memroduksi pakaian renang fastskin(R) yang dirancang khusus sehingga dapat mengurangi efek gesekan sebesar 5-10% dan menambah kecepatan renang sebesar 4% . Produk pakaian renang yang menutupi sebagian besar tubuh perenang (bodysuit) fastskin(R) ini diproduksi untuk perenang wanita maupun pria.

Bodysuit yang menjadi tren baru di kalangan para perenang profesional ini dibuat dengan meniru konstruksi kulit dari ikan hiu. Ikan hiu yang terkenal dengan kecepatannya di laut memiliki struktur kulit yang unik. Kulit hiu terdiri dari kumpulan sirip mungil yang berfungsi seperti ”baling-baling mini” yang dapat menahan air tetap dekat dengan kulit, sehingga gelombang-gelombang yang diproduksi tidak menyebar ke arah luar badan hiu. Berkurangnya gelombang-gelombang di sekitar hiu dapat mengurangi wave drag yang dialami hiu, dan hasilnya hiu dapat berenang cepat.

Untuk mengurangi efek frictional drag, bodysuit dibuat dari bahan elastis yang tipis. Risleting yang diperlukan dalam proses pemakaian bodysuit juga diletakkan tersembunyi di dalam bodysuit tersebut, sehingga tidak menambah efek frictional drag yang bisa muncul jika penampang tubuh perenang bertambah besar karena kehadiran risleting.

Dengan menggunakan fastskin(R) bodysuit, kecepatan perenang juga meningkat. Ada banyak kontroversi dalam penggunaan bodysuit. Sebuah penelitian menyatakan penggunaan bodysuit tidak memberi efek yang signifikan terhadap penambahan laju renang, dengan kata lain kenyataan yang dialami para perenang tersebut tidak sesuai dengan kualifikasi produk yang disebutkan oleh pihak produsen bodysuit. Ada juga pendapat yang menyatakan bahwa penggunaan bodysuit menyalahi aturan FINA (Fédération Internationale de Natation, organisasi olah raga air internasional), karena mengurangi kealamian performa para perenang.

Terlepas dari kontroversi-kontroversi di atas, bodysuit sudah dirancang dengan menggunakan gabungan prinsip model dari alam (kulit ikan hiu) dan prinsip-prinsip fisika dalam usaha menghindari gaya gesek yang akan dialami perenang. Pihak produsen bodysuit juga tidak menghentikan produksinya dan terus berusaha melakukan inovasi-inovasi baru dalam konstruksi pakaian renang untuk meningkatkan performa perenang.

b.      Teknik Terjun atau Start

Seorang Alexander Popov (pemegang rekor 50 m gaya bebas dengan 2 1,64 detik) memilih untuk terjun ke kolam dengan sudut sebesar mungkin, pike dive. Gaya ini menyebabkan ombak yang dihasilkan tidak seheboh gaya terjun yang lama. Dengan pike dive ini tidak banyak turbulensi yang terjadi sehingga memperkecil hambatan. Selain itu, jarak yang bisa dicapai lebih jauh karena lompatan yang lebih tinggi dari flat dive (lompatan datar).

Di masa mendatang, diharapkan prinsip-prinsip fisika dapat digunakan lebih luas dalam mengembangkan teknik renang yang lebih baik, agar para perenang dapat berenang dengan kelajuan maksimal yang dapat dilakukannya.

B.  Bersepeda

Dalam olahraga bersepeda, kita akan mengalami 4 gaya utama : gaya angin, gaya hambat udara, gaya gesekan, dan gaya gravitasi. Fred Rompelberg dari Belanda berhasil mengefisienkan usaha dari gaya-gaya ini sehingga ia berhasil memecahkan rekor dunia untuk kecepatan tertinggi dengan 268,83 km/jam pada tanggal 3 Oktober 1995.

a.   Gaya Angin

Dalam bersepeda, angin yang berhembus berlawanan arah dengan arah gerak si pengendara sepeda merupakan penghambat yang sangat menjengkelkan. Energi si pengendara akan terkuras banyak untuk melawan hambatan angin ini. Bayangkan untuk mempertahankan kecepatan 15 km/jam ditengah angin yang bertiup dengan kecepatan 10 km/jam saja kita akan kehilangan sekitar 800 kalori setiap menitnya. Tetapi angin juga bisa menjadi faktor yang mempercepat gerakan sepeda jika arah tiupan angin searah dengan arah maju sepeda.

b.      Gaya hambat udara (drag force)

Di samping angin yang bertiup kencang, udara sendiri dapat menjadi penghambat bagi si pengendara sepeda. Tubuh manusia yang duduk tegak di atas sepeda merupakan bentuk yang sangat tidak aerodinamik karena mengacaukan aliran udara sehingga memaksakan terbentuknya dua daerah dengan tekanan yang berbeda. Daerah di belakang tubuh pengendara sepeda bertekanan rendah, sementara daerah di depan tubuh bertekanan tinggi. Perbedaan tekanan ini mengakibatkan tubuh pengendara terdorong ke arah belakang. Semakin cepat sepeda bergerak, semakin besar gaya dorong ini. Ini mencegah si pengendara untuk mengayuh sepeda secepat-cepatnya. Besarnya drag force ini sebenarnya dapat diminimalisasi dengan mengaplikasikan bentuk yang paling aerodinamik, yaitu bentuk yang streamline (ramping) yang dapat menembus udara dengan lebih mulus. Ini dilakukan dengan membungkukkan badan. Dalam suatu lomba bersepeda, para atlit bukan saja beradu kekuatan untuk menjadi yang tercepat, tetapi justru beradu teknik untuk memaksimalkan efisiensi aerodinamik yang dapat dicapai. Selain penempatan posisi tubuh yang baik, desain roda dan kerangka sepeda yang tepat juga dapat mengurangi tahanan udara. Kerangka sepeda yang berbentuk bulat digantikan oleh rancangan bentuk yang oval, sementara bentuk roda yang bergerigi digantikan oleh bentuk cakram (disc) yang dapat memperkecil turbulensi (gejolak udara) dan drag force saat berputar. Cara lain untuk memperkecil drag force adalah dengan melakukan teknik
drafting, yaitu bersepeda beriringan sambil memanfaatkan pusaran-pusaran udara (arus eddy) yang tercipta tepat di belakang pengendara terdepan untuk menarik pengendara berikutnya sehingga energi yang dibutuhkan menjadi lebih kecil. Semakin kecil jarak antara pengendara terdepan dengan pengendara berikutnya semakin efisien penggunaan energi oleh kedua pengendara. Pengendara terdepan dibantu oleh penggunaan arus eddy oleh pengendara berikutnya walaupun total energi yang dikeluarkan tetap lebih besar dari energi yang dikeluarkan pengendara yang berada tepat di belakangnya. Formasi bersepeda yang membentuk grup semacam ini dikenal sebagai formasi peloton dan echelon (formasi menyamping ke kiri maupun kanan). Para pengendara yang membentuk formasi semacam ini dapat menghemat energi sampai 40%. Pengendara sepeda profesional bahkan melakukan drafting pada jarak beberapa cm saja untuk menghemat energi.

c.   Gaya Gesekan

Dalam bersepeda, kita akan mengalami beberapa macam gaya gesekan: gaya gesekan antara permukaan kulit dengan udara, gaya gesekan kelahar sepeda dan gaya gesekan antara roda dengan jalan. Gaya gesekan antara permukaan kulit dengan udara walaupun tidak sebesar drag force kadang sangat menjengkelkan pula. Ini dapat menjadi faktor penting dalam menentukan kemenangan seorang atlit balap sepeda. Gesekan ini dapat dikurangi dengan menggunakan pakaian bersepeda yang tepat (skinsuit). Bayangkan seorang yang duduk tegak dengan pakaian biasa dapat menaikkan kecepatannya dari 10 km/jam menjadi 20 km/jam dengan menggunakan pakaian yang tepat dan posisi yang aerodinamik.

Gaya gesekan kelahar sepeda dapat dikurangi dengan menggunakan oli. Sedangkan gaya gesekan antara roda dengan jalan (rolling resistance) dapat dikurangi dengan memompa ban cukup keras. Ban yang kempes akan sangat menguras energi kita.

d.   Gaya Gravitasi

Gaya gravitasi memegang peranan penting saat pengendara sepeda melewati bukit. Gaya ini menarik kita ke bawah. Kita harus memberikan ekstra energi untuk melawan gravitasi ini ketika kita hendak menanjak bukit. Semakin tajam tanjakan bukit semakin besar energi yang dibutuhkan untuk menaiki tanjakan ini. Namun ketika kita menuruni bukit, gravitasi menjadi faktor yang berguna. Gravitasi mendorong sepeda turun lebih cepat.

Gaya gravitasi juga dapat membuat sepeda tidak seimbang. Cobalah duduk diatas sepeda yang diam, apa yang kamu-kamu alami? Kamu akan merasa tidak stabil dan hendak jatuh bukan? Mengapa? Gravitasilah penyebabnya. Tetapi mengapa sepeda yang bergerak tidak jatuh?

Misalkan sepeda sedang bergerak lurus dan agak miring ke kanan. Gravitasi akan membuat sepeda jatuh ke sebelah kanan. Agar sepeda tidak jatuh, kita harus belokan sepeda ke kanan sedikit. Usaha ini menghasilkan gaya sentrifugal yang akan mendorong sepeda ke kiri. Gaya sentrifugal inilah yang mengkompensasi gaya gravitasi sehingga kita tidak jadi jatuh ke kanan. Sebaliknya jika kita hendak jatuh ke kiri, kita harus belokkan sepeda ke kiri agar gaya sentrifugalnya ke kanan. Itu sebabnya kalau diamati, lintasan sepeda berkelok-kelok.

Gaya sentrifugal ini besarnya tergantung pada kecepatan sepeda. Semakin cepat sepeda semakin besar gaya sentrifugalnya. Sehingga pada waktu sepeda bergerak cepat, kita tidak perlu membelokkan sepeda terlalu tajam. Itu sebabnya lintasan sepeda yang bergerak cepat terlihat agak lurus (tidak terlalu berkelok-kelok).

Selain prinsip-prinsip fisika yang telah disajikan di atas, masih ada beberapa hal yang dapat membantu para atlet bersepeda untuh memecahkan rekor :

1.   Dalam cabang bersepeda, rancangan sepeda yang digunakan oleh para atlet dapat didesain menggunakan prinsip-prinsip fisika yang berkaitan dengan gerak melingkar (untuk merancang rodanya), gesekan (merancang bahan yang digunakan untuk ban sepeda), dan dinamika fluida untuk memaksimalkan bentuk streamline yang dibutuhkan untuk mengurangi gesekan/hambatan udara.

2.   Tubuh manusia merupakan mesin penggerak dalam proses bersepeda sehingga bahan bakar utama untuk olahraga ini adalah makanan. Faktor genetik dan kadar latihan juga menentukan kinerja maksimal yang dapat dicapai oleh seorang pengendara sepeda. Makanan (sayuran dan buah-buahan) yang mengandung banyak karbohidrat sangat direkomendasikan untuk para atlet sebelum memulai pertandingan. Konsumsi cairan yang cukup juga merupakan hal yang harus diperhatikan selama bersepeda karena kondisi tubuh yang sudah kehilangan 2% saja cairan tubuh dapat memberikan pengaruh yang besar. Kondisi dehidrasi yang parah dapat menyebabkan kelelahan, stroke, bahkan kematian. Atlet-atlet bersepeda sangat dianjurkan untuk terus menggantikan cairan tubuh yang hilang lewat keringat melalui minuman. Dengan demikian, konsep-konsep fisika telah sangat membantu para pengendara sepeda untuk melakukan aktivitas bersepeda secara lebih efisien dan aman.

C. Dayung

Berbagai perkembangan dalam teknik mendayung ternyata didasari oleh berbagai konsep yang diaplikasikan dalam olahraga ini. Faktor utama yang paling mempengaruhi kecepatan perahu adalah daya dorong perahu (propulsion). Mekanisme pergerakan perahu dalam air mengikuti Hukum III Newton tentang aksi dan reaksi. Menurut hukum ini, setiap gaya aksi selalu mendapatkan gaya reaksi yang besarnya sama tetapi pada arah yang berlawanan. Dalam proses mendayung, pedayung memindahkan sejumlah massa air ke belakang (gaya aksinya) sebagai reaksinya air akan mendorong perahu maju. Untuk menggerakan perahu dengan massa total (termasuk massa pedayung) 100 kg, dengan kecepatan 1 m/s, kecepatan dayung (kecepatan air yang dilontarkan) yang dibutuhkan 10 m/s jika massa air tersebut sebesar 10 kg. Atau kecepatan dayungnya 5 m/s jika massa air tersebut 20 kg. Disini kita mempunyai kebebasan menentukan kecepatan dayung kita untuk mencapai kecepatan optimum.

Dalam menentukan kecepatan dayung yang optimum konsep lain yang perlu diperhatikan adalah konsep energi kinetik. Pada kasus 1, besarnya energi yang dibutuhkan adalah 550 Joule, sedangkan energi yang dibutuhkan untuk kasus 2 adalah 300 Joule. Besarnya energi kinetik yang terlibat pada kasus 1 hampir dua kali lipat energi yang terlibat di kasus 2. Hal ini menunjukkan bahwa teknik yang lebih efisien adalah dengan mendayung perlahan tetapi jumlah massa air yang dipindahkan diperbesar. Ini merupakan dasar yang menjadi alasan dipilihnya ukuran ujung dayung yang lebih besar (Hatchet Blade) supaya dapat memindahkan air dalam jumlah yang lebih banyak.

Pada suatu pertandingan dayung, kecepatan mendayung dapat bertambah maupun berkurang (semakin cepat atau semakin lambat) selama pertandingan berlangsung. Analisa menggunakan konsep fisika menunjukkan bahwa perubahan kecepatan sangat tidak efektif dalam hal penggunaan energi. Ada persepsi yang menganggap bahwa untuk dapat memenangkan pertandingan, kecepatan mendayung harus ditingkatkan saat garis finish semakin dekat. Misalnya pada menit pertama kecepatan mendayung adalah 4 m/s. Kecepatan ini kemudian ditingkatkan menjadi 6 m/s pada menit yang kedua. Selama dua menit tersebut jarak yang ditempuh adalah 600 m. Total kerja yang dilakukan adalah 16800 Joule. Jarak yang sama sebenarnya dapat pula ditempuh oleh perahu yang sama tanpa perubahan kecepatan selama dua menit tersebut (misalnya kecepatan konstan pada 5 m/s selama dua menit). Kerja yang harus dilakukan pada sistem yang bergerak dengan kecepatan konstan ini adalah 15000 Joule. Ilustrasi ini menunjukkan bahwa penggunaan kecepatan yang konstan sepanjang lintasan merupakan teknik yang lebih efektif karena membutuhkan kerja (dan daya) yang lebih sedikit untuk menempuh jarak yang sama. Pertambahan kecepatan di saat­-saat akhir wha menjelang finish hanya menghasilkan kelelahan yang lebih bagi para pedayung karena kerja yang harus dilakukan lebih besar.

Dari uraian di atas, penulis ingin memaparkan bahwa ada teknik-teknik yang dapat dilakukan, tentunya dengan bantuan konsep fisika sehingga tim pendayung dapat memenangkan perlombaan atau bahkan memecahkan rekor kecepatan mendayung yang telah ada.

D. Tenis 

Pada olahraga tenis, Serena Williams adalah salah satu atlet yang diperhitungkan. Tentu saja, karena Serena adalah juara Grand Slam untuk keempat kalinya berturut-turut. Untuk mendapatkan Grand Slam Serena harus menjuarai Australia Terbuka (lapangan komposit/semen), Amerika Serikat Terbuka (lapangan komposit), Perancis Terbuka (lapangan tanah liat), dan Wimbledon (lapangan rumput). Apa memang semudah itu menaklukkan lawan-lawan tangguhnya, di berbagai negara yang memiliki kondisi lapangan tenis yang berbeda-beda? Tentu saja ada rahasianya yang berhubungan dengan prinsip-prinsip fisika :

a.   Sweet spots

Raket pada zaman dahulu (sekitar tahun 1935-an) sangat berbeda dengan raket yang ada sekarang. Raket sekarang kepalanya sangat besar dibandingkan dengan raket kuno dan berbentuk lebih lonjong (Gambar 1). Mengapa raket sekarang kepalanya lebih besar? Jawabannya bukan sekedar agar bola lebih mudah dipukul, tetapi ada alasan fisikanya, yaitu sweet spots.

 

Sweet spots merupakan daerah-daerah di kepala raket yang enak untuk dipukul dan memberikan keuntungan-keuntungan tertentu bagi para pemain. Pada raket kuno sweet spots terletak agak ke bawah dekat leher raket, sedangkan pada raket kepala besar, sweet spots terletak agak ke tengah. Ada 3 jenis sweet spots: node, center of percussion (COP) dan maximum coeficient of restitution (COR). Untuk menyelidiki ketiga titik ini dapat dilakukan beberapa percobaan berikut. Timpuk bola ke kepala raket dengan keras, apa yang terjadi? Raket akan bergetar bukan? Perhatikan bahwa tidak semua titik pada raket ikut bergetar. Ada titik yang tidak ikut bergetar yang dinamakan node. Kalau bola yang ditimpukkan tepat mengenai node, raket tidak akan bergetar sehingga tangan si pemegang raket terasa lebih nyaman. Nah itu sebabnya node digolongkan sebagai sweet spots.

Sekarang pegang raket pada posisi mendatar. Jatuhkan bola di berbagai tempat pada kepala raket dan amati tinggi pantulannya. Aneh, tinggi pantulan bola tidak sama untuk semua titik. Ada titik dimana bola tidak dipantulkan sama sekali (bola langsung mati). Titik ini disebut dead spots. Letaknya dekat dengan ujung raket Tetapi ada pula titik yang memantulkan bola sangat keras. Menurut fisika titik ini mempunyai koefisien pantul (coeficient of restitution/COR) yang sangat besar. Titik ini sering disebut titik COR. Para pemain kaliber dunia seperti Hingis dan Venus Williams berlatih keras supaya pukulannya selalu mengenai titik COR agar bola pantulnya bergerak dengan kecepatan tinggi. Keuntungan-keuntungan pantulan inilah yang menyebabkan titik ini digolongkan sebagai sweet spots. Letak titik COR dipengaruhi oleh luasnya kepala raket dan kelenturan batang raket.

Masih pada posisi raket mendatar, sekarang hantamkan bola dari atas dengan kecepatan tinggi pada berbagai daerah di kepala raket. Apa yang terjadi? Raket terasa terdorong keras ke bawah (bertranslasi) dan terputar (berotasi). Namun ini tidak terjadi pada semua titik. Ada titik dimana jika titik ini dihantam bola, raket hanya berotasi murni (terputar saja). Oleh orang fisika titik ini dinamakan center of percussion (COP). Jadi jika bola mengenai titik COP, tangan kita tidak perlu menahan dorongan translasi. Tangan terasa lebih nyaman, itu sebabnya titik COP juga digolongkan sebagai sweet spots.

b.    Serve

Permainan tenis selalu dimulai dengan serve. Tapi sayangnya para pemain amatir biasanya justru tidak terlalu mempedulikannya. Lain halnya dengan pemain profesional tingkat dunia. Mereka justru mengasah kemampuan mereka untuk melakukan serve sesempurna mungkin karena justru pada saat serve ini mereka punya kesempatan untuk mencuri angka dan mengendalikan permainan.

Nama-nama seperti Pete Sampras, Boris Becker, dan Goran Ivanicevic dikenal jagoan dalam melakukan serve karena bisa mencapai kecepatan 190-215 km/jam. Greg Rusedski memegang rekor serve dengan 239,8 km/jam sedangkan untuk pemain wanita, Venus Williams yang memegang rekor dengan 205 km/jam. Kecepatan sebesar itu semuanya dihasilkan dari ayunan raketnya! Secepat apa tangannya mengayunkan raket? Di sinilah ilmu fisika berlaku.

Untuk menghasilkan serve yang hebat, Venus Williams harus melakukan ayunan menembus udara dengan memperhitungkan faktor posisi raket, proyeksi dan kecepatan tumbukan, serta mengkoordinasikan semuanya dengan pergerakan tubuhnya. Agar bola bergerak dengan kecepatan tinggi, serve dikondisikan supaya raket menumbuk bola tepat di daerah dead spot. Letak dead spot jauh dari tangan. Menurut fisika titik yang terjauh dari tangan (pusat putaran) mempunyai kecepatan yang tertinggi. Bukan itu saja, ketika bola mengenai daerah dead spot, hampir seluruh momentum raket dipindahkan ke bola. Selain itu, keuntungan serve ini adalah bola mengenai titik yang paling jauh atau paling tinggi dari raket, sehingga peluang masuknya (melewati net) lebih besar.

Serve yang dahsyat dapat membuat orang jadi juara Wimbledon. Bob Falkenbur, pernah jadi juara Wimbledon hanya dengan modal serve dan volley yang dahsyat saja tanpa pakai teknik-teknik lain. Pemain lain yang serve-nya ditakuti orang adalah Arthur Ashe, John Doeg dan tentu saja Pete Sampras si pemain yang dijuluki mempunyai serve yang terbaik dan konsisten.

c.   Topspin

Bola yang ber-spin (berputar terhadap sumbunya) seringkali membuat lawan kalang kabut. Spin bisa merubah arah bola ketika sedang bergerak di udara atau merubah pantulan bola ketika dipantulkan tanah (ground). Dalam tenis dikenal 3 jenis spin dasar: topspin, backspin (underspin) dan sidespin.

Pada topspin bola berotasi searah dengan arah gerak majunya, sedangkan backspin berlawanan dengan arah gerak majunya, dan sidespin tegak lurus arah gerak majunya Topspin memberikan banyak keuntungan bagi atlet. Bola dengan topspin akan melengkung lebih tajam, mengurangi kemungkinan out dan membuat bola memantul lebih tinggi. Menurut perhitungan Howard Brody (fisikawan yang juga pemain tenis), bola yang dipukul dengan topspin 32 putaran per detik akan memantul 24 % lebih tinggi dibandingkan dengan bola yang dipukul dengan backspin.

Ketika bola bergerak dengan topspin, udara dibagian bawah bola akan bergerak lebih cepat dibandingkan dengan udara di bagian atas bola. Menurut fisika, udara yang bergerak lebih cepat akan berkurang tekanannya. Perbedaan tekanan antara daerah bawah bola dan daerah atas bola ini menyebabkan bola terdorong ke bawah. Dorongan ke bawah inilah yang membuat bola melengkung tajam kebawah.

Pada bola dengan backspin, bola akan bergerak lebih melebar sehingga kemungkinan bola keluar lapangannya (out) lebih besar. Menurut perhitungan Brody, bola lob dengan kecepatan 125 km/jam (dengan backspin) akan jatuh diluar lapangan, bandingkan dengan bola topspin yang walaupun dipukul dengan kecepatan 160 km/jam tetap masih jatuh di lapangan. Perhitungan inilah yang menyebabkan si pemukul keras Pete Sampras dan Andre Agassi bola lob-nya berputar dengan topspin.

d.   Struktur Tanah

Wimbledon dikenal sebagai lapangan cepat (lapangan rumput) sedangkan lapangan tanah liat di Perancis Terbuka merupakan lapangan lambat. Lapangan di Amerika Serikat dan Australia Terbuka merupakan komposit sehingga karakteristiknya berada di antara lapangan cepat dan lapangan lambat. Serena Williams, Steffi Graf, Martina Navratilova dan petenis dunia lain yang sudah berhasil mendapatkan Grand Slam berhasil menaklukkan semua lapangan yang berbeda-beda ini. Ada berbagai trik bermain di lapangan-lapangan yang berbeda ini tentunya dengan prinsip-prinsip fisika.

Pada lapangan rumput gesekan dengan bola sangat kecil sehingga energi bola yang hilang akibat gesekan sangat kecil. Akibatnya bola tetap memiliki kecepatan yang tinggi setelah memantul dari permukaan rumput. Itulah sebabnya lapangan rumput Wimbledon ini sering disebut lapangan cepat. Dalam lapangan cepat ini trik yang harus digunakan adalah melakukan serve yang cepat dan dahsyat. Serve cepat ini akan sulit dijangkau lawan sehingga cepat mendapatkan angka.

Di lapangan tanah liat triknya berbeda lagi. Di sini gesekan lebih besar sehingga bola pantul akan bergerak lebih lambat (kecepatannya bisa berkurang lebih dari 40%). Di samping itu menempelnya butiran-butiran tanah liat pada bola akan membuat bola lebih berat dan bergerak lebih lambat lagi. Karena lambatnya bola bergerak, lapangan di Perancis terbuka ini sering disebut lapangan lambat. Disini serve yang terlalu kuat menjadi tidak efektif. Pemain harus banyak memanfaatkan spin. Gesekan yang besar dapat membuat bola topspin dipantulkan dengan sudut pantul lebih besar dari perkiraan dan bola bergerak lebih cepat. Sedangkan bola backspin akan dipantulkan dengan sudut yang lebih kecil dari perkiraan dan bergerak lebih lambat.

BAB II

PENUTUP

Penulis telah memaparkan bagaimana para atlet memanfaatkan newton untuk memecahkan rekor. Pemanfaatan newton pada berbagai jenis olahraga tidak berhenti sampai di sini. Saat ini para pelatih dari tiap atlet meminta para peneliti untuk meneliti lebih banyak hal lagi untuk memperoleh teknik menjalankan olahraga tertentu agar lebih baik dan efisien. Hal itu dimaksudkan agar muncul rekor-rekor baru pada setiap jenis olahraga. Kedepannya kita akan semakin sering menyaksikan bagaimana fisika memperbaiki rekor-rekor olahraga yang ada.

Ada begitu banyak yang bisa diutak-atik oleh pare peneliti dalam perlombaan memecahkan rekor dunia ini.

Di masa datang, diharapkan prinsip-prinsip newton dapat digunakan lebih luas dalam mengembangkan teknik berbagai olahraga menjadi lebih baik, agar para atlet dapat lebih mudah menjalankan olahraganya sehingga dapat memecahkan rekor dunia.

Penerapan hukum newton

• Hukum newton ( Hukum Kelembaman)

Aplikasi dalam sepak bola,Bola tidak akan pernah bergerak tanpa adanya tendangan dari pemain lainnya.

• Hukum Newton II (Hukum percepatan)

Aplikasi

1. Melakukan start pada lari
2. Pada Bela diri Dalam olah raga bela diri tentunya terdapat dua atlet yang berusaha untuk menjadi pemenang. Jika atlet I menyerang atlet II, maka atlet II dapat juga mnyerang kembali atlet I dengan tempat yang berlawanan. Misalnya saja atlet I menyerang pundak pemain dua maka atlet dua dapat melawan dengan menyerang kembali bagian dada atau bahkan menjatuhkannya. Pemain II menyerang kembali karena berusaha mempertahankan dirinya agar tidak terjatuh.

• Hukum Newton III (Hukum reaksi)

Aplikasi

1. Seorang penolak peluru akan berusaha agar kakinya tetap pada lantai dalam lingkaran pada waktu melontar,supaya memperoleh gaya yang dimaksud
2. Melempar bola ke tembok.

Tugas 8

1.Pemain A menabrakpemain B pada sudut 70° dengan arah gerakannya adalah menggunakan gaya sebesar 80 kg.Sedangkan B pada waktu bertubrukan menggunakan gaya sebesar 120 kg. Berapa jauh A dapat menggeser B? Ap-abila A menubruk B pada sudut 40° dengan arah gerakannya .Berapa jauh A dapat menggeser B

Dik :     A = 80 kg

B = 120kg

α  =  40°

Dit :      R ?

Jawab :

a)         R² = A² + B²

= 80² + 120²

= 6400 + 14400

= 20800

R   =√20800

= 144 kg

Cos β = B/R =120/144 = 0.83

β = 34° (tabel)

b)         R² = A² + B² -2AB Cos α

= 6400 + 14400-19200 x 0.76

= 6208

R   =√ 6208

= 78.8 kg

Tugas  9

SISTEM PENGUNGKIT

1. A. Olahraga yang Menggunakan Sistem Pengungkit I

Sistem Pengungkit dapat diaplikasikan ke dalam olahraga yang sering kita lakukan. Sistem Pengungkit I digunakan dalam olahraga basket. Ketika menggunakan teknik-teknik dalam olahraga basket, terutama pada saat kita melakukan shooting, maka kita menggunakan jenis pengungkit I yakni sumbu putaran terletak antara beban dan gaya. Sendi siku (ekstensi sendi siku/articulatio cubiti) yang menggerakkan incertio tricep brachii dan lengan bawah dan tangan. Sendi siku menggerakkan lengan bawah dan tangan yang terdapat berat, sehingga incertio tricep brachii akan tergerak dan memberikan gaya. Dengan adanya pergerakan sistem sendi yang merupakan jenis pengungkit I, maka sendi siku incertio tricep brachii memberikan gaya pada berat yang ada pada tangan sehingga bola dapat masuk dengan tepat ke dalam ring.

1. B. Olahraga yang Menggunakan Sistem Pengungkit III

Di dalam olahraga voli dapat diaplikasikan juga jenis pengungkit III, terutama ketika kita melakukan phusing. Jenis pengungkit III yakni gaya terletak antara beban dan sumbu putaran. Sendi yang menggerakkan adalah sendi siku dan menggerakkan incertio bicep brachii dan lengan bawah dan tangan. Namun berbeda dengan jenis pengungkit I, disini gaya yakni incertio bicep brachii berda di antara sumbu putaran yakni sendi siku dan beban yakni lenganbawah tangan. Dengan adanya gerakan dari sendi siku yang menghasilkan sebuah gaya, akan mendorong beban yang tidak lain adalah bola voli itu sendiri sehingga kita dapat memukul bola voli ke atas yang disebut teknik phusing.

Tugas 10

MOMENT GAYA

Soal :

Pelempar tolak peluru mengakhiri putarannya siap untuk melepaskan peluru dengan kecepatan rata-rata 28,17 radial/detik. Besarnya jarak antara pusat peluru sampai dengan pusat putaran (columna vertebralis) adalah 70 centimeter (radius). Berapakah kecepatan linier peluru?

Jawaban :

Diket :   =  100 kg

Perpanjangan = 70 cm = 0,7 m

Ditanya :

Jawab :

Jika radius di perpanjang 0,7cm, maka :

=  28,17 x 0,7 = 19,72 m/dt

Tugas 11

Seorang Kiper Futsal melepaskan lemparan bola dengan kecepatan rata-rata 29,kemudian 25,23 radial /detik.Besarnya jarak antara Pusat bola sampai dengan pusat putaran adalah 50 cm.berapa kecepatan Linier bola?

V         = 25,23 x 50 = 12,61 m/dt

Jika radius di perpanjang menjadi 60 cm maka

V         =25,23 x 60 =15,13 m/dt

Tugas 12

Gaya sentrifugal yang terkait dengan cabang olahraga adalah olahraga Pacuan Kuda,pada saat di tikungan kuda pasti akan sedikit mencondongkan badannya,begitu juga dengan jokinya.

Untuk Contoh adalah

Seorang pambalap kuda berlari dengan kudanya, jari-jarinya adalah 30m,dengan kecepatan 30m/dt,berat badan pelari dengan kudanya total 170 kg.Berapa gaya yang menarik keluar lintasan di tikungan?

Jawab

G         = 120 x 30²    =  40 kg

30  x   30

Jika jari-jari tikungan 15 m ,maka

G         = 120 x 30²    =  80 kg

30  x   15

Tugas 12

Besarnya Gaya Geser

Penerapan pada olahraga adalah,Olahraga Futsal di lapangan Kayu, pada keadaan ini pemain futsal selalu melakukan gerakan-gerakan cepat dan biasanya akan tergelincir apabila tidak melakukan penerapan gaya geser. Dengan demikian maka sepatu futsal akan menggunakan soul karet yang berbatik,dengan itu akan memperbesar gaya geser,maka pemain futsal tidak akan tergelincir di lapangan kayu.

Tugas 13

Tumbukan

Gaya ini terjadi ketika pemain Bola menendang bola, di sini yang terjadi adalah kaki pemain sepak bola berbenturan dengan bola,maka akan menghasilkan tendangan yang keras. Jenis-jenis putaran bola juga tergantung dari perkenaan dari kaki,jadi tergantung dari koordinir dari kaki ke bola,sehingga jenis tendangan akan tercipta.

Tugas 14

Elastisitas

A.  Rumus Elastisitas untuk Dua Buah Benda yang Sama-sama Bergerak

Soal :

Dua buah bola digelindingkan saling berhadapan sehingga keduanya saling bertumbukan. Kecepatan bola pertama sebelum tumbukan adalah 40 m/dt, sedekan setelah tumbukan berubah menjadi 20 m/dt. sedangkan bola kedua memiliki kecepatan awal sebelum tumbukan yakni 30 m/dt, sedangkan setelah tumbukan berubah menjadi  25 m/dt. bearapakan elasitasnya?

Jawaban :

Diket :   =  20 m/dt

=  40 m/dt

=  25 m/dt

=  30 m/dt

Ditanya :  elastisitas = e

Jawab :

e    =

=

= 0,5

B.  Rumus Elastisitas untuk Dua Buah Benda yang Salah Satunya Tidak Bergerak

Soal :

Sebuah bola basket yang berdiameter 20 cm, dijatuhkan dari ketinggian 140 cm. Berapakah koefisien elastisitasnya?

Jawaban :

Diket : diameter    =  20 cm

tinggi         =  140 cm

Ditanya :  koefisien elastisitas = e

Jawab :

Kecepatan bola setelah tumbukan :

St = 140 – 20 = 120 cm = 1,2 m

=  2 .g. St

=  2. 10. 1,2

=  24

=  4,9 m/dt

Kecepatan bola sebelum tumbukan :

St = 140 + 20 = 160 cm = 1,6 m

=  2 .g. St

=  2. 10. 1,6

=  32

=  5,6 m/dt

Elastisitas bola basket tersebut adalah :

e       =

=

= 0,875

C.  Kecepatan Bola Setelah Terkena Pukulan

Soal :

Sebuah bola dilempar dengan kecepatan 50 m/dt, kecepatam pemukul 25 m/dt. berat pemukul adalah 2,7 kg, sedangkan berat bola adalah 0,7 kg, koefisien elastisitas bola adalah 0,14. berpakah kecepatan bole setalah kena pukul?

Jawaban :

Diket : =   50 m/dt

=   25 m/dt

=   2,7 kg = 0,27

=   0,7 kg = 0,07

e    =   0,7

Ditanya :  kecepatan bola setelah kena pukul =

Jawab :

=  41,25 m/dt

Bola futsal di ditendang  dengan kecepatan 35m/dt (Ù1),kecepatan tendangan adalah 12m/dt(Ù2).berat pemukul 3,2 kg,berat bola 0,5 kg.koefisien elastisitas bola 0,5,berapa kecepatan bola setelah kena pukulan?

V1       = (0,32- 0,5.0.05)35 + (1+ 0,5) 0,05 x12

0,32 + 0,05

= 15,81 m/dt

\Jika Bola dilempar dengan kecepatan 32 dtik

V1       = (0,32- 0,5.0.05)32 + (1+ 0,5) 0,05 x12

0,32 + 0,05

= 16.54m/dt