Bagaimana Beckham membelokkan (swing) bola.
Beckham terkenal sebagai ahli membuat ‘tendangan pisang’ (swing) bola. Kemahiran itu secara fisika dapat diperhitungkan dengan tepat dan akurat. Dapat diandaikan bahwa suatu tendangan bebas misalnya berjarak 25 m dari gawang, dan bola ditendang dengan kecepatan 25 m/s, dalam hal ini menyebabkan spin bola pada frekuensi 10 putaran/s. Dengan mengandaikan kerapatan udara 1,2 kg/m3 dan diameter bola menurut ketentuan FIFA 0,22 m, dengan mengasumsi koefisien lift sebesar 1,23 maka gaya angkat (lift) atau gaya magnus dapat dihitung sebagai berikut.
FL = CLrD3fv
= 1,23 x 1,2 x 0,223 x 10 x 25
= 3,93 N
Percepatan bola dapat dihitung dari rumus F = m.a.
Standar massa bola oleh FIFA antara 0,410 kg – 0,450 kg atau dirata-rata 0,430 kg.
F = m.a a = F/m = 3,93 / 0,430 = 9,14 m/s2
Waktu terbang bola diperkirakan 1 detik maka kurva belokan (swing) bola dapat dihitung sebagai berikut (lihat gambar 2).
s = vo.t + ½ at2
= 0 + ½ x 9,14 x 12
= 4,57 m
4,75 m
Penjaga
gawang
lintasan bola
dinding pertahanan lawan
v = 25 m/s
posisi awal bola
Beckham
arah spin bola
Gambar 2
Efek gaya gesekan
Pada contoh perhitungan di atas gaya gesekan diabaikan. Namun kalangan pelajarpun tahu bahwa gaya gesekan itu ada. Gaya gesekan selalu bekerja melawan arah gerak bola, yang akan memperlambat dan menurunkan bola. Rumus untuk menghitung gaya gesek pada bola selama melayang di udara adalah sebagai berikut.
Fd = ½ CdrAv2
Dimana Cd adalah koefisien gesek, r adalah kerapatan udara, A adalah luas penampang permukaan bola (jika diameter D = 0,22 m maka A = ¼ p D2), dan v adalah kecepatan bola.
 |
Besar koefisien gesek relatif tidak konstan. Untuk udara yang sejuk justru kecepatan bola sangat mempengaruhi koefisien gesek yang pada akhirnya mempengaruhi besar gaya gesek. Variasi besar gaya gesek dengan perubahan kecepatan bola dapat ditunjukkan padagrafik berikut ini.Jadi bila pemain menendang bola cukup keras dengan kecepatan 25 m/s – 30 m/s tidak hanya bola melaju dengan cepat tetapi bola juga akan mempertahankan kecepatan yang dimilikinya lebih lama dibanding bola lambat.
Bagaimana Beckham menendang bola begitukeras
Dalam peristiwa tumbukan antara kaki dengan bola diperoleh bahwakecepatan bola tergantung pada massa kaki pemain, dan massa bola serta koefisien restitusi. Rumus untuk menentukan kecepatan bola adalah sebagai berikut.
Dimana v adalah kecepatan, M adalah massa kaki, m adalah massa bola, e adalah koefisien restitusi dengan perkiraan realistis e = 0,5.
Jika 1 + e = 1,5 dan M/M+m =0,8 maka bentuk sederhana dari kecepatan bola adalah :
vbola = 1,2 vkaki
Hal inilah yang akan diperhitungkan Beckham untuk menendang dengan kecepatan kaki 20,8 m/s agar mendapatkan kecepatan bola 25 m/s.
Gerak peluru
Selain dengan tendangan pisang (swing) untuk melewati tembok pemain lawan, terkadang pemain harus menendang dengan ‘mencungkil’ bola untuk melewati tembok pemain, dengan lintasan parabola. Beberapa persamaan gerak peluru berikut ini dapat diterapkan untuk kondisi itu.
Y vo
Jarak mendatar : X = vot cosq
Ketinggian : Y = vot sinq – ½ gt2
Waktu terbang bola : t = (2 vo sinq)/g
Jarak tembak maksimum : Xm = (vo sin2q)/g
Ketinggian maksimum : Ym = (vo2 sin2q)/2g
Dengan asumsi jika waktu t = 0 maka X dan Y sama dengan nol.
Perhitungan yang sering dilakukan yaitu dengan mengabaikan gaya gesekan udara. Setelah mengetahui pentingnya faktor gesekan ini maka bagaimana menempatkan gaya gesekan ke dalam setiap perhitungan (lihat gambar 3).
Bola, seperti halnya peluru selama geraknya dikenai tiga gaya, gaya beratnya mg, gaya Magnus jika berpusing/spin sebesar CLrD3fv, dan gaya gesek sebesar ½ CdrAv2.
Vektor kecepatan
CLrD3fv
½ CdrAv2.
mg
Gambar 3
Resultan vektor gaya akan memberikan arah bola, dan besarnya dapat dihitung, misalnya dari :
Fresultan = m.a dan w = m.g
Analisis lebih mendalam dapat menggunakan deferensial dari vektor posisi r = (x,y,z), misalnya dr/dt untuk kecepatan, d2r/dt2 untuk percepatan.Akhirnya dapat disimpulkan bahwa alternatif pendekatan pengajaran fisika dengan menggunakan variasi topik-topik fisika akan dapat membawa para pelajar lebih tertarik (interest). Murid-murid yang tertantang diharapkan dapat menggali sendiri lebih jauh topik keseharian pada olah raga atau bidang lain, menurut konsep-konsep fisika.
EmoticonEmoticon