Rabu, 16 Juni 2010

Biomekanika

BIOMEKANIKA OLAHRAGA


TUP (Tujuan Umum Perkuliahan) :

  1. Mahasiswa memahami asas-asas biomekanika dalam olahraga

  2. Mahasiswa mampu menganalisis berbagai kegiatan olahraga menggunakan pendekatan biomekanika olahraga

  3. Mahasiswa mampu menerapkan berbagai asas biomekanika dalam kegiatan olahraga


MATERI KULIAH

  1. Pengertian biomekanika olahraga

  2. Asas Keseimbangan

  3. Asas Gerak

  4. Asas Gaya

  5. Analisis teknik-teknik berbagai cabang olahraga


RASIONAL

  • Setiap guru/pelatih/praktisi olahraga selalu dihadapkan pada masalah: bagaimana cara meningkatkan keterampilan siswa atau atlet melalui menggunakan teknik-teknik yang efisien dan efektif?

  • Dengan bekal pengetahuan biomekanika olahraga, mampu:

- menentukan ciri-ciri struktur gerak manusia dalam kegiatan

olahraga

- memilih teknik-teknik yang tepat

- mengetahui kesalahan-kesalahan siswa/atlet yang mungkin

timbul dalam melakukan teknik-teknik olahraga

- mampu membetulkan kesalahan menggunakan pertimbangan

kritis berdasarkan prinsip-prinsip biomekanika

- menetapkan teknik-teknik yang tepat untuk meningkatkan

keterampilan siswa/atlet


PENGERTIAN BIOMEKANIKA

  • Webster’s: “Biomekanika adalah dasar-dasar mekanika hayati, terutama yang berkaitan dengan aktivitas dan studi tentang prinsip-prinsip serta hubungannya”

  • Dorland’s: “Biomekanika adalah penerapan hukum mekanika pada struktur-struktur hidup, khususnya pada sistem lokomotor dari gerak manusia”

  • Hay, James C: “Biomekanika adalah ilmu yang mempelajari gaya-gaya internal dan eksternal yang bekerja pada tubuh manusia beserta akibat-akibat yang ditimbulkannya”


FUNGSI PEMBAHASAN KAITANNYA DENGAN OLAHRAGA

  • Memperoleh kebenaran dan keyakinan dalam mengembangkan keterampilan olahraga setelah dilakukan penilaian validitas dan pembuktian secara kritis dan ilmiah.

  • Memperoleh metode-metode dan prosedur dalam mengembangkan keterampilan

TUJUAN PEMBAHASAN

  • Menganalisis teknik-teknik yang digunakan dalam berbagai cabang olahraga berdasarkan hukum-hukum alam terutama asas-asas mekanika, untuk mencapai prestasi yang setinggi-tingginya.

  • Prestasi yang setinggi-tingginya: paling cepat, paling jauh, paling tinggi, paling kuat, paling indah, paling serasi, dsb


Langkah-langkah:

  • Menganalisis teknik-teknik dasar cabang olahraga dalam kaitannya dengan asas-asas mekanika

  • Menilai validitas dari dasar-dasar yang diajarkan/digunakan

  • Menganalisis secara kritis dan ilmiah, yang hasilnya digunakan untuk memperbaiki dan mengembangkan keterampilan

  • Mendapatkan keyakinan berdasar kebenaran asas-asas mekanika


































KESEIMBANGAN


SEIMBANG = STABIL, KEADAAN TENANG, DIAM, TIDAK BERGERAK

  • Sangat penting dalam kegiatan olahraga

  • Digunakan sesuai dengan kebutuhan dalam suatu cabang olaharga

  • Suatu saat seorang atlet harus dalam keadaan posisi/sikap keseimbangan tinggi

  • Atau mungkin juga harus dalam keadaan posisi/sikap dalam keadaan keseimbangan rendah


FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESEIMBANGAN

  1. Stabilitas berbanding lurus dengan luas dasar menumpu

  • Semakin luas dasar menumpu, semakin stabil

  • Untuk memperoleh stabilitas tinggi, harus memperluas dasar menumpu

  • Untuk memperoleh stabilitas rendah, harus mempersempit dasar menumpu Aplikasinya: - berdiri satu kaki

- berdiri dua kaki

- berdiri sikap kuda-kuda

  1. Stabilitas berbanding lurus dengan besarnya jarak proyeksi jatuhnya titik berat badan ke tepi alas yang searah dengan gerakan

Aplikasi: start lari jarak pendek (jongkok)

  • Pada aba-aba “bersedia”, proyeksi jatuhnya titik berat badan jatuh di tengah-tengah dasar menumpu, yaitu tumpuan lutut/kaki dan dua tangan

  • Pada aba-aba “siap”, proyeksi jatuhnya titik berat badan dipindah mendekati tumpuan dua tangan; tumpuan dua tangan merupakan tepi alas yang searah dengan gerakan lari

  1. Stabilitas berbanding lurus dengan berat badan

  • Semakin berat semakin stabil

  • Semakin ringan semakin labil

  1. Stabilitas berbanding terbalik dengan besarnya jarak antara titik berat badan dengan dasar penumpu

  • Semakin kecil antara titik berat badan dengan dasar menumpu semakin stabil,

  • semakin besar jarak antara titik berat badan dengan dasar menumpu semakin labil.

  • Ilustrasi: Bertumpu dua kaki >< jinjit

  1. Untuk memperoleh stabilitas maka titik berat badan harus jatuh di dalam bidang dasar menumpu

  2. Gaya geser: semakin besar gaya geser, semakin besar pula stabilitas

  3. Letak segmen-segmen badan (anggota badan)

  4. Penglihatan dan faktor-faktor psikologis

  5. Faktor fisiologis: pusat pengatur keseimbangan (medulla oblongata) di otak kecil





GERAK


  • Gerak terjadi oleh karena perubahan sikap yang disebabkan oleh pembatalan keseimbangan

  • Unsur utama dalam sebagian besar kegiatan olahraga:

* tubuh keseluruhan

* anggota badan

* gerak benda oleh gerak tubuh/anggota

tubuh

RASIONAL

  • Obyek kajian Penjas/latihan adalah gerak berolahraga

  • Tujuan: siswa/atlet memiliki terampilan gerak berolahraga yang terbaik dan tepat

  • Seorang guru/pelatih harus memahami/ mengetahui hukum-hukum/asas-asas yang mengatur gerak:

* Sebab terjadinya gerak

* Gerak yang benar seharusnya dilakukan


MACAM-MACAM GERAK

  1. Gerak lurus (linier motion)

  2. Gerak berputar (angular motion)

  3. Gabungan antara gerak lurus dan gerak berputar


1. GERAK LURUS

  • Adalah suatu gerak dalam garis lurus, dari satu titik ke titik yang lain

  • Ciri-ciri gerak lurus adalah Semua bagian benda, bergerak pada jarak yang sama, arah yang sama, dan kecepatan yang sama


  • Aplikasi Gerak Lurus dalam Olahraga

  • Gerak lari sprint 100 meter dari garis start sampai dengan finish merupakan dalam garis lurus (mengabaikan gerak berputar dari lengan, tungkai kaki, dan goyang badan ke samping)

  • Semua gerak anggota badan dikoordinasikan untuk mencapai kecepatan maksimal ke arah depan dan mencegah gerak ke samping.


  • KECEPATAN DAN PERCEPATAN

  • Kecepatan (Velocity = V) adalah rata-rata perubahan sikap/posisi dalam arah tertentu. Dinyatakan dengan satuan panjang perwaktu (meter/detik)

  • Percepatan (acceleration = a) adalah rata–rata perubahan kecepatan, teratur atau tidak teratur, positif atau negative. Dinyatakan dengan

satuan panjang perwaktu (meter/detik kuadrat)

  • RUMUS-RUMUS KECEPATAN GERAK LURUS

  • Gerak Lurus Teratur

  • Gerak Lurus Berubah Teratur dengan Percepatan


  • Gerak Lurus Berubah Teratur dengan Perlambatan



  • RUMUS-RUMUS JARAK TEMPUH

  • Gerak Lurus Teratur


  • Gerak Lurus Berubah Teratur dengan Percepatan



  • Gerak Lurus Berubah Teratur dengan Perlambatan



Keterangan:

Vt = kecepatan dalam waktu tertentu

V0 = Kecepatan awal

a = acceleration = percepatan

t = time = waktu

St = jarak tempuh dalam waktu tertentu


Gerak Lurus Teratur




  • V0 …………=…..Vt….…..….

  • St = V0.t


  • V0 = kecepatan awal

  • Vt = kecepatan yang ditempuh

  • St = jarak tempuh


  • Aplikasi dalam Olahraga Gerak Lurus Teratur

  • Bola bergerak pada arah horisontal dengan kecepatan rata-rata 10 m/dt, maka akan menempuh jarak 100 meter dalam waktu 10 detik


Vt = V0 = 10 m/dt

St = 100 m

100

t = = 10 dt

10


Gerak Lurus Berubah Teratur dengan Percepatan





  • V0 =Vt+at

  • St = V0 + 1/2at



V0 = kecepatan awal

Vt = kecepatan yang ditempuh

St = jarak tempuh

a = accelerasi

t = time = waktu


  • Aplikasi dalam Olahraga Gerak Lurus Berubah Teratur

  • Dalam kegiatan olahraga pada umumnya adalah kecepatan berubah

  • V0 tidak sama dengan Vt

  • Jika keceoatan awal (Vo), perubahan rata-rata kecepatan (a) dan waktu tempuhnya (t) diketahui maka kecepatan (Vt) dan jarak tempuhnya (St) dapat diketahui

Contoh:

Diketahui: V0 = 5 m/dt

a = 2 m/dt2

t = 5 dt

Dit: St =. . . ?

Vt =. . . ?

Jawab:

St = (5x5) + (½ x 2 x 52) = 50 m

Vt = 5 + ( 2 x 5) = 15 m/dt


Latihan

  • Sebuah bola bergerak lurus berubah teratur pada garis horisontal dengan percepatan 2 m/dt2, kecepatan awal 4 m/dt. Berapakah kecepatannya setelah 20 detik dan berapa jarak yang ditempuh?


  1. GERAK BERPUTAR

  • Adalah suatu gerak suatu benda mengelilingi sebuah pusat putaran (lingkaran atau busur lingkaran)

  • Ciri gerak berputar: obyek yang bergerak, bagian sumbunya (axis) tetap tidak berubah terhadap bagian yang lain


  • Aplikasi Gerak Berputar dalam Olahraga

  • Gerak berputar ayunan lengan pada sendi bahu

  • Gerak berputar ayunan tungkai kaki pada sendi pinggul

  • Putaran cakram di udara pada waktu cakram melayang di udara


  • RUMUS-RUMUS DALAM GERAK BERPUTAR

  • Istilah-istilah dalam gerak lurus berlaku juga untuk gerak berputar, tetapi dinyatakan dalam derajad radial

  • V = Vr x r

Vr = kecepatan dalam radial

  • Sr = Vr x t

Sr = jarak tepuh dalam radial

  1. GABUNGAN GERAK LURUS DAN GERAK BERPUTAR

  • Suatu benda atau tubuh dapat membuat gerak lurus dan gerak berputar sekaligus

  • Contoh: Roda yang menggelinding lurus. Sumbu roda bergerak menggelinding dalam satu garis lurus disebabkan karena rodanya berputar


  • Aplikasi Gerak Gabungan dalam Olahraga

  • Gerak lari sprint 100 meter dipandang sebagai gerak gabungan antara gerak lurus dan berputar

  • Gerak lari dari garis start finish adalah gerak lurus

  • Gerak berputar pada sendi lengan dan tungkai kaki adalah gerak berputar


Yang perlu diperhatikan pada gerak lari adalah:

  • Hubungan antara kecepatan linier terhadap radius lingkaran putar

  • Integrasi gerak berputar dan gerak lurus untuk memperoleh hasil yang maksimum

  • Gerak tungkai kaki (gerak berputar pada sendi pinggul) melangkah maju secepat mungkin (gerak lurus) dengan cara menekuk lutut semaksimal mungkin untuk memperkecil jari-jari lingkaran dan memungkinkan tungkai kaki melangkah lebih cepat

  • Prestasi terbaik cabang olahraga atletik (lari, lempar) selalu memadukan gerak lurus dan gerak berputar


  • Dalam kegiatan olahraga gerak berputar dihubungkan dengan gerak dari sebuah titik beserta perubahan kecepatan putarannya ke kecepatan linier

  • Lempar cakram: gerak berputar jarak horisontal maksimal

  • Memukul bola softball: gerak berputar mengayun pemukul jarak horisontal maksimal

  • Sl = Sr x r

  • V = Vr x r

Keterangan:

Sl = jarak linier

Sr = jarak putaran

r = radius lingkaran

V = kecepatan linier

Vr = kecepatan putaran












PARABOLA

BENDA JATUH

  • Banyak kejadian dalam olahraga dipengaruhi oleh gravitasi bumi

  • Hukum-hukum benda jatuh menentukan hasil kegiatan olahraga

  • Sifat-sifat gerak benda jatuh mempunyai pengaruh penting terhadap kegiatan olahraga

  • Gerak benda jatuh gerak parabola


Kegiatan Olahraga Yang Dipengaruhi Hukum-Hukum Benda Jatuh:

  • Jarak lompatan pada lompat jauh

  • Tinggi lompatan pada lompat tinggi

  • Jarak pada tolakan peluru, lempar lembing, cakram, lempar bola

  • Waktu tempuh lari


Kegiatan tersebut dikelompokkan:

  1. Jarak horisontal maksimum

  2. Jarak vertikal maksimum

  3. Waktu tempuh pendek


  • Jika jarak horisontal ……….maksimum, maka :

  • Benda yang melayang harus berada di udara selama mungkin tanpa mengorbankan jarak horisontal

Contoh: lempar lembing

  • Jika waktu tempuh……sependek mungkin, maka :

  • Benda yang melayang harus berada di udara dalam waktu sependek mungkin

Contoh: lari gawang


  • Gerak benda jatuh:

  1. Gerak ke atas A ---- B (naik)

  2. Gerak ke bawah B ---- A (turun)

B







Vo



A

Gerak benda jatuh:

  1. Gerak ke atas A ---- B

- Terjadi perlambatan

- Vt = V0 – gt Vt di B (puncak) = 0

V0 – gt = 0

t = V0/g atau V0 = gt

- St= AB = V0.t – ½ g t2

= V02/g – V02/2g

= V02/2g


  1. Gerak ke bawah B ---- A (turun)

- Vt setelah kembali di A:

- Vt = gt

= g x V0/g

Vt = V0

- St = BA = ½ g t2 = V02/2g

t2 = V02/g2

t = V0/g

Penjelasan:

V0 – gt = 0

t = V0/g atau V0 = gt

St = V0.t – ½ g t2

St = gt . t – ½ g t2

= gt2 – ½ gt2

= ½ gt2

= ½ g (V02/g2)

= ½ V02/g

= V02/2g


GERAK PARABOLA

  • Adalah gerak pada sudut dengan garis vertikal dan garis horisontal

  • Jika kecepatan awal dan sudut arah gerak (sudut elevasi) diketahui, maka kecepatan pada arah vertikal dan horisontal maupun jarak dan waktu tempuh dapat dihitung


Lintasan Gerak Parabola





` B

E





V0 sin α




V0 cos α D C

GERAK I

Di titik tertinggi E maka Vt = 0

Jadi V0 sin α – gt = 0

V0 sin α

t = -------------

g

Waktu dari A ke A lagi

2V0 sin α

2 t = -------------

g

  • Tinggi AE = St


V0 sin α V0 sin α

St = V0 sin α - ½ g ( )2

g g


V02 sin α2

St =

2g


GERAK II

Waktu untuk menempuh jarak AE =untuk AD = untuk DC = t

V0 sin α V02 sin α. cos α

AD = DC = V0 cos α . ----------- = -------------------

g g


Besarnya Vt di C terjadi dari Vx dan Vy

Vy = Vt di A setelah kembali

= V0 sin α (turun)

Vx = V0 cos α (tetap)


Jadi Vt = Vx2 + V0 = V02(cos2α + sin2α) = V0

Vy

Arah Vt = ----- = tg α = tgβ

Vx

Jadi α = β

Supaya jarak AC maksimum maka harga sin α harus terbesar


2 V02 sin α cos α V02

AC = ------------------------ = -------- . Sin 2 α

g g

Harga sinus maksimum = 1 dan sudutnya 900

Maka Sin 2 α = sin 900

α = 450

Contoh:

  • Sebuah bola gergerak pada sudut 450 dengan garis horisontal, berkecepatan awal 20 m/dt.

  • Berapakah jauh jarak horisontal yang dapat dicapai dan ditempuh dalam waktu berapa detik?

  • Berapakah jarak vertikal yang dapat dicapai dan ditempuh dalam waktu berapa detik?


Diketahui:

V0 = 20 m/dt

α = 450 sin 2 α = 1

g = 10 m/dt


V02 sin 2α

R = -----------------

g

2V0 sin α

t = -----------------

g



Horisontal :


202 x 1 400

R = ----------- = ------- = 40 m

10 10


2 x 20 x . 7071

t = ---------------------- = 2,8 dt

10


Jika sudutnya 75°

sin 2 α = .500

202 x .500 200

R = -------------- = ------- = 20 m

10 10


2 x 20 x .9659

t = ---------------------- = 3,8 dt

10


Jika sudutnya 30°

sin 2 α = .866

202 x .866 346

R = -------------- = ------- = 34,6 m

10 10


2 x 20 x .500

t = -------------------- = 2,0 dt

10



Vertikal:


V02 sin α2 V0 sin 2α

St = ----------------- t = ---------------

2g g

Sudut 45°


202 x (.7071)2

St=------------------ =9,0m

20


20 x .7071

t = ---------------- = 1,4 dt

10


Sudut 75°


202 x (.9659)2

St=----------------- =18,8m

20


20 x .9659

t = ---------------- = 1,9 dt

10


Sudut 30°


202 x (.500)2

St=------------------=5,0 m

20


20 x .500

t = ---------------- = 1,0 dt

10


















  • GERAK PARABOLA KHUSUS TOLAK PELURU

  • Peluru dilepas dari tangan pada ketingian kira-kira 2 meter. Jarak dari tepi

balok lempar ke titik proyeksi peluru lepas dari tangan ditunjukkan oleh R1. Yang menggambarkan jauhnya raihan pelempar dan dapat diukur secara langsung. Menurut studi Cureton, jarak R1 tersebut adalah 30,5 centimeter.

V02 sin 2α

Rumus R = ---------------

g


berlaku untuk gerak parabola dari titik peluru lepas dari tangan sampai

titik dimana peluru jatuh pada dataran yang sama ditunjukkan oleh R2

  • Jarak dari titik peluru jatuh dibawah dataran lemparan sampai dengan titik dimana peluruh menyentuh tanah ditunjukkan oleh R3

  • Rumus R2 + R3 adalah:


V02 sin α cos α + V02 cos α V02 sin2α + 2 gh

R2 + R3 = -----------------------------------------------------------

g




















Contoh menghitung jarak hasil tolak peluru:

Diketahui:

  • V0 = 9 m/dt

  • α = 400

  • g = 10 m/dt2

  • h = 2 m


Jawab:

(92x0,643x0,766)+(9x0,766 (92x0,643)+(2x10x2))

R1+R2+ R3 = 0,305 + -------------------------------------------------------------

10

= 10,20 m




















Keterangan:

α = sudut proyeksi titik berat badan

V = kecepatan titik berat badan saat bertumpu

h = jarak vertikal dari titik berat badan ke tanah saat bertumpu

g = gravitas = gaya berat

c = jarak dari titik berat badan saat bertumpu = jarak dari titik berat badan ke tanah saat mendarat

β = sudut tungkai kaki saat bertumpu terhadap garis vertikal

γ = sudut tumgkai kaki saat mendarat



GERAK PARABOLA KHUSUS LOMPAT JAUH


Jarak lompat jauh = R1+ R2 + R3


V02 sinα cosα + V02 cosα V02 sin2α + 2 g(h – c x sinα)

= ----------------------------------------------------------------------

g

+ c sin β + c sin γ


Soal:

Diket: α = 300

β = 300

γ = 300

h = 0,79 m

V0 = 7,5 m/dt

c = 0,91 m

Dit: Berapakah jarak lompatan yang dicapai?


Jawab:


R1+ R2 + R3 =

(7,5 x 0, 5 x 0,866) + 7,5 x 0,866 (7,5 x 0,5) + (2 x 10) x (0,79 – 0,91 x 0,5)

-------------------------------------------------------------------------

10

+ (0,91 x 0,5) + (0,91 x 0,866)


= 7,23 m











GAYA

  • Setiap sebab yang dapat menimbulkan perubahan keadaan diam/gerak sebuah benda disebut Gaya

  • Bisa menimbulkan gerak dan mencegah gerak

PERAN GAYA:

  • Gaya merupakan faktor yang penting dalam olahraga

  • Perlu diperhitungkan sumber gaya

  • Penggunaan secara tepat dan hemat

SUMBER GAYA:

  • Sumber utama gaya pada tubuh manusia adalah kekuatan otot/ sekelompok otot

  • Kekuatan otot ditentukan oleh luas potongan melintang otot

  • Atlet harus mengembangkan otot melalui latihan

BESAR GAYA:

  • Masa benda yang dikenai gaya dikalikan rata-rata perubahan gerakan persatuan waktu


  • Keterangan:

G = gaya

t = time = lama waktu gaya bekerja

a = acceleration = percepatan

g = gravitasi

V = velocity = kecepatan

m = masa benda yang dikenai gaya = berat benda

Contoh:

Bola dilemparkan dengan kecepatan 40 m/dt. Berat bola 0,5 kg. Berapakah gaya yang dipakai apabila kecepatan tersebut dihasilkan dalam tempo 0,1 dt?


Diket : V = 40 m/dt

T = 0,1 dt

Berat bola = 0,5 kg

Jawab :

0,5

m = ----------- = 0,05

10

0,05 x 40

G = ---------------- = 20 kg

0,1

Jika tempo (t) ditambah menjadi 0,05 dt maka:

0,05 x 40

G = --------------- = 40 kg

0,05

Sehingga kontraksi otot harus dalam waktu yang pendek untuk menghasil-kan gaya eksplosif

HUKUM NEWTON

  • Hukum I: Hukum Kelembaman (law of inertia)

  • Hukum II: Hukum Percepatan (law of acceleration)

  • Hukum III: Hukum Reaksi (law of reaction)



HUKUM KELEMBAMAN (law of inertia)

“Suatu benda akan tetap dalam keadaan diam atau dalam keadaan gerak kecuali karena pengaruh gaya yang merubah keadaannya”

HUKUM PERCEPATAN (law of acceleration)

“Percepatan suatu benda karena suatu gaya berbanding lurus dengan gaya penyebabnya”

HUKUM REKSI (law of reaction)

“Setiap aksi selalu ada reaksi yang sama dan berlawanan”

MENYUSUN DAN MENGURAIKAN GAYA

Resultante dari dua buah gaya yang bekerja pada satu titik adalah diagonal jajaran genjang dari titik tersebut . Contoh:

Pemain A menabrak pemain B pada sudut 900 dengan arah gerakannya dan menggunakan gaya sebesar 100 kg. Sedang B pada waktu bertumbukan menggunakan gaya sebesar 150 kg. Berapa jauh A dapat menggeser B? Apabila A menumbuk B pada sudut 300 dengan arah gerakannya, berapa jauh A dapat menggeser B?









Diagonal R dan sudut β menunjukkan arah B bergeser dari arah semula

  1. R2 = A2 + B2

= 10.000 + 22.500

= 32.500

R = 32.500 = 180 kg

B 150

cos β = -------- = -------- = 0,8333

R 180

β = 340 (tabel)

  1. R2 = A2 + B2 – 2 AB cos α

= 10.000 + 22.500 – 30.000 x 0,866

= 6.520

R = 6.520 = 80,7 kg

Untuk mencari sudut β digunakan rumus:

A2 = R2 + B2 – 2 AB cos β

10.000 = 6.520 + 22.500 – 24.210 cos α

29.020 -10,000 19.020

cos β = --------------------- = ----------- = 0,7856

24.210 24.210

β = 380 (tabel)



Aplikasi Dalam Olahraga:

  • Pemain yang lebih ringan badannya dapat menggeser lawan dengan sudut tertentu yang menguntungkan

  • Pada start lari sprint, tolakan kaki lebih menguntungkan jika sudut tolakan kaki memberikan gaya yang paling besar dengan memperkecil sudut tolakan

Sikap Saat Melakukan Start Yang Paling Efektif:








SISTEM PENGUNGKIT

  • Gerakan pada tubuh manusia dalam melakukan kegiatan olahraga dilakukan dengan sistem pengungkit

  • Tulang-tulang sebagai pengungkit digerakan oleh gaya kontraksi otot

  • Pengungkit adalah suatu alat yang digunakan untuk merobah arah gerak terhadap sumbu putaran

  • Jenis pengungkit tergantung dari letak sumbu putaran, beban dan gaya

JENIS-JENIS PENGUNGKIT:

  • Jenis Pengungkit I:

Sumbu putaran terletak antara beban dan gaya



















Contoh jenis pengungkit I:

Ekstensi sendi siku (Articulatio cubiti)














  • Jenis Pengungkit II:

Beban terletak antara gaya dan sumbu putaran










Contoh Jenis Pengungkit II:

Gerakan mengangkat tumit (jinjit)










  • Jenis Pengungkit III:

Gaya terletak antara beban dan sumbu putaran










KEUNTUNGAN SISTEM PENGUNGKIT

  • Tergantung pada perbandingan panjang tangan gaya dan tangan beban

  • Makin panjang tangan gaya makin besar moment gaya (memukul bola softball)

  • Makin pendek tangan gaya makin kecil moment gaya, tetapi gerakannya makin cepat (berlari)



MOMENT GAYA

  • Adalah suatu gaya yang berusaha memutar benda mengelilingi sumbunya

  • Tangan moment = Jarak antara gaya dengan sumbu putar

  • Besar Moment Gaya = Gaya x Jarak antara gaya dengan sumbu putar

  • Moment gaya = beban x tangan moment

SUMBU PUTAR

  • Sumbu putar dalam gerak manusia:

    • Sendi pinggul (langkah lari), sendi bahu (memukul)

    • Togok pada saat awalan lempar cakram

    • Togok saat memukul bola soft ball

    • Palang tunggal (giant swing)

    • Pusat gaya berat badan saat salto, loncat indah

Dalam berbagai kegiatan olahraga, moment gaya dapat menguntungkan atau harus di eliminasi.

  • Bagaiman jika tangan moment diperpendek?

  • Bagaimana jika tangan moment diperpanjang?

Jika moment gaya harus dieliminasi:

  • Untuk mengatasi moment gaya sampai seminimal mungkin, maka tangan moment harus sependek mungkin.

  • Pada lifter: tangan moment harus diperkecil dengan cara menempatkan beban tepat dipusat putaran (kaki tumpu berdiri tepat di atas beban) sehingga moment gaya dieliminasi

  • Gerak lari: saat melangkah ke depan tungkai kaki harus ditekuk semaksimal mungkin

Moment gaya menguntungkan:

  • Tangan moment harus diperpanjang

  • Pada gerak senam giant swing :

tubuh harus diluruskan tangan moment menjadi lebih panjang

  • Pada gerak memukul bola softball:

saat mengayun pemukul, kedua lengan harus lurus

Contoh:

Pelempar cakram mengakhiri putarannya siap untuk melepaskan cakram dengan kecepatan rata-rata 25,23 radial/detik. Besarnya jarak antara pusat cakram sampai dengan pusat putaran (columna vertebralis) adalah 90 centimeter (radius). Berapa kecepatan linier cakram?

V = 25,23 x 90 = 22,71 m/dt

Jika radius diperpanjang menjadi 100 cm, maka:

V = 25,23 x 100 = 25,23 m/dt

  • Dengan demikian kecepatan linier berbanding lurus dengan panjang radiusnya, apabila kecepatan putaran (kecepatan sudutnya) tetap

  • Oleh karena itu pelempar cakram harus berusaha merentangkan lengan sepanjang mungkin saat cakram dilepaskan.


GAYA SENTRIFUGAL DAN SENTRIPETAL

  • Adalah suatu gaya yang dihasilkan oleh gerak berputar

  • Gaya sentrifugal adalah gaya yang menyebabkan benda yang sedang berputar, pergi meninggalkan pusat lingkaran (gaya khayalan= fictifius force)

  • Gaya sentripetal adalah gaya yang menyebabkan benda yang sedang berputar, pergi menuju pusat lingkaran (gaya njata = real force)

Dalam kegiatan olahraga, gaya-gaya tersebut dapat membantu (mengntungkan, dan ada yang menjadi halangan (merugikan)

Pengaruh gaya sentrifugal pada lari di tikungan:

  • Makin pendek jari-jari lintasan, makin besar pengaruhnya, yaitu pelari akan keluar lintasan ke arah lintasan sebelah kanannya

  • Atlet harus mencegah gaya sentrifugal, berusaha tetap lari di lintasannya dengan cara mencondongkan badan ke arah pusat lingkaran lintasan

Besarnya gaya sentrifugal:

B x V 2

G = -------------

g x r

G = gaya sentrifugal g = grafitasi

B = berat badan pelari r = radius

V = kecepatan


Contoh:

Pelari berlari di lintasan menikung yang berjari-jari 30 meter dengan kecepatan 10 m/dt. Berat badan pelari adalah 70 kg. Berapakah gaya yang menariknya keluar lintasan di tikungan tersebut?

Jawab:

70 x 102

G = ------------ = 23,3 kg

10 x 30

Jika jari-jari tikungan 15 m, maka:

Jawab:

70 x 102

G = ----------- = 46,7 kg

  1. 15



  • Usaha yang dilakukan pelari supaya tidak terlempar keluar lintasan adalah dengan cara berlari dengan mencondongkan/memiringkan badan ke pusat linkaran lintasan.

  • Masalahnya: berapa besar sudut kemiringan badan untuk menetralisir gaya sentrifugal tersebut?

Jawaban:

V2

tg α = ----------

g x r

tg α = sudut condong badan dengan garis vertical atau miringnya lintasan


  • Jika radius = 30 m, V = 10 m/dt

102

tg α = ----------- = 0,333 α = 180

10 x 30

  • Jika radius = 15 m, V = 10 m/dt

102

tg α = ---------- = 0,6673 α = 340

10 x 15

  • Jika radius = 3 m, V = 6m/dt

62

tg α = ----------- = 1,2 α = 500

10 x 3



GAYA GESER

Adalah suiatu gaya yang timbul karena pergeseran antara dua permukaan yang merupakan hambatan terhadap gerak

YANG MEMPENGARUHI BESARNYA HAMBATAN

  • Materi kedua benda

  • Ketidak teraturan permukaan

  • Gaya yang menekan kedua benda

  • Luas permukaan kedua benda

BESARNYA GAYA GESER

  • Sama dengan sejumlah gaya yang dikenakan terhadap benda, sejajar dengan permukaan geseran untuk memulai gerakan

  • Gaya tersebut sesuai dengan gaya yang menekan kedua permukaan

  • Gaya yang menekan kedua permukaan itu dapat dipusatkan pada suatu titik atau menyebar pada daerah yang luas

P

C = ------

W

C = Besarnya gaya geser = sifat adhesif antara kedua benda

W = gaya yang menekan kedua permukaan

P = gaya yang diperlukan untuk memulai gerakan

  • Makin besar C maka makin kuat sifat adhesifnya

  • Makin besar gaya yang diperlukan untuk menggelincir makin besar gaya gesernya

  • Arah dari C = sudut tangen yang dibentuk oleh C dan W = sudut condongnya gaya untuk memulai gerakan = sudut geseran = sudut batas

P

------------- = tg α

W

Aplikasi Gaya Geser Dalam Olahraga

  • Berhubungan dengan masalah tergelincir dan memelihara kesimbangan diatasi dengan cara:

  • merekayasa daerah permukaan yang bergeseran: sol sepatu, bahan gosok pada permukaan kayu

  • latihan: mengubah kecepatan, arah gerak, mencondongkan badan, memperluas permukaan geseran, latihan kekuatan otot-otot.

  • Memanfaatkan gaya geser dalam olahraga semaksimal mungkin:

  • Ski es

  • Ski salju



TUMBUKAN

Kegiatan Olahraga yang berkaitan dengan tumbukan:

  • memukul bola softball

  • memukul bola voli

  • memukul bola tenis

  • memukul bola golf



ARAH GERAK PUKULAN

  • Arah gerak bola setelah dipukul tergantung dari sudut perkenaan

  • Sudut perkenaan = sudut pantulan

  • Dipengaruhi oleh pukulan spin, jika gaya pemukul lebih besar dari gaya putaran spin maka putaran bola dapat dieliminasi

  • Resultante dua gaya tersebut adalah mendekati arah gaya yang lebih besar

  • Tahanan udara

  • Elastisitas alat yang digunakan





ELASTISITAS

  • Semua benda mempunyai elastisitas (koefisien elastisitas)

  • Koefisien elastisitas adalah kemampuan untuk memperkecil diri dari bentuk semulacsebagai akibat dari suatu gaya yang mengenainya

  • Dipengaruhi oleh: kecepatan gerak benda yang bertumbukan

APLIKASI DALAM OLAHRAGA

  • Tendangan: bola tertekan lebih dari sepertiga diameternya

  • Pukulan bola tenis

  • Drible pada bola basket

  • Pukulan bola softball

RUMUS ELASTISITAS

  • Rumus untuk dua benda yang bersama-sama bergerak:

V2 – V1

e = ----------------

U1 – U2

e = koefisien elastisitas

V1 = kecepatan benda pertama setelah tumbukan

V2 = kecepatan benda kedua setelah tumbukan

U1= kecepatan benda pertama sebelum tumbukan

U2 = kecepatan benda kedua sebelum tumbukan

  • Rumus untuk dua benda, salah satunya tidak bergerak:

V

e = ---------

U

Koefisien elastisitas dapat ditunjukkan oleh perbandingan antara tinggi pantulan benda setelah dijatuhkan



hb

e = √-----------

hd

e = koefisien elastisitas

hb = tinggi benda memantul

hd = tinggi benda dijatuhkan

Pantulan Bola Basket:

  • Harus memantul setinggi 122,5 cm – 135 cm setelah dijatuhkan dari jarak 180 cm (diukur dari titik tengah/pusat bola)

  • Jika diameter bola basket = 25 cm

Soal:

Diameter bola basket = 25 cm, dijatuhkan dari ketinggian 135 cm, berapa koefisien elastisitasnya?

Jawab:

Kecepatan bola setelah tumbukan:

V02

= ---------

2g

V02 = 2.g.St St = 135 – 25 = 110 cm

= 2 x 10 x 1.10

= 22

V0 = 4,7 m/dt

Kecepatan bola sebelum tumbukan:

V02 = 2.g.St St = 180 cm

= 2 x 10 x 1.80

= 36

V0 = 6 m/dt

Jadi elastisitas Bola Basket tersebut adalah:

hb 110

e = √-------- = √----------- = 0,78

hd 180

V 4,7

e = ------ = ------ = 0,78

U 6

Masalah: Dapatkah bola yang lambat dipukul sejauh bola yang cepat?

Jika dianggap pemukul diayunkan dengan kecepatan dengan kecepatan bola, dan bola langsung mengenai pemukul, bola melayang pada ketinggian yang sama, maka kecepatan bola tersebut dapat dihitung dengan rumus:

Rumus:

(m1 – em2) U1 + (1 + e) m2 . U2

V1 = ------------------------------------------------

m1 + m2

V1 = kecepatan bola setelah kena pukul

m1= massa pemukul

m1= massa bola

e = koefisien elastisitas

U1= kecepatan bola sebelum kena pukul

U2= kecepatan pemukul sebelum kena bola

Contoh soal:

Bola dilempar dengan kecepatan 30 m/dt (U1), kecepatan pemukul 12 m/dt (U2). Berat pemukul 3,2 kg, berat bola 0,5 kg. Koefisien elastisitas bola 0,5. Berapakah kecepatan bola setelah kena pukul?

Jawab:

(0,32 – 0,5 . 0,05 )30 + (1 + 0,5) 0,05 x 12

V1= -------------------------------------------------------

0,32 + 0,05

= 26,35 m/dt

Jika bola dilemparkan dengan kecepatan 15 m/dt, maka:

(0,32 – 0,5 . 0,05 )15 + (1 + 0,5) 0,05 x 12

V1= -------------------------------------------------------

0,32 + 0,05

= 14,39 m/dt

  • Jarak tempuh bola berbanding lurus dengan kecepatan bola setelah kena pukul

  • Maka cara untuk membuat bola yang pelan dapat dipukul mencapai jarak maksimal setelah dipukul adalah menambah kecepatan pemukul

Contoh:

Bola dilempar dengan kecepatan 15 m/dt (U1), kecepatan pemukul 20 m/dt (U2). Berat pemukul 3,2 kg, berat bola 0,5 kg. Koefisien elastisitas bola 0,5. Berapakah kecepatan bola setelah kena pukul?


Jawab:

(0,32 – 0,5 . 0,05 )15 + (1 + 0,5) 0,05 x 20

V1= -----------------------------------------------------

0,32 + 0,05

= 16,01 m/dt



Tidak ada komentar:

Poskan Komentar