BIOMEKANIKA OLAHRAGA
TUP (Tujuan Umum Perkuliahan) :
Mahasiswa memahami asas-asas biomekanika dalam olahraga
Mahasiswa mampu menganalisis berbagai kegiatan olahraga menggunakan pendekatan biomekanika olahraga
Mahasiswa mampu menerapkan berbagai asas biomekanika dalam kegiatan olahraga
MATERI KULIAH
Pengertian biomekanika olahraga
Asas Keseimbangan
Asas Gerak
Asas Gaya
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
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
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
Stabilitas berbanding lurus dengan berat badan
Semakin berat semakin stabil
Semakin ringan semakin labil
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
Untuk memperoleh stabilitas maka titik berat badan harus jatuh di dalam bidang dasar menumpu
Gaya geser: semakin besar gaya geser, semakin besar pula stabilitas
Letak segmen-segmen badan (anggota badan)
Penglihatan dan faktor-faktor psikologis
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
Gerak lurus (linier motion)
Gerak berputar (angular motion)
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?
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
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:
Jarak horisontal maksimum
Jarak vertikal maksimum
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:
Gerak ke atas A ---- B (naik)
Gerak ke bawah B ---- A (turun)
B
Vo
A
Gerak benda jatuh:
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
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
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)
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
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
trmksh sangat membantu untuk menanmbah wawasan terkait biomekanika
BalasHapusTerimakasih banyak. Respect!. Masih sedikit lineatur olahraga di blog atau jurnal. Terimakasih atas konstribusinya :)
BalasHapus