Ada Apa Dengan Sepak Bola dan Fisika

“Sepak bola ada hubungannya dengan Fisika?”

“ Bener nggak tuh, masa ada hubungannya?”

“Kelamaan kali ketika main sepak bola tapi kita hitung dulu cara menendangnya”

Mungkin beberapa pertanyaan di atas yang akan dalam pikiran teman-teman pecinta Fisika semua. Bentar ya, jangan berfikiran yang aneh-aneh dahulu. Yang akan kami bicarakan adalah konsep fisika dalam sepakbola. Ada beberapa kegiatan yang sering dilakukan oleh pemain sepak bola yang berhubungan dengan Fisika. Kegiatan tersebut seperti tendangan jarak jauh dan  tendangan melengkung. Okey teman-teman, mari kita simak beberapa penjelasannya.

 1. Tendangan Jarak Jauh

Masih ingatkah kalian dengan gerak parabola? Kalau kalian lupa tentang gerak parabola perhatikan gambar berikut.

Jarak terjauh (X maksimum) dapat diperoleh dengan perhitungan sebagai berikut.

Berdasarkan persamaan di atas, nilai X maksimum diperoleh jika tendangan yang kalian lakukan membentuk sudut 45 derajat. Hal tersebut disebabkan jika sin (2)(45 derajat) sama dengan sin 90 derajat yang bernilai 1. Selain sudut yang perlu kalian fikirkan lagi adalah gravitasi (g) dan kecepatan tendangan (v). Pada umumnya, gravitasi di Bumi sekitar 9,8 m/s^2 tetapi yang perlu kamu ketahui bahwa setiap tempat memiliki percepatan gravitasi yang berbeda-beda.  Adapun kecepatan berhubungan dengan gaya yang kalian lakukan terhadap bola. Gaya yang kalian lakukan dapat terjadi adanya impuls pada bola. Hubungannya sebagai berikut.

Kecepatan tendangan (v2) akan bernilai besar ketika gaya yang dilakukan kaki terhadap bola besar. Oleh karena itu, untuk dapat melakukan tendangan yang jauh yang kamu perlukan adalah memberikan gaya pada bola sebesar-besarnya dan dari tendangan tersebut membentuk sudut 45 derajat.

Silakan dicoba ya  😀

2. Tendangan Melengkung

Pernahkah kalian melihat David Beckham, Roberto Carlos, Lionel Messi, atau Cristiano Ronaldo melakukan tendangan melengkung saat melakukan eksekusi tendangan bebas? Pasti kalian berfikir “loh kok bisa ya?”

Lintasan yang terjadi ketika melakukan tendangan melengkung berbentuk seperti pisang sehingga beberapa orang menganggap tendangan mereka sebagai tendangan pisang. Ada tiga gaya yang memengaruhi yaitu gaya gravitasi, gaya angkat, dan gaya hambat. Lintasan yang terjadi tidak terlepas dari prinsip fisika dalam fluida yaitu udara.

 

Dalam jurnal Football Curves dinyatakan bahwa gol yang dilakukan Roberto Carlos ketika Brazil melawan Prancis tahun 1997, gol yang dilakukan berasal dari tendangan bebas dan ditembak pada jarak 35 m. Roberto Carlos menendang dengan kuat sehingga menghasilkan kecepatan 38 m/s dengan sudut 12˚ relatif terhadap gawang dan kecepatan putar sebesar 88 rad/s. Pada mulanya lintasan bole bergerak lurus ke samping gawang kemudian tiba-tiba bola membelok ke arah gawang dan terjadilah gol.

Pada Tahun 1852 Gustav Magnus meneliti kasus sebuah bola yang bergerak sambil berotasi. Pergerakan bola ini akan menimbulkan aliran udara. Terjadinya rotasi pada bola menyebabkan aliran udara searah dengan arah rotasi bola pada titik A bergerak lebih cepat dibandingkan  aliran udara pada bola disisi lain (titik B). Berdasarkan persamaan Bernoulli, semakin cepat udara yang mengalir akan menghasilkan tekanan yang kecil. Oleh karena itu, tekanan di B lebih besar dibandingkan tekanan di A. Perbedaan tekanan ini mengakibatkan pembelokan bola. Untuk menghormati Gustav Magnus, gejala ini dikenal sebagai efek Magnus.

 

David Beckham ahli dalam melakukan tendangan pisang dengan kelengkungan tajam ketika di akhir lintasan bola. Lengkungan tajam tersebut membuat kiper terperangah karena bola tiba-tiba belok dengan cepat. Mengapa hal tersebut bisa terjadi? Apakah hal tersebut kebetulan saja?

Jasmine Sandhu, Amy Edgington, Matius Grant dan Naomi Rowe-Gurney menuliskan sebuah makalah tentang hubungan antara jumlah putaran bola di udara (kecepatan pergerakan bola) dengan kecepatan sudut  atau putaran yang diterapkan pada bola. Makalah tersebut diterbitkan dalam Jurnal Special Physics Topics, Universitas Leicester.

Makalah tersebut menyatakan bahwa ketika bola berputar di udara, bola bergantung adanya efek Magnus yang menyebabkan bola bergerak melengkung dari titik ditendangnya bola. Tim peneliti menemukan bahwa jarak lengkungan bola (D) yang merupakan hasil dari efek Magnus, terkait dengan jari-jari bola (R), kepadatan udara (ρ), kecepatan sudut bola (ω), kecepatan bola di udara (v), massa bola (m) dan jarak penendang dengan bola (x). Hal tersbut dituliskan dalam persamaan

Misalnya, jika seorang pemain berdiri 15 meter dari bola yang akan ditendang, kecepatan berlari menuju bola adalah 35 meter per detik dan tendangannya memiliki kecepatan sudut sebanyak 10 putaran per detik, maka bola akan melengkung sekitar 5 meter ke arah tujuan. Seorang pemain yang akan melakukan tendangan bebas harus mampu memperhitungkan semua faktor di atas dan kemampuan mereka.

Bagaimana? Apakah kalian akan mencobanya? 😀

 

Sumber:

Dupeux, G. et al. (2001). “Football Curves”. Journal of Fluids and Structures 27 (2011). 659-667

Sandhu, A. Edgington, M. Grant, N. Rowe-Gurney. 2012.How to score a goal. Journal of Physics Special Topics.

http://goo.gl/BsU6K7

http://goo.gl/Wu7z4t

http://goo.gl/QDCWdv