Fisika dalam Sepakbola

 Fisika Dalam Sepak Bola

Caecilia Hardiyanti Kusuma Putri

091414031

Prodi Pendidikan Matematika

Jurusan Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Alam

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pengetahuan

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

2009

Fisika dalam Sepakbola

                                                                   

Pengantar

Pernahkah Anda menonton pertandingan sepak bola ?

Sepak bola adalah salah satu olahraga yang sangat populer di dunia. Dalam pertandingan, olahraga ini dimainkan oleh dua kelompok berlawanan yang masing-masing berjuang untuk memasukkan bola ke gawang kelompok lawan. Masing-masing kelompok beranggotakan sebelas pemain, dan karenanya kelompok tersebut juga dinamakan kesebelasan.

Pendukung Ceko melonjak gembira saat pemain kesebelasan negara mereka, Tomas Rosicky, menjebol gawang Amerika Serikat. Kala Rosicky melepaskan tembakan "canon ball" tersebut, tentu dirinya tidak berpikir tentang fisika. Padahal, apa yang dilakukan pemain-pemain sepak bola sangat erat kaitannya dengan fisika. Seperti ketika melakukan tendangan bola ke gawang, ia dapat mengatur kecepatan dan sudut elevasi bola secara baik. Terlalu cepat sudut elevasi dan kecepatannya, bola akan melewati mistar. Sebaliknya jika sudut elevasi dan kecepatan terlalu kecil, bola tidak akan sampai ke gawang.

Sebenarnya pemain sepak bola bisa diapresiasikan sebagai ahli fisika di lapangan hijau. Karena, setiap pemain bola sebisa mungkin harus mampu mengukur dengan tepat berapa besar gaya yang harus diberikan dan ke mana arah bola harus ditendang, sehingga kecepatan bola menjadi sangat kencang dan akurat.

Apabila diamati dengan seksama, gerakan bola yang ditendang oleh para pemain sepak bola kadang berbentuk melengkung, seolah-olah dipanggil kembali ke permukaan tanah (bumi) setelah mencapai titik tertinggi Mengapa bola bergerak dengan cara demikian?

Gerakan bola yang ditendang oleh para pemain sepak bola kadang berbentuk melengkung, dan lintasan atau bentuk lengkungannya menyerupai parabola. Gerakan bola yang ditendang oleh para pemain sepak bola itu disebut dengan Gerak Parabola atau Gerak Peluru.

Ada beberapa peristiwa fisika yang terdapat dalam sebuah permainan sepak bola. Dalam portofolio ini, saya akan mencoba membahas tentang gerakan parabola, tendangan pisang, gerakan menyundul dan tendangan pinalti, dan bagaimana hubungannya dengan permainan sepak bola, sesuai dengan tema yang saya ambil.

Antara Sepak Bola dan Fisika

Seorang pemain sepakbola profesional adalah seperti seorang ahli fisika, ia harus mampu mengukur dengan tepat berapa besar gaya yang harus diberikan dan kemana arah bola harus ditendang agar bola dapat masuk gawang dengan cukup keras dan akurat.

Sepakbola adalah permainan fisika. Dengan mengerti fisika kita bisa lebih menikmati  permainan sepakbola, kita dapat mengerti mengapa lintasan bola berbentuk parabola, bagaimana terjadinya tendangan pisang, mengapa penjaga gawang sulit menahan tendangan penalti, bagaimana orang menyundul bola dengan lebih efektif dan masih banyak lagi. Seorang pemain profesional yang diperlengkapi dengan ilmu fisika akan dapat memperbaiki skill dan kemampuannya.

Dalam sepakbola, fisika memainkan peranan yang cukup penting. Misalnya, untuk melompat lebih tinggi, seorang pemain sepak bola harus sedikit berlari sehingga ia mempunyai energi gerak yang dapat diubah menjadi energi potensial. Sehingga ia pun bisa melompat lebih tinggi.

Kita telah mempelajari bahwa bola yang ditendang dengan sudut elevasi tertentu akan membentuk lintasan parabola (Gb. 1b). Bentuk lintasan ini sangat dipengaruhi oleh gravitasi bumi, kecepatan dan sudut elevasi bola. Tanpa gravitasi bola akan bergerak lurus ke atas (Gb. 1a). Gravitasilah yang menarik bola turun. Semakin besar gravitasi semakin cepat bola jatuh ke tanah (lintasan bola semakin pendek). Di bulan yang gravitasinya lebih kecil, lintasan bola yang ditendang astronot akan jauh lebih panjang dibandingkan dengan lintasan bola di Bumi. Menurut perhitungan fisika, untuk menendang bola sejauh mungkin, pemain sepakbola harus menendang bola sekeras mungkin dan dengan sudut elevasi 45°.

 

Gb.1b                                                              Gb. 1a

Analisis Gerak Peluru

Gerak peluru merupakan suatu jenis gerakan benda yang pada awalnya diberi kecepatan awal, lalu menempuh lintasan yang arahnya sepenuhnya dipengaruhi oleh gravitasi. Gerak peluru atau gerak parabola terjadi karena adanya dua macam gerak yang dilakukan oleh benda secara bersamaan. Kedua gerak itu adalah gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Gerakan benda ke arah atas (vertikal) adalah gerak lurus berubah beraturan dengan percepatan sama, yaitu percepatan gravitasi bumi. Adapun gerak lurus beraturan dilakukan pada arah mendatar (horisontal).

Benda-benda yang melakukan gerak peluru dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:

Ø  Benda tersebut bergerak karena ada gaya yang diberikan, yaitu gaya dinamika Dinamika adalah ilmu fisika yang menjelaskan gaya sebagai penyebab gerakan benda bergerak demikian

Ø  Benda-benda yang melakukan gerak peluru dipengaruhi oleh gravitasi, yang berarah ke bawah (pusat bumi) dengan besar g = 9,8 m/s².

Ø  Adanya hambatan atau gesekan udara. Setelah benda tersebut ditendang, dilempar, ditembakkan atau dengan kata lain benda tersebut diberikan kecepatan awal hingga bergerak, maka selanjutnya gerakannya bergantung pada gravitasi dan gesekan atau hambatan udara. Namun dalam pembahasan gerakan bola sepak ini gesekan udara diabaikan, karena gesekan udara nya sangat kecil.

Kita sebut bidang gerak peluru sebagai bidang koordinat xy, dengan sumbu x sebagai bidang horisontal dan sumbu y sebagai bidang vertikal. Percepatan gravitasi hanya bekerja pada arah vertikal, gravitasi tidak mempengaruhi gerak benda pada arah horisontal. Percepatan pada komponen x adalah nol (gerak peluru hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Pada arah horisontal atau komponen x, gravitasi tidak bekerja). Percepatan pada komponen y atau arah vertikal bernilai tetap (g = gravitasi) dan bernilai negatif (-g) (percepatan gravitasi pada gerak vertikal bernilai negatif, karena arah gravitasi selalu ke bawah alias ke pusat bumi).

Gerak horisontal (sumbu x) dianalisis dengan gerak lurus beraturan, sedangkan gerak vertikal (sumbu y) dianalisis dengan gerak jatuh  bebas.

Bila diamati, dalam gerakan bola yang ditendang ini dapat  dilihat bahwa terdapat komponen-komponen dalam gerak parabola. Analisisnya adalah sebagai berikut:

Gerakan bola setelah diberikan kecepatan awal dengan sudut teta terhadap garis horisontal.

Kecepatan awal (v_o) gerak bola diwakili oleh v_0x dan v_0y. V_0x merupakan kecepatan awal pada sumbu x, sedangkan v_0y merupakan kecepatan awal pada sumbu y. V_y merupakan komponen kecepatan pada sumbu y dan v_x merupakan komponen kecepatan pada sumbu x. Pada titik tertinggi lintasan gerak bola, kecepatan pada arah vertikal (v_y) sama dengan nol : V_y = 0

Tendangan pisang dan Tendangan Penalti

Di dalam permainan sepak bola, terdapat banyak jenis tendangan. Di antaranya yang paling terkenal adalah tendangan pisang dan tendangan penalti.

v  Tendangan Pisang

Tendangan pisang adalah tendangan jarak jauh yang keras dan melengkung. Dalam melakukan tendangan ini, bola diletakkan sekitar 30 meter agak di sebelah kanan gawang lawan, kemudian ditendang dengan kaki kiri sedikit dari arah luar kaki. Dengan arah seperti itu bola dapat melewati para pemain bertahan lawan yang menghalang beberapa meter di depan gawang. Arah bola yang ditendang tersebut akan membelok ke arah kiri, mendekati gawang, dan akhirnya masuk ke pojok atas kanan gawang lawan.

      Tendangan ini membentuk lintasan seperti pisang, sehingga dinamakan tendangan pisang. Gerakan bola akibat dari tendangan ini menimbulkan aliran udara. Akibat rotasi bola, aliran udara yang searah dengan arah rotasi bola (misal A) bergerak relatif lebih cepat dibandingkan aliran udara pada sisi bola yang lain (misal B). Menurut Bernoulli semakin cepat udara mengalir, semakin kecil tekanannya. Akibatnya tekanan di B lebih besar dibandingkan tekanan di A. Perbedaan tekanan ini menimbulkan gaya yang membelokan bola ke arah A.

A                                 gerakan bola

    B

aliran udara            arah spin

Gb. 2

Gerakan Bola Akibat Tendangan Pisang

Gb.3

   Tendangan Pisang

v  Tendangan penalti

Dalam sepak bola, tendangan penalti adalah tendangan yang sangat ditakuti oleh para penjaga gawang. Tendangan penalti yang dilakukan apabila salah satu pemain tim melakukan pelanggaran di dalam kotak wilayah penjaga gawang tim sendiri. Tendangan dilakukan dengan menendang bola dari titik yang telah di buat di tengah kotak dalam wilayah penjaga gawang, tanpa dijaga oleh pemain lawan (pagar betis), dengan jarak kira-kira 12 kaki dari garis gawang. Umumnya tendangan dilakukan dengan menendang bola ke arah gawang dalam sekali gerakan, namum terdapat beberapa pengecualian dimana pemain yang melakukan tendangan penalti menendang bola ke arah temannya sendiri untuk kemudian ditendang ke arah gawang

Tendangan ini dilakukan pada jarak 11 meter dari gawang dan biasanya jarang gagal. Seorang pemain sepak bola profesional dapat menendang bola dengan kecepatan sekitar 30 meter per detik (108 km/jam). Dengan kecepatan ini, bola akan mencapai ujung kanan atas gawang dalam waktu 0,45 detik dan untuk ujung kanan bawah 0,38 detik.

Menurut perhitungan Sam Williamson, fisikawan di Center for Neural Science New York, waktu 0,38 detik tidak cukup untuk menangkap bola. Ketika bola ditendang, penjaga gawang akan bereaksi rata-rata setelah 0,3 detik. Begitu bereaksi, otak akan memberi perintah pada otot untuk bergerak, ini butuh waktu tambahan lebih dari 0,1 detik. Itu sebabnya sukar bagi penjaga gawang untuk menangkap bola yang bergerak cepat itu. Untuk melatih reaksi yang cepat dan tepat dibutuhkan latihan yang panjang dan pengalaman yang cukup. Itu sebabnya para kiper atau penjaga gawang dalam Piala Dunia ini rata-rata lebih tua dibandingkan pemain lainnya.

Agar berhasil, penendang penalti harus memerhatikan arah angin, rotasi, dan kecepatan bola. Bola yang berotasi terlalu cepat dapat menimbulkan efek magnus dan turbulensi udara yang akan menyimpangkan bola. Efek Magnus adalah gerakan bola yang menyebabkan adanya aliran udara disekitar bola. Akibat adanya rotasi bola, maka aliran udara pada sisi bola yang bergerak searah dengan arah aliran udara relatif lebih cepat dibandingkan aliran udara pada sisi bola yang bergerak berlawanan arah.

Menurut penelitian, tendangan yang paling efektif adalah tendangan dengan kekuatan 75 persen sampai 80 persen dari kekuatan maksimum (kecepatan bola sekitar 80 km/jam). Pada kecepatan ini penjaga gawang sulit menangkap bola dan kemungkinan terjadinya gol lebih besar dibandingkan dengan tendangan dengan kekuatan penuh.

Cetak Goal

Ketika mencetak goal, mungkin para pemain sepakbola tidak menyadari bahwa adanya hubungan erat dalam mencetak gola dengan fisika terutama dengan mekanika (ilmu tentang gerak). Ketika bola lepas dari kaki pemain bola, bola mempunyai kecepatan awal yang cukup tinggi.Gaya yang bekerja adalah gaya gravitasi ke arah bawah, itu sebabnya bola harus sedikit ditendang miring sedikit ke atas sehingga bola tidak cepat menyentuh tanah. Kecepatan mendatar tetap sama, tidak berubah karena tidak ada gaya
mendatar yang bekerja (hanya terdapat sedikit gesekan udara dan angin,tetapi karena terlalu kecil sehingga dlam perhitungannya di abaikan). Ketika sudah mendekati gawang, pemain memberikan gaya tambahan pada bola sehingga bola berbelok dan bergerak lebih cepat. Karena cepatnya bola bergerak, penjaga gawang yang belum sempat merespon arah datangnya bola pun tidak sempat bereaksi dan terjadilah goal.

Gerakan Menyundul dalam Sepak Bola

Selain menggunakan kaki untuk memainkan bola, terkadang para pemain sepak bola juga menggunakan kepala mereka dalam menerima umpan-umpan bola yang diberikan. Gerakan menerima bola dengan kepala ini disebut dengan menyundul. Menyundul merupakan bagian penting dalam permainan sepakbola. Tujuan menyundul bola dalam permainan sepak bola adalah untuk mengoper, mencetak bola dan mematahkan serangan lawan / membuang bola. Banyak gol tercipta dalam permainan sepak bola dari hasil sundulan kepala. Pemain harus belajar untuk menyundul bola menggunakan dahi, bukan ubun-ubun kepala. Pemain harus sadar bahwa mereka yang akan menyundul bola, bukan bola yang membentur mereka.

Menyundul tidak sesederhana seperti yang orang bayangkan. Disini beberapa
konsep fisika juga memegang peranan penting. Seorang dapat menyundul
bola dan mengarahkan bola tepat pada sasaran, membutuhkan akurasi, daya dan
pemanfaatan waktu yang akurat, karena ini melibatkan kecepatan dari bola yang datang dan koordinasi dari kepala dan badan.

Ada 2 posisi menyundul bola:

Ø  Di tempat (berdiri atau melompat vertikal)

Ø  Berlari sambil melompat menyambut bola.

Pada posisi 2, bola akan bergerak lebih cepat karena dalam hal ini bola mendapat tambahan momentum akibat gerakan pemain. Besarnya momentum yang diterima oleh bola sangat tergantung pada ke elastisan bola dan kekuatan otot tulang belakang ketika pemain menyundul bola. Untuk membuat sundulan sekuat mungkin, kepala harus ditarik ke belakang sebanyak mungkin (badan melengkung), paha ditarik kebelakang dan lutut bengkok. Pada posisi ini, terjadi keseimbangan aksi-reaksi, pemain tidak akan terpelanting atau terputar dan kepala siap memberikan sundulan kuat ke bola. Saat bola menyentuh kepala, tubuh pemain harus setegar mungkin agar lebih banyak energi dapat diberikan ke bola (gerakan otot dan urat yang tidak perlu akan menyerap energi pemain dan dapat mengurangi energi yang diberikan pada bola).

Untuk menaklukkan penjaga gawang, seorang pemain sepakbola juga harus mengetahui tentang hukum pemantulan, yaitu sudut datang bola sama besar dengan sudut pantulnya. Waktu sentuh kepala dengan bola (23 milidetik) yang relatif lebih lama dibandingkan waktu sentuh kaki ketika pemain menendang bola (8 detik), memungkinkan pemain untuk mengarahkan bola secara akurat ke arah yang ia inginkan. Pemain yang tidak mempunya rambut (berkepala botak) biasanya lebih sering mendapat keuntungan dalam menyundul bola. Hal ini disebabkan karena pemain yang berambut gondrong akan menyerap sebagian energi bola sehingga bola yang terpantul akan berkurang kecepatannya. Tetapi bukan berarti pemaimn berambut gondrong tidak bisa menyundul dengan keras.

Penutup

Sepakbola adalah permainan fisika. Dengan mengerti fisika kita bisa lebih menikmati permainan sepakbola, kita dapat mengerti dan tahu mengapa gerakan bola berbentuk parabola, bagaimana terjadinya tendangan pisang, mengapa penjaga gawang sulit menahan tendangan pinalti, bagaimana orang menyundul bola dengan lebih efektif dan masih banyak lagi. Dalam sepakbola, fisika memainkan peranan yang cukup penting. Misalnya, untuk melompat lebih tinggi, seorang pemain sepak bola harus sedikit berlari sehingga ia mempunyai energi gerak yang dapat diubah menjadi energi potensial. Sehingga ia pun bisa melompat lebih tinggi.

Bicara sepakbola dengan fisika, sangat mengasyikan dan tak ada habisnya. Gerakan parabola, tendangan pisang, gerakan menyundul dan tendangan pinalti yang saya bahas di atas hanya sebagian dari asyiknya fisika dalam sepakbola. Di arena piala dunia, kita bisa menikmati lebih banyak lagi bagaimana asyiknya fisika diterapkan dalam sepakbola.

Daftar Pustaka

www.google.com ,”fisika dalam sepakbola”, “sepakbola”

Budi, Kartika.2009. Diktat Fisika Dasar Prodi Pendidikan Matematika. Yogyakarta:

JPMIPA FKIP USD

Purwoko dkk. 2006. Fisika SMA Kelas XI. Jakarta: Yudhistira