BAB 1
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Dalam kehidupan sehari hari banyak sekali hal-hal yang berkaitan dengan ilmu fisika dan biologi, karena semua aktivitas yang dilakukan setiap orang dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya memiliki konsep dasar tentang gaya. Misalnya, pada waktu kita menarik atau mendorong suatu benda atau menendang bola, kita mengatakan bahwa kita mengerjakan suatu gaya pada benda itu. Banyak sekali yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari yang berhubungan dengan hukum newton, khususnya pula dalam bidang olahraga. Olahraga sangatlah bermanfaat bagi kita, karena setiap jenis olahraga selalu berhubungan dengan gerakan yang didalamnya banyak mengandung konsep dasar tentang gaya.
Olahraga adalah salah satu bentuk dari upaya peningkatan kualitas manusia yang diarahkan pada pembentukan watak dan kepribadian, disiplin dan sportifitas yang tinggi, serta peningkatan prestasi optimal yang dapat membangkitkan rasa kebanggaan. Untuk mencapai peningkatan prestasi yang optimal tersebut, maka setiap manusia haruslah memahami terlebih dahulu bagaimana konsep gerak yang baik dan benar, yaitu bagaimana agar gerak yang dilakukan bernilai efektif dan efisien.
Konsep gerak dalam olahraga dapat dipelajari melalui pemahaman sebuah disiplin ilmu dalam ilmu olahraga, yaitu biomekanika olahraga. Biomekanika olahraga merupakan salah satu disiplin ilmu keolahragaan yang menerapkan prinsip-prinsip gerak terhadap struktur tubuh manusia pada saat melakukan aktivitas olahraga. Oleh karena itu, perlunya memahami pengetahuan tentang biomekanika dalam memahami teknik cabang olahraga dan seluruh gerak manusia (Human Movement) sudah tidak diragukan lagi karena melalui pemahaman ilmu biomekanika olahraga, maka aktivitas gerak yang dilakukan oleh setiap atlet ataupun peserta didik akan menjadi lebih efektif dan efisien, sehingga setiap gerakan yang dilakukan bersifat anatomis, terkoordinasi atau terkontrol serta sesuai dengan mekanisme kerja tubuh yang baik dan akhirnya akan menghasilkan suatu aktivitas gerak yang maksimal dan disertai dengan pencapaian prestasi yang optimal pula.
Olahraga memang sangat mengasikan atau sangat seru bila sedang berada didalamnya, akan tetapi yang namanya olahraga jelas bisa menyebabkan cedera atau luka jika secara tiba-tiba terjadi insiden. Seperti tidak sengaja menabrak sesuatu benda yang keras atau berbenturan dengan lawan dan teman, sehingga membuat luka pada bagian yang terkena benturan tersebut.
Tabrakan adalah kejadian yang sangat menakutkan dan terjadi secara tiba-tiba atau tidak dapat diperkirakan hal tersebut mebuat sakit bagi penderitanya, akan tetapi ada suatu saat kecelakaan dikatan sangat mengerikan ketika kita melihatnya secara langsung dengan mata kepala kita sendiri, terjadi persisi didepan kita. Beberapa moment kecelakan menyakitkan yang terjadi dalam olahraga menunjukan saat-saat ketika seseorang sedang mengalami moment menyakitkan dalam tubuhnya. Entah patah tulang atau dalam kondisi yang penuh darah.
Seperti pada olahraga sepakbola, sepakbola adalah olahraga yang umumnya dimainkan olah kaum pria. Memang seperti itu kenyataanya, karena kebanyakan sepakbola selalu identik dengan hal-hal yang keras dan kerap kali menimbulkan cedera yang bahaya. Akan tetapi belakangan ini juga dimainkan oleh para wanita juga. Bahkan ada kejuaran atau ajang pertandingan sepakbola yang paling bergengsi yaitu piala dunia wanita. Akan tetapi hukum kekalan momentum memegang peranan penting dalam peristiwa tumbukan, khususnya pada ruang lingkup olahraga. Hukum kekalan momentum menyatakan bahwa : jumlah momentum Seringnya tabrakan olahraga terjadi pada olahraga yang berhadapan secara langsung atau body contact Langsung seperti invasion game, diantarannya yang paling sering terjadi pada sepakbola, rugby, basket.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Tumbukan
Menurut Supiyanto (2005: 13) Tumbukan adalah pertemuan dua benda yang relatif bergerak. Pada setiap jenis tumbukan berlaku hukum kekekalan momentum tetapi tidak selalu berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Sebab disini sebagian energi mungkin diubah menjadi panas akibat tumbukan atau terjadi perubahan bentuk :
Macam tumbukan yaitu :
1. Tumbukan elastis sempurna, yaitu tumbukan yang tak mengalami perubahan energi. Koefisien restitusi e = 1
2. Tumbukan elastis sebagian, yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekekalan energy
3. mekanik sebab ada sebagian energi yang diubah dalam bentuk lain, misalnya panas. Koefisien restitusi 0 < e < 1.
4. Tumbukan tidak elastis , yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik dan kedua benda setelah tumbukan melekat dan bergerak bersama-sama. Koefisien restitusi e = 0.
Dalam kehidupan sehari-hari, kita biasa menyaksikan benda-benda saling bertumbukan. Banyak kecelakaan yang terjadi di jalan raya sebagiannya disebabkan karena tabrakan (tumbukan) antara dua kendaraan, baik antara sepeda motor dengan sepeda motor, mobil dengan mobil maupun antara sepeda motor dengan mobil. Demikian juga dengan kereta api atau kendaraan lainnya. Hidup kita tidak terlepas dari adanya tumbukan. Ketika bola sepak ditendang David Beckham, pada saat itu juga terjadi tumbukan antara bola sepak dengan kaki Abang Beckham. Tampa tumbukan, permainan billiard tidak akan pernah ada. Demikian juga dengan permainan kelereng kesukaanmu ketika masih kecil. Masih banyak contoh lainnya yang dapat anda temui dalam kehidupan sehari-hari. Ayo dipikirkan… Pada pembahasan mengenai momentum dan impuls, kita telah meninjau hubungan antara momentum benda dengan peristiwa tumbukan. Hukum Kekekalan Momentum yang telah diulas sebelumnya juga selalu ditinjau ketika dua benda saling bertumbukan. Pada kesempatan ini kita akan mempelajari peristiwa tumbukan secara lebih mendalam dan mencoba melihat hukum-hukum fisika apa saja yang berlaku ketika benda-benda saling bertumbukan.
B. Jenis-jenis tumbukan
1. Tumbukan lenting sempurna
Dua benda dikatakan melakukan Tumbukan lenting sempurna jika Momentum dan Energi Kinetik kedua benda sebelum tumbukan = momentum dan energi kinetik setelah tumbukan. Dengan kata lain, pada tumbukan lenting sempurna berlaku Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik. Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik berlaku pada peristiwa tumbukan lenting sempurna karena total massa dan kecepatan kedua benda sama, baik sebelum maupun setelah tumbukan. Hukum Kekekalan Energi Kinetik berlaku pada Tumbukan lenting sempurna karena selama tumbukan tidak ada energi yang hilang.
Benda-benda yang mengalami Tumbukan Lenting Sempurna tidak menghasilkan bunyi,panas atau bentuk energi lain ketika terjadi tumbukan. Tidak ada Energi Kinetik yang hilang selama proses tumbukan. Dengan demikian, kita bisa mengatakan bahwa pada peritiwa Tumbukan Lenting Sempurna berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik.
Hukum kekekalan momentum ditinjau dari energi kinetik:
Dua benda, benda 1 dan benda 2 bergerak saling mendekat. Benda 1 bergerak dengan kecepatan v1 dan benda 2 bergerak dengan kecepatan v2. Kedua benda itu bertumbukan dan terpantul dalamarah yang berlawanan. Perhatikan bahwa kecepatan merupakan besaran vektor sehingga dipengaruhi juga oleh arah. Sesuai dengan kesepakatan, arah ke kanan bertanda positif dan arah ke kiri bertanda negatif. Karena memiliki massa dan kecepatan, maka kedua benda memiliki momentum (p = mv) dan energi kinetik (EK = ½ mv2). Total Momentum dan Energi Kinetikkedua benda sama, baik sebelum tumbukan maupun setelah tumbukan.
Secara matematis, Hukum Kekekalan Momentum dirumuskan sebagai berikut :
m v + m v = m v' +m v' →Persamaan 1
· Keterangan :
m1 = massa benda 1,
m2 = massa benda 2
v1 = kecepatan benda sebelum tumbukan dan
v2 = kecepatan benda 2 Sebelum tumbukan
v’1 = kecepatan benda Setelah tumbukan,
v’2 = kecepatan benda 2 setelah tumbukan
· Jika dinyatakan dalam momentum,
m1v1 = momentum benda 1 sebelum tumbukan,
m1v’1 = momentum benda 1 setelah tumbukan
m2v2 = momentum benda 2 sebelum tumbukan,
m2v’2 = momentum benda 2 setelah tumbukan
· Pada Tumbukan Lenting Sempurna berlaku juga Hukum Kekekalan Energi Kinetik. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :
1/2m₁v₁²-1/2m₂v₂²= 1/2m₁v'₁²- 1/2m₂v'₂²
· Keterangan :
12m₁v₁² = EK benda 1 sebelum tumbukan
12m₂v₂²= EK benda 2 sebelum tumbukan
12m₁v'₁²= EK benda 1 setelah tumbukan
12m₂v'₂²= EK benda 2 setelah tumbukan
Kita telah menurunkan 2 persamaan untuk Tumbukan Lenting Sempurna, yakni persamaan Hukum Kekekalan Momentum dan Persamaan Hukum Kekekalan Energi Kinetik. Ada suatu halyang menarik, bahwa apabila hanya diketahui massa dan kecepatan awal, maka kecepatansetelah tumbukan bisa kita tentukan menggunakan suatu persamaan lain. Persamaan ini diturunkan dari dua persamaan di atas.
m₁ v₁+m₂v₂=m₁v'₁+m₂v'₂
m₁ v₁-m₂v₂=m₁v'₁-m₂v'₂
m₁v₁-v'₁=m₂(v'₂-v₂)→ Persamaan a
Kita tulis kembali persamaan Hukum Kekekalan Energi Kinetik :
1/2m₁v₁²-1/2m₂v₂²= 1/2m₁v'₁²- 1/2m₂v₂²
Ini merupakan salah satu persamaan penting dalam Tumbukan Lenting sempurna, selain persamaan Kekekalan Momentum dan persamaan Kekekalan Energi Kinetik. Persamaan 3 menyatakan bahwa pada Tumbukan Lenting Sempurna, laju kedua benda sebelum dan setelah tumbukan sama besar tetapi berlawanan arah, berapapun massa benda tersebut.
2. Tumbukan Lenting Sebagian
Tumbukan lenting sebagian juga disebut tumbukan lenting tak sempurna. Hal ini sebenarnya banyak dijumpai pada tumbukan benda-benda disekitar kita. Pada tumbukan ini berlaku hokum kekekalan momentum, tetapi hokum kekekalan energy tidak berlaku. Hal ini karena ada tenaga yang hilang saat tumbukan. Dengan demikian, Ek setelah tumbukan < Ek sebelum tumbukan atau:
- m2(v’2 - v2)2 < v1(v1 - v’1)2 …………… (iii)
dengan cara membagi persamaan (iii) dengan persamaan (ii) maka didapat:
- (v’1 - v’2)2 < v1(v1 - v2)2
Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa:
Pada tumbukan lenting sebagian besarnya kecepatan relative sesudah tumbukan lebih kecil dari kecepatan relative sebelum tumbukan. (tanda negative menunjukkan arahnya berlawanan dengan arah semula)
3. Tumbukan Tak Lenting Sama Sekali
Tumbukan tak lenting sama sekali adalah tumbukan yang sama sekali tak lenting. Pada tumbukan tak lenting sempurna, benda yang bertumbukan melekat satu sama lain. Oleh karena itu kecepatan benda setelah bertumbukan sama (v1` = v2`).
Pada tumbukan ini jumlah energi kinetik kedua benda sebelum tumbukan (∆Ek) lebih besar dari setelah tumbukan (∆Ek`)
Pada tumbukan tak lenting sama sekali berlaku hukum kekekalan momentum:
kecepatan benda 1 dengan benda 2 setelah bertumbukan sama.
kecepatan benda 1 dengan benda 2 setelah bertumbukan sama.
C. Momentum
Momentum adalah hasil kali besaran skalar massa dengan besaran vektor kecepatan. "Momentum linear sebuah partikel atau benda yang dapat dimodelkan sebagai partikel dengan massa m dan bergerak dengan kecepatan v didefinisikan sebagai hasil kali masa dan kecepatan". Menurut Supiyanto (2005:110) "momentum adalah besaran vektor yang searah dengan kecepatan benda. Energi kinetik juga merupakan besaran yang bergantung pada massa dan kecepatan, namun energi kinetik merupakan besaran skalar yang tidak dapat memberikan gambaran arah dari suatu benda".
D. Impuls
Momentum tidak timbul begitu saja. Tentu ada yang menyebabkan. Yang meyebabkan adalah kekuatan (K). Kalau sebuah gerobak kita dorong, artinya pada gerbak tersebut kita kerahkan kekuatan, maka terjadilah gerak (momentum) yang besarnya massa gerbak dikali kecepatan gerbak tersebut, m x v, dimana m adaah massa, dan v adalah kecepatan. Besarnya momentum tidak timbul dari besarnya kekuatan (K) yang kita kerahkan saja, sebab semakin lama kita kerahkan tenaga kita akan akan semakin besar pula momentum yang di timbukan. Jadi “K” dan “lamanya kekuatan (t)” menetukan besarnya momentum. K x t disebut pengerah kekuatan atau kejutan kekuatan atau momentum kekuatan atau impuls.
Jadi K x t adalah menyebabkan, sedangkan m x v adalah akibat yang ditimbulkan, yang artinya dalam hubungan sebab akibat selalu sama besarnya.
Telah dijelaskan bahwa impuls dan momentum merupkan hubungan sebab-akibat, contohnya peluru yang meledak mengerahkan kekuatan/gayanya. Gaya yang bekerja pada pistol laras pendek, waktu (t) yang dikerahkan juga pendek. Senjata api yang larasnya panjang, dengan sendirinya waktunya juga panjang sehingga impulsnya besar, ini berarti jarak tembak senjata api laras panjang lebih jauh dari pada pistol. Demikian juga halnya seorang atlet tolak peluru, bila tolakan atau ayunan lenganya panjang, pengerahan kekuatannya lebih lama sehingga impulsnya lebih besar. Impuls yang besar akan menghasilkan momentum yang besar pula. Impuls diartikan sebagai gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Konsep impuls membantu kita ketika meninjau gaya-gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu yang sangat singkat. Misalnya ketika ronaldinho menendang bola sepak, atau ketika tanganmu dipukul dengan cepat.
Kekuatan otot harus diciptakan ketika atlet ingin bergerak atau mempercepat sebuah benda dan memberikannya momentum. Gaya yang diberikan atlet selalu memerukan waktu. Ketika alet memberikan sebuah gaya terhadap sabuah benda selama waktu tertentu, maka dapat kita katakan bahwa atlet telah memberikan impuls kepada benda tersebut. Tentu saja atlet tersebut dapat juga memberikan impuls kepada tubuhnya sendiri. Seberapa besar gaya dan waktu dikombinasikan ditentukan oleh kemampuan fisik atlet. Seorang atlet yang kuat dan fleksibel dapat menerapkan banyak gaya dalam waktu yang lebih lama, dari pada atlet yang lemah dan kurang fleksibel. Begitu pua sama pentingnya, kombinasi gaya dan waktu tergantung pada kebutuhan keterampilan yang ditampilkan. Beberapa keterampilan memerukan gaya yang besar untuk diberikan dalam waktu yang singkat. Sedangkan keterampian lain yang memerlukan hanya sedikit gaya dengan selang waktu yang lama.
E. Aplikasi Tumbukan dalam Olahraga
Tumbukan terjadi karena adanya momentum dan impuls, misalnya pada olah raga tenis lapangan diantaranya adalah oleh raga tenis lapangan. Arah gerap pukulah bola pada tenis lapangan sangat tergantung dari sudut penekanan yang dibentuk anatara tangan dan juga raket. Ketika pemain memukul bola dengan raket maka yang terjadi adalah tumbukan antara raket dengan tenis yang menghasilkan arah gerak pukulan. Sehingga ketika atlet menginginkan gerak pukulan yang baik maka ia harus mengkoordinasikan tumbukan yang terjadi antara bola dengan raket tenis lapangan.
Salah satunya penerapan konsep impuls dan momentum. Impuls adalah gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang relatif singkat, sedangkan momentum merupakan ukuran kesulitan untuk memberhentikan (mendiamkan) benda. Impuls dipengaruhi oleh gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu tertentu sedangkan momentu dipengaruhi oleh massa benda dan kecepatan benda tersebut. Berikut ini disajikan beberapa contoh penerapan konsep impuls dan momentum dalam olahraga.
Sarung tinju yang dipakai oleh para petinju ini berfungsi untuk memperlama bekerjanya gaya impuls ketika memukul lawannya, pukulan tersebut memiliki waktu kontak yang lebih lama dibandingkan memukul tanpa sarung tinju. Karena waktu kontak lebih lama, maka gaya yang bekerja juga semakin kecil sehingga sakit terkena pukulan bisa dikurangi.
Gambar 3 : Sarung tinju digunakan untuk mengurangi rasa sakit
Banyak konsep-konsep biomekanika yang bisa menjelaskan fenomena-fenomena di alam salah satunya adalah penerapan konsep inpuls dan momentum yang menyebabkan terjadinya tumbukan. Impuls adalah gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang relatif singkat. Sedangkan momentum merupaka ukuran kesulitan untuk memberhentikan /mendiamkan benda yang bergerak Impuls dipengaruhi gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu tertentu sedangkan momentum dipengaruhi oleh massa benda dan kecepatan benda tersebut
Pada penjelasan di atas sudah dijelaskan bahwa impuls merupakan gaya yang bekerja pada benda daam waktu yang sangat singka konsep ini sebenarnya sering kita alami dalam kehidupan sehari-hari. Ketika pada tubuh kita dikerjakan gaya impuls dalam waktu yang sangat singkat maka akan timbul rasa yang sangat sakit. Semakin cepat gaya impuls bekerja bagian tubuh kita yang dikenai gaya impuls dalam waktu yang amat singkat tersebut akan terasa lebih sakit. Karenanya penerapan konsep impuls ditujukan untuk memperlama selang waktu bekerjanya impuls, sehingga gaya impuls yang bekerja menjadi lebih kecil apabila selang waktu bekerjanya gaya impuls lebih lama maka rasa sakit menjadi berkurang bahkan tidak dirasakan
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Tumbukan adalah pertemuan dua benda yang relatif bergerak. Pada setiap jenis tumbukan berlaku hukum kekekalan momentum tetapi tidak selalu berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Momentum adalah besarnya gaya dorong dari suatu benda yang bergerak. Dikatakan juga momentum adalah kekuatan gerak. Jadi momentum dari suatu benda itu diperoleh bila benda tersebut bergerak dengan suatu kecepatan dan memiliki massa. Momentum dari sebuah objek adalah hasil kali massa (m) dan kecepatannya (v).
Impus merupakan perubahan momentum, jika pada benda bekerja gaya F tetap seama waktu t, Impuls adalah peristiwa gaya yang bekerja pada benda dalam waktu hanya sesaat. Konsep impuls dan momentum membantu kita ketika meninjau gaya-gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu yang sangat singkat dengan gaya yang dihasilkan. Seberapa besar gaya dan waktu dikombinasikan ditentukan oleh kemampuan fisik atlet. Seorang atlet yang kuat dan fleksibel dapat menerapkan banyak gaya dalam waktu yang lebih lama, dari pada atlet yang lemah dan kurang fleksibel. Begitu pua sama pentingnya, kombinasi gaya dan waktu tergantung pada kebutuhan keterampilan yang ditampilkan. Beberapa keterampilan memerukan gaya yang besar untuk diberikan dalam waktu yang singkat. Sedangkan keterampian lain yang memerlukan hanya sedikit gaya dengan selang waktu yang lama.
Impuls dan momentum merupkan hubungan sebab-sebab yang akibatkan terjadinya tumbukan, contohnya peluru yang meledak mengerahkan kekuatan/gayanya. Impuls adalah gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang relatif singkat, sedangkan momentum merupakan ukuran kesulitan untuk memberhentikan (mendiamkan) benda. Impuls dipengaruhi oleh gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu tertentu sedangkan momentum dipengaruhi oleh massa benda dan kecepatan benda tersebut.
Untuk perbaikan prestasi dalam bidang olahraga, harus memperbaiki perfoma dan mengetahui mekanisme gerak yang akan digeluti agar semakin mudah dalam mengembangkan keterampian dalam bidang olahraga. Dengan mempelajari Impuls dan momentum diharapkan juga dapat melakukan kegiatan secara efektif, efesien, serta mampu memahami apa yang sebaiknya dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.sman1ptk.sch.id/pembelajaran_interaktif/fisika/implus_dan_momentum/materi diakses pada 4 April 2014 pukul 13.11
Joseph hamill. (2003). Biomechanical basic of movement second edition. USA: Quebecor world Versailles
Ruwanto, bambang. 2006. Asas-asas Fisika. Jakarta. Yudistira
Supiyanto. 2005. Fisika SMA XI . Jakarta : Penebit Erlangga.
http://www .beomekanik/jenis-senis%20tumbukan%20~%20dunia%20fisika%20kita.htm diakses pada 4 April 2014 pukul 13.35
http://www .referensi beomekanik/pengertian tumbukan.htm diakses pada 4 April 2014 pukul 15.11
