Analisis Fisika dalam Olahraga Tolak Peluru

Olahraga tolak peluru merupakan salah satu cabang olahraga atletik, di mana para atlit melemparkan bola besi (peluru) yang berat sejauh mungkin. Dalam tolak peluru, untuk menampilkan hasil yang optimal maka diperlukan gerakan-gerakan yang efektif yang berkaitan dengan asas dan hukum fisika

1. Gerak relatif
Gerak adalah suatu kegiatan atau proses perubahan tempat atau posisi dari suatu objek ditinjau dari segi pandang tertentu. Apakah objek itu dalam diam atau gerak bergantung pada titik pandang tertentu ini disebut gerak relatif.

2. Penyebab Gerakan
Suatu gerakan terjadi apabila disebabkan oleh Gaya. Gaya merupakan suatu dorongan yang menciptakan gerakan, apabila kita melihat sesuatu benda itu bergerak maka ada gaya yang bekerja pada benda tersebut. Sedangkan inertia adalah kekal atau abadi. Jadi benda tersebut mempertahankan keadaan semula. Sehingga untuk menghasilkan gerak diperlukan gaya yang lebih besar dari pada tahanan ( resistance ). Pada olahraga tolak peluru para atlit perlu menggunakan gaya yang besar untuk mendapatkan hasil yang optimal dalam lemparanya.

3. Jenis-Jenis Gerakan
Ada 2 jenis klasifikasi pola gerakan, yaitu translasi dan rotasi
a. Gerak Translasi
Gerak ini disebut gerak translasi karena objek bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain (Translate), gerak translasi juga disebut gerak linear. Gerak linear dikelompokan lagi menjadi rektilinear dan kurvilinear. Pada tolak peluru termasuk gerak kurvilinear atau gerak lengkung karena termasuk gerak yang lintasanya berbentuk garis lengkung.

b. Gerak Rotasi
Gerak rotasi atau anguler terjadi bila objek bergerak pada lintasan lingkaran mengelilingi satu titik yang tetap. Jarak yang ditempuh bisa berupa busur yang kecil atau satu lingkaran penuh, kebanyakan gerakan segmen-segmen tubuh mengayun pada satu titik yang tetap dan lintasanya berbentuk suatu busur lingkaran.

Gerakan lengan seperti kincir angin yang berputar pada sendi bahu merupakan gerak rotasi. Pada semua gerakan itu segmen tubuh yang bergerak merupakan radius suatu lingkaran. Sedangkan pada tolak peluru gerakan linear telapak tangan sebagai hasil gerak anguler lengan bawah dan lengan atas merupakan gerak berulang (Reciprocating motion).

4. Hukum Newton Pada Olahraga Tolak Peluru

a. Hukum I Newton

Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda diam akan tetap diam dan benda bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan.
∑F = 0, dan percepatan (a) = 0

Pada olahraga tolak peluru berlaku hukum 1 Newton, yaitu bola tolak peluru akan diam jika tidak diberikan gaya dari luar.
Dalam tolak peluru, sifat kekekalan sebuah benda terdapat pada peluru. Pada saat peluru dilempar, peluru akan terus bergerak secara beraturan dan akan jatuh dan berhenti. Titik di mana peluru akan berhenti akan terus diam jika tidak digerakkan.

b. Hukum II Newton

Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan besar gaya (searah dengan gaya) dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut.

(Fneto = m.a)

Pada olahraga tolak peluru berlaku hukum II Newton, yaitu saat melakukan lemparan tolak peluru bola akan lebih jauh jika diberikan lemparan yang kuat dan sudut elevasi 45 derajat.

“Seberapa besar gaya yang dibutuhkan tangan dalam melempar untuk mendapatkan jarak yang jauh yang jelas, semakin cepat dan kuat tangan melempar maka sifat inersia atau kekekalan dari bola akan dapat dipertahankan sejauh mungkin.”

c. Hukum III Newton

Jika sebuah benda mengadakan pengaruh (gaya) pada sebuah benda lain, maka benda yang lain mengadakan pengaruh juga pada benda pertama.

Pada olahraga tolak peluru berlaku hukum III Newton, Saat tungkai ditekuk tanah akan memberikan reaksi sebaliknya terhadap tungkai.

Sebagaimana diketahui sebuah reaksi akan timbul jika ada sebuah reaksi. Dalam lempar cakram, reaksi yang ada yaitu pada saat tungkai belakang yang ditekuk, diluruskan sehingga terjadi gaya dorong yang menyababkan tubuh bergeser ke depan. Ketika tungkai ditekuk tanah memberikan reaksi kepada tungkai untuk dapat melakukan tolakan dari di tekuk menjadi lurus.

5. Momentum dan Impuls

a. Momentum

Momentum adalah ukuran kesukaran untuk menggerakan benda ketika berhenti atau dihentikan benda ketika bergerak atau hasil kali perkalian massa dengan kecepatan ( p = m v). Momentum termasuk besaran vektor, Momentum merupakan besaran gerak yang bertambah atau berkurangnya dengan cara menambah atau mengurangi massa atau kecepatannya.

Pada pelempar peluru yang mampu menolakan peluru dengan kecepatan yang lebih besar dari pada lawanya akan menyebabkan peluru memiliki momentum yang lebih besar pada saat lepas, meskipun seorang pemain memiliki massa yang lebih kecil dari pada lawanya jika kecepatan cukup untuk mengembangkan momentum yang lebih besar dari lawannya maka atlit akan bisa menampilkan hasil yang optimal.

b. Impuls

Impuls merupakan hasil kali antara gaya dan waktu ( I = F ∆t ). Impuls juga merupakan perkalian antara massa objek dan perubahan kecepatanya, Impuls termasuk besaran vektor. Gaya yang dibutuhkan untuk menghasilkan perubahan kecepatan tertentu selama waktu tertentu adalah sebanding dengan massa objek.

Pada atlit tolak peluru melakukan suatu gaya kepada peluru dalam waktu yang lama sebelum dilepaskan bolanya. Atlit memberikan percepatan yang sebesar-besarnya dengan cara menyesuaikan posisi segmen badan sehingga dapat menambah lamanya gaya yang dikerahkan.

Komponen-komponen yang mempengaruhi gerak tolak peluru:

Lintasan Sebuah Peluru yang lemparkan dengan Kecepatan Awal (vo) dan Sudut (α) terhadap Garis Horizontal

Dari gambar diatas dapat dianalisis komponen-komponen yang mempengaruhi gerak tolak peluru antara lain:
Perumusan komponen kecepatan awal pada gerak tolak peluru:

Perumusan kecepatan dan perpindahan benda arah horizontal pada gerak tolak peluru:

Perumusan kecepatan dan perpindahan benda arah vertikal gerak tolak peluru:

Perumusan besarnya kecepatan sesaat benda setiap saat pada gerak tolak peluru:

Perumusan arah kecepatan sesaat gerak benda terhadap sumbu X positif pada gerak tolak peluru:

Perumusan tinggi maksimum benda pada gerak tolak peluru:

Waktu tempuh bola sebelum menyentuh permukaan tanah pada gerak peluru:

Jarak jangkauan maksimum benda (R) pada gerak peluru:

Sekian, semoga bermanfaat.