Rahasia (fisika) Dibalik Tendangan Pisang David Beckham

Salah Satu Pemain Sepak Bola terbaik dunia , David Beckham akhirnya resmi pensiun/ gantung sepatu sebagai pemain Tahun 2015 ini. 

David beckham adalah Pemain sepak bola yang sukses dalam karirnya, baik karirnya sebagai pemain maupun karir nya sebagai artis. Bahkan sampai sebelum pensiunnya, dia adalah Pemain sepak bola dengan penghasilan tertinggi, Gajinya sebagai Pemain yang sudah tinggi masih ditambah penghasilannya dari luar dunia sepak bola (Bintang Iklan, Model dll) membuat dia menjadi pemain sepak bola terkaya sampai saat ini.

Yang paling khas dan kita ingat dari sosok David Beckham adalah Tendangan Bebasnya, yang lintasan bolanya menyerupai bentuk Pisang sehingga tendangan Bebas Beckham dikenal sebagai Tendangan Pisang. 

Selain beckham masih ada beberapa pemain sepak bola yang dapat melakukan tendangan pisang, salah satunya adalah Roberto Carlos ( Mantan Pemain Timnas Brazil ). 

Saat Beckham Menendang bola, bola yang mendekati gawang tiba tiba berbelok tajam masuk ke jala gawang, membuat kiper kaget dan kesulitan mengantisipasinya, penonton pun bersorak dan berdecak kagum dengan pertunjukan tersebut.

Lihat aksi Beckham dalam Video dibawah ini

Dibalik uniknya Tendangan Pisang beckham tersebut, ternyata banyak konsep fisika yang terkandung didalamnya, seperti Mekanika dasar, Impuls dan tumbukan, Gaya dan gesekan , prinsip bernoulli , efek Magnus dan lain sebagainnya 

Setiap kali David Beckham bersiap menendang bola, dia seperti memperhitungkan spin bola yang tepat, kecepatan dan mengambil sudut tembak yang diperlukan sehingga selalu mampu memperdaya lawan.

Efek Magnus 

Pada saat bola ditendang dan melayang di udara dengan spin/putaran bola, maka selama melawan aliran udara menurut prinsip Bernoulli pada kedua sisi bola terjadi tekanan yang berbeda. Perbedaan tekanan ini menghasilkan gaya yang dikenal sebagai efek Magnus, atau kadang dikenal juga sebagai gaya angkat/lift.

Besar gaya dari efek Magnus yaitu :

Dengan :

CL : koefisien lift

r     : kerapatan udara

D   : diameter bola,

f     : frekuensi spin bola, dan

v    : kecepatan bola.

Jika pembahasan diatas adalah persamaan Fisika-nya yang berlaku, lalu muncul pertanyaan , bagaimana Beckham dapat membelokan bolanya dan bagaimanakah hubungan nya dengan persamaan di atas ?

Beckham terkenal sebagai ahli membuat ‘tendangan pisang’ (swing) bola. Kemahiran itu secara fisika dapat diperhitungkan dengan tepat dan akurat. misalnya tendangannya berjarak 25 m dari gawang, dan bola ditendang dengan kecepatan 25 m/s, dalam hal ini menyebabkan spin bola pada frekuensi 10 putaran/s. Dengan mengandaikan kerapatan udara 1,2 kg/m3 dan diameter bola menurut ketentuan FIFA 0,22 m, dengan mengasumsi koefisien lift sebesar 1,23 maka gaya angkat (lift) atau gaya magnus dapat dihitung sebagai berikut.

Standar massa bola oleh FIFA antara 0,410 kg – 0,450 kg atau dirata-rata 0,430 kg.

Waktu terbang bola diperkirakan 1 detik maka kurva belokan (swing) bola dapat dihitung sebagai berikut :

Efek gaya gesekan

Pada contoh perhitungan di atas gaya gesekan diabaikan. Namun kalangan pelajar pun tahu bahwa gaya gesekan itu ada. Gaya gesekan selalu bekerja melawan arah gerak bola, yang akan memperlambat dan menurunkan bola. Rumus untuk menghitung gaya gesek pada bola selama melayang di udara adalah sebagai berikut:

Dengan :

Cd adalah koefisien gesek, r adalah kerapatan udara, A adalah luas penampang permukaan bola (jika diameter D = 0,22 m maka A = ¼ p D2),v adalah kecepatan bola.

Besar koefisien gesek relatif tidak konstan. Untuk udara yang sejuk justru kecepatan bola sangat mempengaruhi koefisien gesek yang pada akhirnya mempengaruhi besar gaya gesek. Variasi besar gaya gesek dengan perubahan kecepatan bola dapat ditunjukkan pada grafik di atas

Jadi bila pemain menendang bola cukup keras dengan kecepatan 25 m/s – 30 m/s tidak hanya bola melaju dengan cepat tetapi bola juga akan mempertahankan kecepatan yang dimilikinya lebih lama dibanding bola lambat.

Momentum (Tumbukan) 

Dalam peristiwa tumbukan antara kaki dengan bola , didapatkan bahwa kecepatan bola tergantung pada massa kaki pemain, massa bola dan koefisien restitusi. Rumus untuk menentukan kecepatan bola adalah sebagai berikut.

Dengan : 

v adalah kecepatan, 

M adalah massa kaki, 

m adalah massa bola, 

e adalah koefisien restitusi dengan perkiraan realistis e = 0,5.

Jika 1 + e = 1,5 dan M/M+m =0,8 maka bentuk sederhana dari kecepatan bola adalah :

Hal inilah yang akan diperhitungkan Beckham untuk menendang dengan kecepatan kaki 20,8 m/s agar mendapatkan kecepatan bola 25 m/s.

Gerak Parabola

Selain dengan tendangan pisang untuk melewati tembok pemain lawan, terkadang Beckham harus menendang dengan ‘mencungkil’ bola untuk melewati tembok pemain, dengan lintasan parabola. Beberapa persamaan dapat diterapkan untuk kondisi itu.

Dengan asumsi jika waktu t = 0 maka X dan Y sama dengan nol. 

Perhitungan yang dilakukan sering mengabaikan gaya gesekan udara. Padahal gesekan udara merupakan faktor penting.

Bola, seperti halnya peluru selama geraknya dikenai tiga gaya, gaya beratnya mg, gaya Magnus jika berpusing/spin sebesarC_LrD³fv, dan gaya gesek sebesar½ C_drAv²

Resultan vektor gaya akan memberikan arah bola, dan besarnya dapat dihitung, misalnya dari

Analisis lebih mendalam menggunakan deferensial dari vektor posisi r =(x,y,z), misalnya dr/dt untuk kecepatan, d2r/dt2 untuk percepatan.

Dari penjelasan di atas dapat diambila kesimpulan bahwa alternatif pendekatan pengajaran fisika yang menggunakan variasi topik-topik fisika dapat membuat siswa lebih tertarik dengan Fisika. Siswa diharapkan dapat menggali lebih jauh topik keseharian pada olahraga atau bidang lain, menurut konsep-konsep fisika

Sekian, semoga bermanfaat

Sumber :

Referensi : Serway, Raymond A.dan John W. Jewett. (2008). Physics for Scientists and Engineers with modern physics (7^th Edition). USA: Thompson Brooks/Cole

Serway, Jewet.2010. Fisika untuk sains dan teknik. Jakarta: Salemba Teknika

https://ilmuwanmuda.wordpress.com/tendangan-pisang-beckham-menurut-fisika/