fisika dalam olahraga tolak peluru

Tolak peluru merupakan salah satu nomor perlombaan atletik. Nomor ini diperlombakan untuk kategori pria dan wanita. Berat peluru untuk kategori wanita adalah 4 kilogram dan untuk kategori pria 7,26 kilogram. Peluru terbuat dari besi keras, kuningan atau logam lain dan tidak boleh lebih lunak dari kuningan, atau kulit metal yang keras diisi dengan timah atau materil lain. Dalam perlombaan tolak peluru, gerakan-gerakan atlit dalam usahanya untuk melaksanakan tolakan harus dilakukan di dalam sebuah lapangan yang dibatasi oleh sebuah lingkaran dengan garis tengah 2,135 m. Peluru harus jatuh di dalam sebuah sektor yang dibatasi oleh dua garis lurus yang ditarik dari pusat lingkaran ke ujung-ujung bususr pada lingkaran dengan besar sudut 40 derajat. TEKNIK TOLAK PELURU GAYA O’BRIEN 1. Teknik Awalan. 1.1 Berdiri Tegak membelakangi arah tolakan 1.2 Peluru dipegang dengan tangan kanan dan jari-jari terbuka. 1.3 Jari kelingking dan ibu jari menjaga agar peluru tidak menggeser ke samping. 1.4 Peluru diletakkan atau ditempelkan diantara bahu dan leher dibawah rahang dengan telapak tangan terbuka ke atas. 1.5 Siku bengkok dan lemas di samping badan. 1.6 Lutut kaki kanan dibengkokan, berat badan pada kaki kanan, tungkai kiri lurus ke belakang rileks 2. Gerak Meluncur 2.1 Lengan kiri dilipat di depan badan untuk membentuk keseimbangan. 2.2 Tarik tungkai kiri ke depan, lutut dilipat di bawah perut di samping tungkai depan (kanan) 2.3 Luruskan kembali tungkai kiri 2.4 Bersamaan dengan meluruskan tungkai kiri ke belakang, tolakan kaki kanan kuat dan pindahkan kaki kanan searah dengan gerakan tubuh sejauh-jauhnya sehingga kaki kiri menyentuh balok tolakan. 2.5 Gerakan melentur diakhiri dengan sikap lutut tungkai kiri lurus, lutut tungkai kanan bengkok, berat badan pada kaki kanan 3. Teknik Tolakan 3.1 Bersamaan dengan kaki kiri menyentuh balok, luruskan lutut tungkai kanan dan tolak atau dorong peluru dengan cepat dibantu dengan putaran pinggul, putaran lengan kiri, lenturan togok dan ekstensi pergelangan tangan kanan. 3.2 Sudut tolakan kira-kira 40 derajat dengan bidang horisontal. 3.3 Setelah menolak lengan kanan tetap lurus. 3.4 Berat badan ke depan, supaya tidak keluar lingkaran pindahkan kaki kanan ke depan. PEMBAHASAN Menurut pandangan Biomekanika, tolak peluru termasuk jenis keterampilan yang diklasifikasikan dalam : Melontarkan objek untuk mencapai jarak horisontal maksimal. Selain tolak peluru, termasuk dalam klasifikasi ini adalah , lempar cakram, lempar lembing, lontar martil dan lompat jauh. Melontarkan peluru berarti menggerakkan benda/objek, dan agar objek bergerak ke suatu jarak tertentu diperlukan tenaga (force). Tenaga (force) ini diperlukan untuk melawan gaya grafitasi yang bekerja pada setiap benda yang berada di bumi. Gaya gravitasi atau gaya tarik bumi ini bekerja menarik setiap benda kea rah pusat bumi. Untuk menggerakkan sebuah benda makin menjauhi pusat bumi maka makin besar juga tenaga yang harus dikerahkan. Lintasan peluru dalam tolak peluru dalam konsep biomekanika bisa disebut sebagai proyektil dalam olahraga. Atau bisa juga disebut sebagai gerak parabola. Berdasarkan keterangan di atas Faktor-faktor yang mempengaruhi jauhnya tolakan dalam tolak peluru : 1. Besarnya kecepatan awal peluru pada saat lepas dari tangan, 2. Besarnya sudut tolakan 3. Ketinggian peluru saat lepas dari tangan. Untuk memperjelas hal ini, berikut disajikan gambar faktor-faktor yang berhubungan dengan jarak horisontal benda yang menjalani gerak parabola. a. Jika peluru atau benda ditolak dengan kecepatan yang sama, tetapi pada saat lepas dari tangan dengan ketinggian yang berbeda (h1 dan h2), maka akan menghasilkan jarak horisontal yang berbeda (h2 > h1). Perbedaan ketinggian saat peluru lepas dari tangan terutama tergantung pada postur tubuh atau tinggi badan atlit dan teknik menolak. Untuk membuktikan hal tersebut berikut ini diberikan contoh soal; Dalam tolak peluru, diketahui kecepatan awal peluru saat lepas dari tangan (Vo)= 10m/d, sudut tolakan  = 450 Dan percepatan grafitasi g= 10m/d2. Tolakan pertama ditolak pada ketinggian 1.70 m dan tolakan kedua pada ketinggian 2 m, maka jarak yang terjauh dari kedua tolakan adalah pada ketinggian? Pada ketinggian 1.70 m - Mencari jarak tolak (X) sampai puncak parabola dalam sumbu x V02 Sin 2 102 Sin 90 100 Xh = = = = 5 m 2g 2 x 10 20 - Mencari jarak vertical dari ketinggian tolak (1.70m) sampai puncak parabola. Vo2 Sin2 102 X 0.5 100 x 0.5 50 Yh = = = = = 2.5 2g 2 x 10 20 20 - t =  2 ( Y + Yh ) =  2 (1.7 + 2.5) = 0.92 dt g 10 - Mencari jarak tolak (X) dari puncak parabola sampai tanah X = Vo Cos  x t = 10 x 0.71 x 0,92 = 6.53 m - Jadi jarak total tolakan adalah Xtotal = Xh + X = 5 + 6.53 = 11.53 m Pada ketinggian 2 m - Mencari jarak tolak (X) sampai puncak parabola dalam sumbu x V02 Sin 2 102 Sin 90 100 Xh = = = = 5 m 2g 2 x 10 20 - Mencari jarak vertical dari ketinggian tolak ( 2 m) sampai puncak parabola. Vo2 Sin2 102 X 0.5 100 x 0.5 50 Yh = = = = = 2.5 2g 2 x 10 20 20 - t =  2 ( Y + Yh ) =  2 (2 + 2.5) = 0.95 dt g 10 - Mencari jarak tolak (X) dari puncak parabola sampai tanah X = Vo Cos  x t = 10 x 0.71 x 0,95 = 6.75 m - Jadi jarak total tolakan adalah Xtotal = Xh + X = 5 + 6.75 = 11.75 m Jadi menolak pada ketinggian 2 meter akan menghasilkan jarak tolak yang lebih jauh dari pada menolak pada ketinggian 1.7 m terbukti. Pada gambar b. Jika peluru ditolak dari ketinggian yang sama, tetapi dengan kecepatan saat lepas dari tangan berbeda (V1 < V2) maka lintasan parabola akan meyebabkan benda jatuh pada titik yang berbeda yaitu V2 > V1. Benda yang ditolak dengan kecepatan awal lebih besar akan jatuh pada tempat yang lebih jauh. Eksplosif power yang dapat dikerahkan oleh pelempar akan menentukan besaran kecepatan awal peluru saat lepas dari tangan. Eksplosif power adalah hasil kali antara kekuatan dengan kecepatan gerak. Dari contah soal di atas jika tolakan pertama Vo = 10 m/dt dan tolakan kedua 15 m/dt pada ketinggian 2 m, maka yang lebih jauh adalah tolakan dengan kecepatan awal ….? Sekarang kita tinggal mencari jarak tolakan dengan kecepatan awal (Vo) 15 m/dt. - Mencari jarak tolak (X) sampai puncak parabola dalam sumbu x V02 Sin 2 152 Sin 90 225 Xh = = = = 11.25 m 2g 2 x 10 20 - Mencari jarak vertical dari ketinggian tolak ( 2 m) sampai puncak parabola. Vo2 Sin2 152 X 0.5 225 x 0.5 112.5 Yh = = = = = 5.6 2g 2 x 10 20 20 - t =  2 ( Y + Yh ) =  2 (2 + 5.6) = 1.23 dt g 10 - Mencari jarak tolak (X) dari puncak parabola sampai tanah X = Vo Cos  x t = 10 x 0.71 x 1.23 = 8.73 m - Jadi jarak total tolakan adalah Xtotal = Xh + X = 11.25 + 8.73 = 19.98 m Pada gambar c. Jika peluru ditolak dari ketinggian yang sama dengan kecepatan awal sama, maka jarak horisontalnya ditentukan oleh sudut elevasinya, yaitu sudut yang dibentuk oleh arah tolakan dengan bidang horisontal. Sudut elevasi yang akan mengahsilkan jarak horizontal terjauh dari suatu benda yang bergerak menurut lintasan parabola tergantung pada letak bidang tempat mendaratnya. Ada tiga model tempat mendarat dalam gerak lintas parabola : 1. Tempat mendarat sama tinggi atau satu bidang horisontal dengan titik lepas benda. Sudut yang paling baik adalah 45 derajat dengan bidang horisontal. 2. Tempat mendarat lebih rendah dari titik lepas benda atau sama tinggi dengan bidang tempat melempar maka sudut yang paling baik adalah 40 derajat. 3. Tempat mendarat lebih rendah dari pada tempat tumpuan pelempar, maka sudut yang paling tepat adalah 30 derajat. Lihat gambar berikut : Analog dengan Contoh di atas dengan ketinggian tolak 2 m pada sudut tolakan 40 derajat. - Mencari jarak tolak (X) sampai puncak parabola dalam sumbu x V02 Sin 2 102 Sin 80 100x0.98 Xh = = = = 4.9 m 2g 2 x 10 20 - Mencari jarak vertical dari ketinggian tolak ( 2 m) sampai puncak parabola. Vo2 Sin2 102 X 0.4 100 x 0.5 40 Yh = = = = = 2 2g 2 x 10 20 20 - t =  2 ( Y + Yh ) =  2 (2 + 2 ) = 0.89 dt g 10 - Mencari jarak tolak (X) dari puncak parabola sampai tanah X = Vo Cos  x t = 10 x 0.77 x 0,89 = 6.85 m - Jadi jarak total tolakan adalah Xtotal = Xh + X = 4.9 + 6.85 = 11.75 m Ternyata dari perhitungan di atas bahwa menolak dengan sudut tolakan 40 derajat dengan menolak pada sudut elevasi 45 derajat dengan kecepatan awal yang sama mengahasilkan jarak tolakan yang sama. Dari literature lain sya mendapatkan bahwa sudut tolakan yang paling baik adalah kurang dari 45 derajat atau sekitar 42 derajat. ANALISIS GERAKAN TOLAK PELURU Untuk menganalisa gerakan tolak peluru dibutuhkan alat bantu video atau gambar cinematografi. Hal ini dikarenakan gerakan tolak peluru dilakukan dengan sangat singkat kurang lebih 2 detik dari persiapan sampai proses menolak. Dengan alat bantu gambar kita bisa menganalisa gerakan tolak peluru secara detail. Di bawah ini disajikan gambar grerakan tolak peluru dari fase persiapan sampai gerakan lanjutan (followstrought). Dari rangkaian gambar tolak peluru gaya O’Brien di atas, Fase persiapan terjadi pada frame 1 sampai dengan frame 12. Fase ini berlangsung lambat. Pada fase persiapan ini kecepatan bagian anggota badan tidak terlalu penting, sebab gerakan-gerakan hanya bertujuan untuk memantapkan kesetimbangan tubuh. Fase Gerakan dimulai dari frame 13 sampai frame 32. Sedangkan Fase Gerak lanjutan terjadi mulai frame 33 sampai 39. Kecepatan gerak tertinggi terjadi pada fase gerakan. Dari tinjauan Biomekanika, sangat penting untuk diperhatikan adalah bahwa peluru harus dilepaskan pada saat kecepatan maksimum, ketinggian maksimum dan juga pada sudut tolakan kurang dari 45 derajat. Ketiga hal ini mutlak penting untuk mencapai tujuan tolak peluru yaitu melontarkan objek untuk mencapai jarak horisontal maksimal. Gerakan Lutut dan Pinggul Lutut dan pinggul merupakan titik-titik kritis dalam tolak peluru. Lutut kanan dan sendi pinggul fleksi dalam posisi sudut optimum sehingga peregangan otot cukup untuk menghasilkan tenaga maksimum. Hal ini perlu diperhatikan pada fase akhir persiapan. Bila regangan otot tidak mencapai titik kritis maka pada saat akstensi lutut tidak akan terjadi kekuatan rotasi maksimum. Kemudian pada saat peluru lepas, lutut harus dalam keadaan ekstensi penuh. Jika ini tidak dilakukan maka ketinggian peluru saat lepas dari tangan tidak berada pada ketinggian maksimum yang akan dapat mengurangi jarak tolakan horisontal. Gerakan Pinggang dan Persendian Pinggul Pada fase persiapan, pinggang dan persendian pinggul berada di atas bidang tumpuan yang mantap, sehingga kesetimbangan dapat dipertahankan. Pada frame 7 sampai frame 12 pusat masa badan (center of gravity) letaknya lebih rendah oleh karena pengaruh fleksi lutut kanan sebagai kaki tumpuan. Otot ekstensor kaki tumpuan berada dalam keadaan diregang untuk kontraksi dengan kekuatan penuh pada saat dimulainya fase Gerak. Keadaan pinggul tetap dalam kesetimbangan gerak seperti terlihat pada frame 12 hingga frame 20. Tenaga terbesar dihasilkan pada saat dimulainya putaran pinggul. Pada saat putaran putaran pinggul harus terlihat adanya urutan perpindahan kedudukan pusat masa badan. Peluru lepas pada saat mencapai ketinggian maksimum seperti terlihat dalam frame 32. Kecepatan gerak peluru dalam menjalani lintasannya sangat menentukan hasil tolakan. Bidang tumpuan yang mendukung kesetimbangan gerak ke depan pada tolak peluru ditunjang oleh satu titik tumpu dan dua titik tumpu secara bergantian. Pada fase persiapan kesetimbangan tubuh ditumpu oleh satu kaki yaitu kaki kanan. Keadaan ini berlangsung sampai sampai permulaan fase gerakan. Pada fase gerakan kesetimbangan bertumpu pada dua titik (kaki) sehingga tingkat kesetimbangannya lebih stabil. Akibatnya rotasi pinggul dapat berjalan tanpa merusak kesetimbangan tubuh. Kepala dan Leher Kedudukan kepala dan leher atlit tolak peluru tetap dalam keadaan ekstensi dari awal sampai akhir gerakan. Gerak Lengan dan Gerak Tangan Pada saat terakhir dari fase gerak maju, gerak lengan kiri memberikan sumbangan terhadap mekanisme refleks fleksor–ekstensor dan memelihara kesetimbangan pada saat peluru lepas. Terjadi abduksi jari tangan dan fleksi pergelangan tangan pada saat peluru lepas. Otot Penggerak, Sumbu gerak dan Pengungkit (Tuas) a. Tahap Persiapan 1. Cara Memegang Tangan menggenggam peluru dan di tempelkan pada leher bagian samping Sendi: - Articulatio Intercarpea - Articulatio Carpometacarpea II – V - Articulatio Carpometacarpea I - Articulatio Metacarpo Phalangea Otot: - M. Bicep Brachii - M. Coracobrachiali - M. Supraspinatus Jenis Pengungkit Ke 3 2. Posisi Punggung Punggung membungkuk Sendi : • Articulatio lumbalo sacralis Otot : - M. Psoas Minor - M. Psoas Mayor 3. Posisi Tungkai Posisi lutut fleksi Sendi : - Articulatio Genue - Articulatio Coxae Otot : - M. Bicep Femoris b. Tahap Pelaksanaan 1. Gerakan kaki Kaki kiri diayunkan ke depan dan ke belakang Sendi : - Articulatio Coxae - Articulatio Genue Otot : - M. Gluteus Maximus - M. Iliacus Sumbu : Frontal Bidang : Sagital Gerakan : Abduksi Jenis Pengungkit ke 1 2. Gerakan Melangkahkan Kaki Kedua Kaki di langkahkan atau digeser ke belakang Sendi : - Articulatio Talotartalis - Articulatio talocal Caneonavicularis Otot : - M. Extensor digitorum longus - M. Gastroknemeus Sumbu : Sagital Bidang : Frontal Jenis Pengungkit ke 2 3. Menolak Peluru Posisi pinggang diputar kemudian peluru dilepas Sendi : - Articulatio Intervertebralis - Articulatio Humeri Otot : - M. deltoideus: - M. Obliquus Eksternus abdominis - M Pectoralis mayor c. Tahap Gerakan Lanjutan Setelah Peluru dilepas kaki kanan dilangkahkan kedepan Sendi : - Articulatio Coxae - Articulatio Genue Otot : - M. Quadricep Femoris - M. Rectus femoris Sumbu : Lateral Bidang : sagital Gerakan : Abduksi Pengungkit 1 Hukum-Hukum Newton yang Bekerja Pada Tolak Peluru Gaya O’Brien Hukum Newton I (Hukum Kelembaman) Bunyi Hukum Newton I : “Setiap benda akan tetap berada dalam kedaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya luar yang mempengaruhinya.” Terjadi pada fase persiapan dan fase gerak lanjutan Hukum Newton II (Hukum Momentum/Percepatan) “Perubahan kecepatan gerak sebanding dengan besarnya tenaga yang bekerja pada benda tersebut, arahnya searah dengan arah tenaga yang bekerja”. Hukum percepatan ini terjadi pada saat fase gerakan. Semakin besar percepatan semakin pula jarak tolakan. Hukum newton III (Hukum Aksi Reaksi) “Setiap aksi selalu akan menimbulkan reaksi yang samabesar dengan arah yang berlawanan” Terjadi pada saat tungkai menjejak tanah untuk gerakan ekstensi agar dapat menolak peluru sejauh-jauhnya. Semakin besar tenaga yang digunakan untuk ekstensi lutut semakin besar pula tenaga yang dihasilkan untuk menolak peluru. Momen Inersia Momen Inersia merujuk pada sebuah kecenderungan untuk mempertahankan posisinya. Benda dalam keadaan diam cenderung susah untuk bergerak tetapi jika sudah bergerak maka susah untuk menghentikannya. Momen inertia ini terjadi pada fase persiapan dan fase gerak lanjutan. C. PENUTUP Demikanlah analisis biomekanika cabang olahraga Atletik nomor Tolak Peluru gaya O’Brien. Hal paling mendasar yang menentukan jauhnya tolakan adalah ketinggian peluru saat lepas dari tangan, kecepatan peluru saat lepas dari tangan dan sudut elevasi tolakan peluru. ANALISIS BIOMEKANIKA GERAKAN : TOLAK PELURU GAYA O’BRIEN CABANG OLAHRAGA: ATLETIK No. Komponen Biomekanika Ada Moment Kejadian Anggota Tubuh/Letak Analisis Keterangan Ya Tdk A. . FORCES 1 Forces/gaya yang di gunakan √ Pada saat fase gerakan Kedua tungkai kaki, putaran pinggul, lengan dan tangan Proses pada fase gerakan , khususnya pada saat memutar pinggul menghasilkan tenaga yang paling besaruntuk menolak peluru. Vector/arah gaya √ gerakan menolak peluru lengan dan tangan kanan Arah gaya yang terjadi pada setelah peluru ditolak adalah : membentuk sudut antar arah horisontal dan arah vertikal (gerak para bola) . No. Komponen Biomekanika Ada Moment Kejadian Anggota Tubuh/Letak Analisis Keterangan Ya Tdk B. LINEAR KINEMATICS 1. LinearMotion/gerak lurus v Pada saat fase gerakan terutama saat Melakukan gerakan bergeser mundur Tungkai kaki kanan Gerakan mundur ke belakang untuk awalan adalah gerak lurus dan juga pada saat gerakan lanjutan. Tangan, lengan, tungkai Gerakan memutar pinggul dan pinggang akan mengahasilkan kecepatan dan tenaga yang besar Secara keseluruhan anggota badan dari mulai anggota badan bawah sampai anggota badan atas. jika fase gerakan mundur dilakukan dengan cepat maka akan terjadi juga percepatan pada saat memutar pinggul Dari dorongan tangan dan bahu akan memberikan percepatan terhadap laju peluru. Analisis Pada fase persiapan dapat bergerak dari posisi diam karena pengaruh maju mundurnya kaki. Dan pada fase gerak lanjut gerakan dapat menghentikan gerakan dengan cara memindahkan kaki kanan ke depan. jika mulai fase persiapan sampai fase gerakan terjadi percepatan maka pada saat peluru lepas dari tangan juga terjadi percepatan. Semakin kuat tungkai menjejak tanah untuk gerakan ekstensi makin besar pula tenaga yang diperoleh untuk mendorong peluru ke atas. Untuk memudahkan gerak kaki di ayun ke depan dan belakang. Untuk menghentikan gerak . kaki kanan melangkah ke depan. Tuas Jenis I Gerakan abduksi pada saat langkah kaki Gerakan mengayunkan kaki ke depan dan belakang. Tuas Jenis II Kedua kaki geser ke belakang. Tuas Jenis III Tangan menggenggam peluru dan diletakan samping leher.