Gambar 1. Short Track di 2022 Winter Olympics
Sumber: https://www.kvoa.com/sports/olympics/
Oleh: Dr. Ir. Vina Serevina, M.M., Shanthy Intan Rahmawati, Pendidikan Fisika UNJ Angkatan 2019
Di keseharian sering kita menggunakan konsep fisika, namun banyak yang tidak menyadarinya, seperti contoh dalam hal biasanya yaitu berjalan atau bersepada, dan dalam permainan ada roller coaster, di olahraga ada sepak bola, lompat galah, dan ice skating/short track speed skating, bahkan sampai ke pembuatan bom sekali pun.
Tujuan ditulisnya artikel ini yaitu diharapkan dapat menjelaskan analisis gerak dalam salah satu penerapan konsep fisika dalam olahraga yaitu short track speed skating. Dan selain itu, manfaat dengan ditulisnya artikel ini baik bagi penulis dan pembaca yaitu dapat memperoleh pengetahuan secara luas tentang aplikasi gerak pada short track speed skating berdasarkan konsep fisika dan dapat meningkatkan kualitas keilmuan dan menambah wawasan mengenai aplikasi dari konsep fisika.
Mulai 1992, short track speed skating telah diakui sebagai olahraga resmi Olimpiade. Kompetisi ini dilakukan pada lintasan es berbentuk oval sepanjang 111,12 m dengan format balapan individu jarak pendek (500 m, 1000 m), menengah (1500 m), dan jarak jauh (3000 m). Format balapan semacam ini berbeda dari balapan speed skating di mana selama satu kali percobaan, peseluncur dengan waktu tercepat secara absolut akan memenangkan perlombaan (yaitu, berpacu melawan waktu) (Muehlbauer, Panzer, & Schindler, 2010). Karena perbedaan dalam format balapan ini, aspek strategis dianggap memainkan peran penting untuk keberhasilan dalam short track speed skating seperti kapan dan di mana menyalip, drafting untuk berapa lama dll. (Foster, de Koning, Rundell, & Snyder, 2000).
Gambar 2. Sepatu luncur
Sumber: https://commons.wikimedia.org/
Sebagian besar, konsep fisika di balik seluncur es turun digunakan untuk menganalisis pergerakan sepatu luncur di atas es. Sepatu luncur tersebut akan meluncur di atas es dan mereka mendorong es dengan ujungnya, yang menyebabkan peningkatan kecepatan. Selain itu konsep fisika ditemukan di gesekan rendah dari pisau sepatu luncur dengan es, yang memungkinkan peseluncur meluncur dengan mudah di atas permukaan es, dan juga selain itu, sifat fisik es memungkinkan peseluncur dengan sepatu luncur-nya untuk berputar, mempercepat, atau berhenti.
Seorang peseluncur mendorong dirinya ke depan dengan mendorong es dengan gaya tegak lurus terhadap bilah sepatu. Karena gesekan bilah dengan es hampir nol, ini adalah satu-satunya cara dia bisa mendorong dirinya sendiri ke depan. Prinsip fisika ini bisa diilustrasikan lewat gambar di bawah.
Gambar 3. Arah gerak sepatu luncur
Sumber: https://www.real-world-physics-problems.com
Saat peseluncur mendorong dengan kaki belakangnya, gaya tegak lurus F diberikan pada sepatu oleh es. Komponen gaya F yang mengarah ke depan inilah yang mendorong peseluncur ke depan. Pada saat yang sama, sepatunya yang lain terangkat atau meluncur di atas es. Saat peseluncur bergerak maju, dia kemudian beralih ke kaki lainnya dan mendorong es dengan kaki itu, dan prosesnya dicerminkan. Untuk mendorong es dengan gaya maju yang lebih besar (dan berakselerasi lebih cepat), peseluncur meningkatkan sudut, yang meningkatkan komponen gaya dalam arah gerakan. Begitu pun dengan arah mudur mirip dengan konsep fisika pada arah maju.
Kecepatan menggerakan kaki paling banyak seorang peseluncur sekitar 7 m/s, dan saat mulai bermain dari keaadan awal merupakan gaya dorong ke depan terbesar. Dan kecepatan kakinya relatif terhadap es pada titik ini yaitu 7 m/s. Kecepatan relatif ini berubah ketika peseluncur memperoleh kecepatan. Dan ada kecepatan maksimum yang dapat dicapai seorang peseluncur, yang secara langsung dipengaruhi oleh seberapa cepat ia dapat menggerakkan kakinya di atas es. Menganalisis fisika untuk menentukan kecepatan maksimum melibatkan melihat biomekanik peseluncur.
Seorang peseluncur akan berjongkok atau membungkuk ke depan sesuai arah gerakan untuk menjaga keseimbangannya saat berakselerasi ke depan. Hal ini mencegahnya jatuh karena torsi yang disebabkan oleh komponen gaya F ke depan. Dengan melakukan itu, peseluncur juga menggerakkan pusat massanya ke depan yang menciptakan torsi balik. Counter-torque ini menyeimbangkan torsi yang disebabkan oleh komponen maju F. Dan dengan berjongkok atau membungkuk juga dapat mengurangi hambatan udara dengan mengurangi area frontalnya. Hal ini memungkinkan dia untuk mempercepat, dan mempertahankan kecepatan yang lebih besar.
Gambar 4. Clap skate
Sumber: https://en.wikipedia.org/wiki/Clap_skate
Dalam olahraga ini, peseluncur menggunakan clapskates yang berengsel di bagian depan, yang memungkinkan bilah untuk tetap rata terhadap es saat peseluncur mengangkat tumitnya. Hal ini meningkatkan waktu yang dapat mendorong peseluncur melawan es untuk berakselerasi lebih cepat. Trik desain ini lebih bersifat praktis, namun tetap berhubungan dengan fisika. Dalam beberapa olahraga ice skating, seperti figure skating, gerakan di atas es melibatkan seni dan keterampilan teknis, sedangkan dalam olahraga lain, seperti speed skating, gerakan di atas es bersifat sangat teknis dan diarahkan pada kecepatan dan efisiensi. Gambar di bawah ini menunjukkan seorang peseluncur yang sedang mengitari lintasan.
Gambar 5. Atlet sedang mengitari lintasan
Sumber: https://www.thestar.com/sports/olympics/
Radius belokan dalam short track speed skating cukup kecil. Karena akselerasi sentripetal, ini memperkenalkan "ramping" peseluncur yang cukup besar ke arah bagian dalam belokan. Akibatnya, peseluncur tidak bisa melakukan banyak skating di tikungan. Mereka sebagian besar harus melewati tikungan menggunakan momentum yang diperoleh di bagian trek yang lurus. Gambar di bawah menunjukkan peseluncur saat mereka berbelok.
Gambar 6. Atlet saat berbelok pada lintasan
Sumber: https://www.reuters.com/article/us-olympics-2022-shorttrack-idCAKBN2KA0BB
Percepatan sentripetal peseluncur saat mereka berputar di tikungan akan dianalisis selanjutnya.
Gambar 7. Skema peseluncur saat ia berbelok
Sumber: https://www.real-world-physics-problems.com
Perhatikan bahwa permukaan skating datar dan horizontal.
Di mana:
g = percepatan gravitasi
G = pusat massa sistem
P = perkiraan titik kontak antara bilah peseluncur dan es
L = jarak antara titik P dan titik G
Fx = gaya kontak horizontal
Fy  = gaya kontak vertikal
R = jari-jari belokan
ac = percepatan sentripetal titik G
θ = sudut antara horizontal dan garis yang melalui titik P dan G
Gaya-gaya dalam arah vertikal yang bekerja pada sistem harus berjumlah nol karena pusat massa G memiliki percepatan vertikal nol. Secara matematis ini dapat ditulis sebagai:
Menerapkan Hk. II Newton dalam arah horizontal:
Percepatan sentripetal:
di mana v adalah kecepatan pusat massa G.
Substitusikan persamaan ke persamaan sebelumnya dan didapatkan,
Karena θ konstan, sistem berada dalam keadaan setimbang rotasi. Secara matematis kita dapat menulis ini sebagai,
(Mengabaikan efek tiga dimensi dalam persamaan ini.)
Gabungkan persamaan (1)-(3). Maka didapatkan,
Nah, berdasarkan pembahasan yang telah diuraikan di atas, banyak dan cukup padat konsep fisika yang terjadi pada peseluncur di short track speed skating, maka dalam pembelajaran fisika diharapkan agar lebih banyak menerapkan konsep atau aplikasi yang ada di sekitar/fenomena yang sedang terjadi, tidak hanya berpaku pada rumus atau teori yang ada. Dalam hal ini, lebih ditekankan pada aplikasi konsep dan mampu menyelesaikan kasus yang ada kaitannya dengan konsep fisika yang dipelajari.
Daftar Pustaka
Foster, C. A. R. L., de Koning, J. J., Rundell, W., & Snyder, A. C. (2000). Physiology of speed skating. In Exercise and sport science (pp. 885-893). Lippincott Williams & Wilkins.
Khofsoh, Afida, Frehsya Zatalini, Pandu R. P. (2011). Analisis Permainan Ice Skating dengan Konsep Fisika (Mekanika Gerak dan Momentum Sudut). Universitas Brawijaya.
Muehlbauer, T., Schindler, C., & Panzer, S. (2010). Pacing and performance in competitive middle-distance speed skating. Research quarterly for exercise and sport, 81(1), 1-6.
https://www.real-world-physics-problems.com/physics-of-ice-skating.html
diakses pada Kamis, 7 April 2022 (15.00 WIB)
https://www.nbcsports.com/washington/beijing-2022-winter-olympics/guide-short-track-speed-skating-winter-olympics
diakses pada Jumat, 8 April 2022 (12.30 WIB)
