Fisika Tendangan Pisang pada Sepak Bola

Triyanta PhD (Fisika ITB)

PESTA olahraga paling popular di dunia sudah berlangsung sepekan ini di Jepang dan Korea Selatan. Ratusan juta orang di semua penjuru dunia akan menonton acara Piala Dunia 2002 melalui pesawat televisi. Para pecandu sepak bola sudah mulai menebak-nebak siapa yang akan menjadi pemain sepak bola yang menonjol selama berlangsungnya Piala Dunia 2002.

Di antara para pemain yang diperkirakan akan menonjol antara lain adalah Zinedine Zidane, Ronaldo, David Beckham, Gabriel Batistuta, Christian Vieri, dan lain-lain. Nama-nama tersebut muncul karena mereka telah menunjukkan prestasi lebih di dalam kompetisi-kompetisi liga yang diikutinya. Tidak tertutup kemungkinan munculnya bintang baru yang bersinar di dalam Piala Dunia 2002. Mereka ini akan menjadi incaran klub-klub sepak bola ternama seperti Manchester United, Real Madrid, Barcelona, Bayern Munchen, Juventus, AC Milan, dan lain-lain. Acara Piala Dunia juga menjadi sarana promosi yang menarik bagi banyak perusahaan. Mereka yang kreatif dapat memanfaatkan pesta ini untuk mendapatkan keuntungan.

Sepak bola merupakan suatu olahraga mengolah atau membawa bola dengan kaki (dan bagian tubuh lainnya di luar tangan) di bawah suatu aturan yang telah ditetapkan. Keberhasilan sebuah tim dalam permainan ini diukur dengan kemampuan tim membawa bola dengan kaki dan menendangnya ke dalam gawang lawan. Di sini keterampilan pemain dalam mengolah bola untuk menghindari sergapan lawan, mengoper dan menerima bola dengan kaki secara akurat dan menendang bola dengan keras dan terarah sangat diperlukan. Seorang pemain sepakbola menjadi terkenal karena keterampilan-keterampilan tersebut dikuasainya dengan lebih baik dibandingkan dengan rata-rata pemain lain.

Salah satu bentuk tendangan yang sangat mengagumkan banyak penonton adalah tendangan pisang, yaitu tendangan jarak jauh yang keras dan melengkung. Pemain masa kini yang terkenal karena kemampuannya melakukan tendangan seperti ini di antaranya adalah David Beckham. Para pecandu bola yang rajin menonton liga Inggris mengetahui hal ini. Pada kejuaraan Piala Dunia 1998 pemain Brasil Roberto Carlos juga terkenal karena kemampuannya melakukan tendangan pisang. Bola yang diletakkan sekitar 30 meter agak di sebelah kanan gawang lawan ditendang dengan kaki kiri sedikit dari arah luar kaki. Dengan arah seperti itu bola dapat melewati para pemain bertahan lawan yang menghalang beberapa meter di depan gawang. Yang membuat decak kagum penonton, namun mengagetkan penjaga gawang adalah arah bola yang ditendang tersebut ternyata membelok ke arah kiri, mendekati gawang, dan akhirnya masuk ke pojok atas kanan gawang lawan.

Tentunya David Beckham dan Roberto Carlos sering melakukan latihan tendangan seperti itu. Latihan-latihan itu membuat mereka secara intuitif mengetahui bagaimana menendang bola yang menghasilkan kecepatan dan spin tertentu sehingga arahnya melengkung sesuai dengan keinginannya. Yang mungkin tidak mereka ketahui adalah bahwa fisika ada di balik itu semua. Tulisan ini mencoba mengupas tendangan pisang tersebut menurut ilmu fisika.

Dinamika bola

Pada umumnya gerak sebuah benda tegar, misalnya bola sepak (gambar 1), dapat diuraikan atas gerak pusat massa benda terhadap suatu acuan yang diam, misalnya permukaan tanah (gambar 2) dan gerak benda terhadap suatu garis atau sumbu yang melewati pusat massa benda (gambar 3). Jika gaya berat (gaya gravitasi) adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada bola maka pusat bola bergerak dalam lintasan parabolik pada sebuah bidang vertikal. Gerakan ini merupakan gerakan melengkung tetapi dalam arah vertikal ke bawah, tidak menyamping. Untuk selang waktu yang sangat pendek dan kecepatan yang besar lengkungan parabolik tersebut mendekati bentuk garis lurus. Gerakan kedua berupa gerak spin, yaitu gerak melingkar terhadap suatu sumbu putar. Kombinasi kedua gerak ini yang memungkinkan bola membelok ke arah samping kiri atau kanan. Jadi tendangan pisang merupakan tendangan yang membuat bola memiliki kedua macam gerak di atas.

Kenapa kombinasi dua gerak di atas dapat membelokkan arah bola? Jika bola bergerak tanpa spin maka situasinya seperti diungkapkan gambar 2. Setiap bagian dari bola bergerak dengan kecepatan yang sama, arah kecepatannya sesuai dengan arah panah. Relatif terhadap bola, udara di sekitar bola bergerak dengan kecepatan (linear) yang berlawanan arah dengan arah anak panah.

Dalam hal bola hanya melakukan gerakan spin saja maka situasinya diungkapkan oleh gambar 3. Setiap bagian dari bola bergerak dengan kecepatan sudut yang sama. Arah kecepatan linearnya sesuai dengan arah panah pada gambar 3, namun dengan besar yang berbeda bergantung pada jaraknya terhadap sumbu putar. Jika dipandang dari bola, udara di sekitar bergerak dengan kecepatan linear yang arahnya berlawanan dengan arah panah pada gambar 3. Sumbu putar untuk gerak spin ini berbentuk garis lurus yang melewati pusat bola dan tegak lurus dengan arah kecepatan dari setiap bagian bola.

Arah belokan bola

Untuk memahami kenapa arah gerak bola dapat membelok kita tinjau gambar 4. Di sini sumbu putar bola tegak lurus dengan arah kecepatan pusat massa bola (jadi tegak lurus tanda panah, atau tegak lurus bidang kertas). Arah putar bola ditunjukkan oleh panah yang melengkung. Bagian-bagian bola yang dekat dengan titik A mempunyai kecepatan yang paling besar karena kecepatan akibat gerak spin pada bagian ini mempunyai arah yang sama dengan arah kecepatan pusat bola. Di lain pihak bagian-bagian bola yang dekat dengan titik B mempunyai kecepatan yang paling kecil karena kecepatan akibat gerak spin pada bagian ini mempunyai arah yang berlawanan dengan arah kecepatan pusat bola.

Oleh karena, kecepatan udara di sekitar bola relatif terhadap bola sama besar tetapi berlawanan arah dengan kecepatan titik-titik pada bola yang dekat dengan udara tersebut maka besar kecepatan udara di sekitar titik A lebih besar daripada besar kecepatan udara di sekitar titik B. Dengan memandang bahwa kerapatan udara di sekitar kedua titik sama maka menurut hukum Bernoulli untuk fluida tekanan udara di sekitar titik A lebih rendah daripada tekanan udara di sekitar titik B. Dengan kata lain bola mendapatkan tekanan udara yang lebih besar pada bagian di sekitar B daripada bagian di sekitar A. Karena tekanan ekivalen dengan gaya (lebih tepatnya tekanan adalah gaya per satuan luas) maka bola mengalami gaya dorong, yang dinamakan gaya Magnus, dari arah B ke A (lihat gambar 5).

Akibatnya arah gerak bola tidak lagi searah dengan arah anak panah yang lurus tetapi sedikit membelok ke arah kiri. Gaya Magnus tersebut hilang apabila bola hanya memiliki gerak spin saja, atau apabila tidak memiliki gerak spin. Arah gaya Magnus berlawanan apabila arah putar (spin)-nya berlawanan (lihat gambar 6). Efek belokan masih terjadi, tetapi lebih kecil, apabila sumbu putar tidak tegak lurus dengan kecepatan pusat bola. Efek belokan tidak terjadi apabila sumbu putar sejajar dengan kecepatan pusat massa.

Tendangan pisang

Jadi bagaimana melakukan tendangan pisang untuk menghasilkan lintasan bola yang melengkung? Lintasan yang diinginkan tersebut bergantung pada gerak spin yang betul maupun besar dan arah kecepatan awal bola yang tepat. Jika tendangan melalui pusat bola dengan arah tendangan segaris dengan garis tengah (garis titik-titik pada gambar 7) maka gerak spin tak terjadi dan bola tidak akan bergerak melengkung. Jelas ini bukan tendangan pisang. Apabila tendangan dilakukan pada titik yang sama dengan gambar 7 namun membentuk sudut terhadap garis tengah (gambar 8) maka arah kecepatan awal bola digambarkan oleh arah panah bagian atas dari gambar 8.

Dengan asumsi bahwa arah kecepatan awal yang diinginkan sesuai dengan arah panah dari garis putus-putus maka tendangan ini tidak sesuai dengan hasil tendangan yang diinginkan meskipun di sini gerak spin terjadi. Karena adanya spin pada akhirnya bola akan membelok ke arah kanan dari arah tendangan (atau arah kiri dari penjaga gawang lawan). Tendangan ini jelas adalah tendangan pisang namun arahnya tidak memenuhi keinginan pemain yang menendang. Gambar 9 merupakan tendangan pisang yang diinginkan. Arah kecepatan awalnya (dan tentunya besarnya pula) sesuai dengan yang diinginkan. Perhatikan bahwa tendangannya sedikit bergeser dari pusat bola (tidak tepat mengenai pangkal dari garis putus-putus.

Baik Roberto Carlos maupun David Beckham melakukan tendangan pisang dengan kaki kiri dengan cara seperti ini. Tendangan pisang menggunakan kaki kanan dilakukan apabila bola berada di bagian kiri lapangan menurut penjaga gawang lawan. Tendangan dilakukan sedemikian rupa sehingga menghasilkan gerak spin yang berlawanan arah dengan gerak spin pada gambar 8 dan 9 apabila bola diinginkan membelok ke arah dalam menuju gawang lawan.

Keadaan udara di sekitar bola sangat mempengaruhi gerak bola. Keadaan udara tersebut dapat berupa keadaan laminar atau turbulen. Selain itu udara juga memberikan hambatan pada bola. Besar hambatannya ternyata dipengaruhi oleh kecepatan bola maupun kekasaran dari permukaan bola. Apabila pada saat melayang di dekat gawang keadaan udara di sekitar bola berada dalam keadaan yang sedemikian rupa sehingga efek Magnus yang terjadi mencapai maksimal maka belokan tajam terjadi ketika bola berada dekat dengan gawang. Keadaan ini sulit diantisipasi penjaga gawang. Gol pun terjadi sebelum penjaga gawang bereaksi.