Aerodinamika Pada Bola Melengkung By Dicky J Silitonga

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

DICKY JANUARIZKY S 0405020235 AERODINAMIKA

AERODINAMIKA PADA BOLA MELENGKUNG Pada sepakbola atau baseball, terdapat teknik untuk membuat bola bergerak melengkung atau mengikuti suatu lintasan tertentu yang dapat mengecoh lawan. Sebagai contoh, seorang pemain sepakbola dapat menendang bola sedemikian sehingga lintasan bola tersebut berbentuk melengkung, seperti misalnya David Beckham dan Roberto Carlos.

Gambar 1 Bentuk Lintasan Bola (boston.com)

Gambar 2 Gerakan Bola (boston.com)

Bola melengkung dapat diperoleh dengan cara membuat bola melayang sambil berputar, misalnya dengan menendang pada suatu titik sedikit kekanan dari titik pusat bola dengan suatu kecepatan tertentu sehingga membuat bola berputar berlawanan arah jarum jam seperti Gambar 2 dan menghasilkan lintasan bola yang melengkung ke kiri seperti Gambar 1. Peristiwa lintasan melengkung bola ini dapat dijelaskan dengan aerodinamika, yaitu bahwa aliran uniform apabila dikombinasikan dengan vortex akan menghasilkan aliran yang tidak simetris yang mana kemudian akan menimbulkan lift. Pada kasus bola ini, vortex yang dimaksud adalah dihasilkan oleh bola yang berputar dan uniform flow adalah aliran udara freestream relative terhadap gerakan bola. Gambar 3 memperlihatkan bentuk streamline dari suatu bola yang bergerak sambil berputar, dan dapat terlihat bahwa bentuk streamline-nya tidak simetris antara satu sisi

1

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

dengan sisi yang lain, yang mana hal tersebut menimbulkan gaya resultan pada salah satu sisinya. Gambar 3 merupakan idealisasi dengan menganggap aliran inviscid.

Gambar 3 Medan aliran pada bola yang bergerak berputar (grc.nasa.gov)

Saat bola berputar (spin), udara yang terdapat dekat dengan bola ikut berputar bersamaan dengan bola. Apabila bola hanya berputar namun tidak bergerak maju (tidak ada kecepatan relative terhadap freestream), maka bola hanya akan menghasilkan aliran melingkar (vortex), namun apabila bola ini bergerak, maka aliran freestream ditambahkan ke vortex tersebut sehingga dapat terbentuk aliran yang menghasilkan lift. Teorema lift Kutta-Joukowski yang diaplikasikan pada bentuk bola memberikan harga gaya sebesar :

dengan, F = gaya (lift) pada bola ρ = massa jenis udara

= vortex strength

r = radius bola

V = kecepatan freestream

dari persamaan percepatan sentripetal :

dengan, R = Radius kelengkungan lintasan

a = percepatan sentripetal

Hukum kedua Newton memberikan harga percepatan tersebut:

Dimana m adalah massa bola. 2

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Berdasarkan persamaan-persamaan tersebut diperoleh radius kelengkungan lintasan:

Gambar 4 Lintasan gerak pada bola yang bergerak berputar (grc.nasa.gov)

Dengan mengetahui radius kelengkungan lintasan bola, maka dapat diprediksi posisi bola pada ujung lintasan, yang diperlihatkan pada Gambar 4. Jarak pergesaran bola di akhir lintasan karena kelengkungan, Yd, dengan aljabar diperoleh:

Referensi: www.grc.nasa.gov www.boston.com

3