Sprint, speedskating, dan rowing merupakan kesamaan dimana atlet-atlet mengulang aksi yang samadalam sebuah persepedaan, gaya berulang selama perlombaan. Keahlian-keahlian ini tidaklah sama dengan lompat tinggi (dimana atlet dapat beristirahat setelah melompat) atau spike dalam voli (dimana keahlian-keahlian lainnyaseperti blocking, digging, atau settingbisa terjadi mendadak setelah sebuah spike). Atlet-atlet kelas atasmengulang aksi-aksi melesat mereka dalam track selama durasi perlombaan mereka. Para pendayungsecara berulang menarik dayung, dan para peluncur menusuk dan meluncur pada kecepatan tinngi di lintasan luncur. Selama perlombaan , atlet-atlet ini merubah–rubah jumlah kekuatan dan waktu yang mereka gunakan dengan bertumpu pada otot mereka. Karena mereka berakselersi dan mengatasi kelambatan masing-masing, delapan pendayung menggunakan sebuah irama yang lebih tinggi dengan hentakan yang lebih tinggi tiap menitnya pada saat start daripada yang pernah mereka lakukan saat latihan. Tiap tarikan pada dayung sangatlah cepat dan bertenaga, tapi dalam jarak yang pendek atau singkat. Sama juga, sprinter-sprinter dan speedkaters menggunakan langkah yang cepat dan singkat ketika mereka bergerak dari start. Sekali pergerakan dengan kecepatan tinggi, mereka mengurangi kecepatan tiap langkahnya tapi tiap langkah jauh lebih panjang. Mengapa? Karena kekuatan yang besar digunakan dengan cepat dan berulang dalam jarak yang pendek, atau gerakan dalam waktu singkat, adalah cara paling efisien mengatasi kelambanan. Ini adalah cara terbaik bagi sprinter dan delapan pendayung untuk bergerak dan berdiri pada kecepatan maksimal secepat mungkin. Sayangnya sebuah tarikan atau langkah yang tinggi membuang-buang banyak energi, dan meskipun efisien saat berakselerasi, tapi tidak saat dalam kecepatan tinggi. Sekali menambah kecepatan, sprinter dan speedskaters mengurangi rata-rata langkah mereka dan memperpanjang tiap pijakan kaki. Pendayung menarik lebih jauh ditiap hentakan. Jadi meskipun jarak langkah dan hentakan mungkin dikurangi, tenaga yang besar tetap digunakan diatas jarak kenaikan gerakan pada irama rendah. Penurunan dalam irama ini membantu atlet-atlet mengatur kecepatannya tanpa kehabisan energi.
Menggunakan Dorongan untuk Memperlambat dan Berhenti
Mari melihat dorongan dengan cara yang berbeda. Dalam sesi ini, kalian akan melihat bagaimana dorongan digunakan untuk memperlambat dan menghentikan suatu objek. Disini ada sebuah contoh. Seorang pemain hoki lapangan. Memukul bola dan bola tersebut berguling melewatilapangan rumput. Pergesekan antara rerumputan dan resistensi udara mengakibatkan bola perlahan berhenti. Sedikit kekuatan dari pergesekan dan resistensi udara digunakan pada bola untuk waktu yang lama (dan jarak yang panjang) dan hasil akhirnya mereka secara terus menerus mengurangi momentum menjadi nol. Sesaat kekuatan yang digunakan pada bola rendah, tapi itu digunakan terus menerus dalam waktu yang lama.
Bandingkan dengan kekuatan yang bekerja pada pemain hoki lapangan dengan pemain basket yang melompat untuk slam dunk sesuda itu mendarat dengan kaki yang kencang di lantai. Massa pemain, jatuh dari berat, menghempas ke lantai dan tiba pada perhentian seketika. Kekuatan reaksi dari lantai (misalnya bumi/ tanah) kembali pada atlet dengan kekuatan sama seperti yang atlet gunakan saat menghentak lantai. Sayangnya, waktu selama tubuh atlet harus menyerap kekuatan ini sangatlah pendek, jadi kejutan dan tekanan pada tubuh atlet sangatlah fenomenal. Bagaimana para atlet secara alami mengatasi hal ini? Mereka melenturkan engkel, lutut, dan pinggul. Ketika kalian melatih, beritahu atletmu “tekuk lututmu saat mendarat!” dalam perasaan mekanis, saran latihanmu memberitahu atlet-atlet untuk memperpajang waktu penyerapan dan penerimaan kekuatan dari tanah oleh tubuh. Pada waktu yang lebih lama, kekuatan yang digunakan pada tubuh atlet akan berkurang.
Pada banyak situasi olahraga, sulit untuk memperpanjang waktu untuk menghaluskan benturan. Sebuah tangkapan baseman pertama untuk menangkap bola akan diperpanjang penuh dan tidak bisa selalu menarik tangannya kembali untuk memanjangkan waktu saat kntak dengan bola. Tapi sarung tangan membantu. Bantalannya yang empuk memparapanjang waku kontak dengan bola, dimana menahan bola dengan penuh ditangan pemain. Penjaga lapangan di kriket tidak menggunakan sarung tangan seperti di baseball. Dalam kriket sarung tangannya lebih keras dibandingkan pada baseball. Untuk menghindari goresan karena menghentikan bola yang keras, penjaga lapangan di kriket menjulurkan tangannya untuk menangkap bola dan sesaat setelah kontak, dengan cepat menarik tangannya ke belakang. Hal ini meningkatkan waktu dimanan bola digunakan di tangannya. Waktu penangkapan dan penarikan tangan penjaga lapangan dibutuhkan latihan yang serius.
Selain itu untuk memperpanjang waktu dimana kekuatan digunakan pada tubuhnya, atlet-atlet diajarkan untuk memperluas area benturan (misalnya tempat dimana kekuatan digunakan) sebanyak mungkin. Seorang pelari slide menuu home base adalah contoh yang bagus. Perpindahan tidak hanya mendapatkan kaki pelari dibawah pencapaian kartu lawan, tapi juga memperpanjang waktu saat pergesekan dengan tanah membawa atlet pada perhentian. Selain itu, aksi menyliding menempatkan area yang luas untuk tubuh pelari dalam kontak dengan tanah. Menngambarkan kesakitan dan ketidaknyamanan dari seorang pelari yang ber-diving di karung dengan kepala lebih dahulu dan berhenti seketika dihidungnya! Meskipun skenario comical ini jarang, jika ada, terjadi, itu mengilustrasikan situasi dimana kekuatan penuh diproduksi oleh atlet dikurangi menjadi nol sesaat dan pada area yang sangat kecil dan sensitif.
Atlet-atlet dibanyak olahraga, diajari teknik-teknik spesifik untuk memperluas area dan waktu yang menguatkan aksi pada tubuh mereka. Dengan melakukan ini, mereka menghindari cedera dan untuk menghindari untuk level kenyamanan tekanan yang dignakan padanya. Peloncat ski menampilkan “telemark landing” setelah terbang di udara. Menekukkan kakinya dengan satu kaki di depan da satu kaki di belakang memperpanjang waktu yang kekuatan bentura dari pendaratan digunakan pada tubuhnya (lihat gambar 3.4) pemain hoki mencoba untuk mengendalikan kekuatan seorang pengawas dari musuh, dan atlet judo menggunakan teknik breakfall yang memperluas area dan waktu dimana kekuatan benturan dengan matras (misal tanah) digunakan pada tubuhnya. Mungkin salah satu contoh paling terkenal dari prinsip mekanis ini adalah teknik legendaris Muhammad Ali berguling dengan pukulan lawan. Saat musuhnya melayangkan sebuah pukulan, muhammad menggulingkan kepala dan tubuhnya kebelakang. Dengan cara ini, kekuatan pukulan lawan diperpanjang lebih lama dan menjadi tak berefek. Bayangkan jika muhammad maju ke depan pukulan yang di layangkan oleh musuhnya. Waktu kontak seketika akan dikurangi dan efek ppukulan akan lebih besar.
Atlet-atlet tidak selalu harus mengandalkan pada teknik-teknik spesial untuk mencegah cedera ketika mereka terlibat pada situasi benturan. Mereka bisa mendapat bantuan dari alat yang didesain untuk memperlama waktu dan memperluas area dimana kekuatan eksternal digunakan pada tubuh mereka. Helm, bantalan, sarung tangan, tameng, gabus-penyekat-filled landing pits, dan termasuk parasut melakukan tugas ini. Kekuatan penuh digunakan pada tubuh atlet tidak berubah, tapi dengan perpanjangan waktu dan area penggunaan, kekuatan yang digunakan seketika pada satu tempat ditubuh atlet secara signifikan dikurangi. Kantong udara di mobil menggunakan prinsip yang sama.
Momentum Linear Konservasi
Saat kita membicarakan mengenai “Momentum Linear Konservasi”, kita beranggapan pada banyak interaksi (misal tubrukan) antara 2 objek (seperti baseball ditubruk oleh pemukul atau 2 pemain hoki saling membanting), jumlah total dari momentum linear dari kesemua objek setelah tubrukan akan sama seperti jumlah tota yang dilakukan sebelumnya. Jadi jika 2 pemain membawa total 100 unit momentum linear pada trackle saat mereka bertumbukan satu sama lain, lalu setelah trackle, 100 unit momentum linear akan tetap ada. Momentum linear tidaklah bertanbah atau secara mengejutkan hilang. Kita menyebut ini sebagai “awet”. Aturan dari momentum linear konservasi adalah secara langsungg berhubungan dengan hukum Newton III. Dimana menyatakan bahwa tiap aksi mempunyai kesamaan dan lawan reaksi. Menggunakan 2 pemain football, Jack dan Pete, disini bagaimana hukum momentum linear konservasi bekerja :
· Jika Jack mentekel Pete dipertandingan football, Jack dan Pete menggunakan kekuatan yang sama dan berlawanan satu sama lain selama tekel berlangsung dalam periode waktu yang sama. Jika menggunakan kekuatan melawan Pete 1 detik saat mentakel, dan Pete melakukan hal yang sama pada Jack. Cara ini mungkin tidak telihat saat kalian melihat seorang penerima terhantam sesaat setelah menangkap bola, tapi secara mekanis inilah yang terjadi.
· Dari penjelasan diatas, kita bisa melihat Jack dan Pete memperoleh dorongan sama dan berlawanan. Kesamaan dan perbedaan dorongan berarti kekuatan yang dihasilkan Jack terlipat gandakan oleh waktu jadi dia gunakan tenaganya di tackle digunakan kembali padanya dengan arah berlawanan dengan Pete. [F x t (Jack) = F x t (Pete)].
· Setelah dorongan yang digunakan Jack dan Pete satu sama lain jumlahnya sama dan berlawanan arah, kemudian perubahan momentum linear keduanya juga harus sama dan berlawanan. Misalnya, jika momentum linear Pete meningkat dalam jumlah yang nyata selama tackle, momentum linear Jack juga harus dikurangani dengan jumlah yang sama.
· Momentum linear kombinasi dari Jack dan Pete bagaimanapun hasilnya tidak akan berubah. Momentum linear dikirim dari satu atlet ke atlet lainnya, tapi tidak boleh ada pertambahan atau pengurangan di momentum linear total kedua pemain. Konsekuensinya kita mengakatan bahwa total momentum linear dari kedua pemain telah dikonsevasi
Menyerap Tubrukan
Kantong udara dimobil berguna sama seperti a pole-vaulter’s landing pad: keduanya didesain untuk menyerap tubrukan. A pole-voulter’s landing pad secara permanen diisi dengan bahan-bahan penyerap yang membantali pendaratan atlet. Kantong udara dimobil harus mengisi pada kecepatan tinggi untuk menyerap tubrukan dari pengemudi atau penumpang yang terlempar kedepan dalam sebuah tubrukan. Menggunakan prinsip yang sama pada kantong udara di mobil bubbles cushion springboard dan latihan menyelam dalam menara. Tekanan udara dikeluarkan dari bawah tangki selam. Udara saat itu berguna mengangkat dan menyediakan ruang atas dari busa-busa air di permukaan. Ada hukuman yang kurang jika atlet gagal dalam sebuah penyelaman karena ada sebuah dasar yang encer untuk naik. Penyelam bisa gagal dalam menyelaman lebih dari 10 m menaratahu bahwa pada 33mph, kebanyakan sengatan dari tubrukan air telah di hilangkan.
Tubrukan terjadi sepanjang olahraga dan itu tidak membuat perbedaan jika satu obek sedang bergerak (misal golf) dan lainnya (bola golf terletak pada permulaan golf) tidak bergerak. Bola bertambah momentum linearnya dan klub kehilangan beberapa dari momentum linearnya sebelum bertubrukan dengan bola. Tubrukan tidak bisa menciptakan atau menghilangkan momentum linear. Semua yang terjadi itu adalaah transfer momentum linear dari satu obje ke objek lainnya.
Kerja Mekanik
Pada kegunaan sehari-hari, kerja biasanya termasuk beberapa macam aktivitas tidak menyenangkan separti “bermain”. Bekerja diruangan yang berat, meskipun ini bisa menjadi sesuatu yang menyenangkan, seperti buruh dan keerja keras. Dalam mekanik setelah pekerjaan selesai, itu secara spesifik berarti bahwa sebuah objek atau atlet telah menggunakan kekuatan selama waktu tertentu. Karena jarak termasuk, objek atau atlet bergerak dari posisi satu ke posisi lainnya. Kalian dapat melihat kekuatan yang digunakan itu harus terhubung kedorongan, dimana kekuatan digunakan selama durasi waktu yang nyata. Dalam arti mekanik, pekerjaan dan dorongan terhubung ketika sebuah resisten digerakkan dalam jarak tertentu. Seorang atlet menggunakan kekuatan ke lembing selama jumlah waktu dan jarak tertentu yang nyata. Jadi dalam penggunakan dorongan pada lembing, atlet itu juga melakukan sebuah usaha pada lembing. Misalnya pada hoki lapangan, dimana rumput secara perlahan membawa bola hoki lapangan pada perhentiannya, rumput secara progesif melakukan kekuatan pada bola. Ini adalah sebuah ekspresi dari perhentian dorongan dn itu juga sebuah contoh dari usaha mekanis yang telah dilakukan. Dalam kedua kasus itu, kekuatan digunakan ke lembing dan bola hoki selama waktu yang lama sama baiknya seperti jarak yang jauh.
Kekuatan
Kekuatan berarti jumlah usaha mekanis yang dilakukan selama periode waktu tertentu. Dalam kehidupan sehari-hari, kita menggunakan tenaga kuda sebagai sebuah ukuran dari tenaga mesin dan motor seperti yang mereka gunakan pada indy 500, satu tenaga kuda adalah kemampuan mesin (atau manusia) untuk bergerak 500 lb dalam jarak 1 kaki dalam 1 detik. Dalam sistem meteran, tenaga diukur dalam watts (745.7 watts = 1 tenaga kuda).
Bagaimana tenaga digunakan dalam konteks atlet? Menggunakan angkat berat misalnya, bayangkan atlet mengangkat barbel dalam jumlah yang sama berat. Yang satu membutuhkan 2 detik untuk mengangkat diatas kepala, dan yang satu lagi membutuhkan 1 detik. Mereka menangkat babel dalam jarak yang sama. Dalam perbandingan ini, atlet yang lebih lama adalah yang lebih bertenaga. Mengapa? Kedua atlet mengangkat berat yang sama sepanjang jarak yang sama dan menampilkan jumlah yang sama dari usaha mekanis. Tapi atlet kedua membutuhkan waktu yang kurang dari yang pertama, dan inilah kenapa disebut lebih bertenaga.
Berikut contoh lain mengilustrasikan tenaga. Mari bayangkan bahwa 2 atlet (kita bisa menyebutnya Scott dan Rick) berlomba lari 100 m. Mereka melewati garis di waktu 10.0 detik. Dan mari mengatakan bahwa di perlombaan itu, Scott lebih kuat dibanding Rick. Ini berarti Scott lebih bertenaga karena dia bergerak lebih jauh dalam jarak dan waktu yang sama dibanding Rick. Gambaran ini juga mengindikasikan bahwa tenaga berbeda dengan kekuatan (kemampuan otot untuk melakukan kekuatan). Karena kekuatan tidak berarti membutuhkan kecepatan. Mungkin dengan dasar ini, olahraga angkat berat, yang cenderung mengukur kekuatan dibanding tenaga pada berjongkok, bench press, dan the deadlift bisa disebut “kekuatan mengangkat.”
Pada banyak olahraga, tenaga yang besar adalah penting karena sebuah gerakan lambat dari kekuatan tidak akan menyelesaikan pekerjaan. Ini adalah sebab tertentu dalam even melempar dan melompat, the snatch, dan the clean, dan jerk dalam olimpiade mengangkat, dan seperti sebuah olahraga senam dimana kemampuan seperti mundur dan maju tidak bisa dilakukan dengan lambat. Penampilan yang sukses di even ini tergantung pada besarnya kekuatan yang digunakan pada jarak tertentu dengan cepat.
Energi
Dalam kehidupan sehari-hari, seseorang yang energik adalah seseorang yang bisa beraksi. Dalam mekanik, bentuk energi secara spesifikbeararti kemampuan seorang atlet atau objek untuk melakukan usaha mekanis (misalnya untuk menggunakan kekuatan selama jarak tertentu melawan daya tahan). Energi mekanis datang dalam 3 bentuk: energi kinetik, energi potensial gravitasi, energi strain.
Energi Kinetik
Kata kinetik berarti bahwa gerakan terlibat, dan energi kinetik adalah kapasitas suatu obek dan atlet untuk melakukan usahamekanis dangan virtue dari pergerakan. Kelebihan massa yang mereka miliki, dan mereka lebih cepat bergerak disaat tertentu, kapasitas terbesar merekalah yang melakukan usaha mekanis. Atlet atau objek apapun yang sedang bergerak akan selalu mempunyai momentum dan energi kinetik. Kita akan melihat bagaimana momentum dan energi kinetik terhubung tapi berbeda di bab berikutnya.
Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi adalah sebuah bentuk energi cadangan-energi yang mana secara potensial siap dan tersedia untuk digunakan. Atlet dan objek memiliki energi potensial gravitasi ketika mereka terangkat dipermukaan planet dan utamanya dipengaruhi oleh gravitasi planet. Karena olahraga yang kita pelajari berada dan berkaitan erat dengan permukaan planet, energi potensial gravitasi berarti energi dimana objek dan atlet mempunyai saat terangkat dipermukaan tanah walaupun dalam jarak yang pendek. Makin berat dan makin banyak massanya maka energi potensial gravitasi yang dimilikinya semakin besar. (berat diatas permukaan tanah = jarak, massa = resisten, dan kekuatan yang mengangkatnya = gravitasi) . berbeda dengan objek yang mempunyai energi kinetik, objek atau atlet mempunyai energi potensial gravitasi hanya dengan diposisikan pada suatu jarak diatas permukaan tanah. Mereka tidak perlu untuk digerakkan.
Usaha mekanis harus dilakukan untuk melawan tekanan gravitasi untuk menciptakan atlet berada diatas permukaan tanah sehingga mereka mempunyai energi potensial gravitasi. Misalnya saja atlet yang memanjat sampai tower 10 m dan berbalik arah turu ke kolam. Atlet melakukan saha mekanis memanjat pijakan dan mengangkat massa tubuhnya ke atas. Dengan tiap pijakan mereka memanjat, mereka meningkatkan energi potensial gravitasi. Roller coster tidaklah berbeda. Kereta roller coster dan penumpangnya di tarik oleh mesin ke atas gundukan pertamadi trek, dan pada saatnya kereta dan penumpangnya memposisikan energi potensial gravitasi maksimum untuk ketinggian mereka berada. Saat kereta roller coster (penumpang) berakselerasi turun menuju permukaan bumi, energi potensial gravitasi diubah secara primer ke energi gerak (energi kinetik). Kita menyebutnya “secara primer” karena tidak semua energi kinetik disebut sebagai gerakan. Beberapa energi kinetik diubah ke bentuk suara dan panas.
Energi Strain
Energi strain, sama seperti energi potensial gravitasi juga merupakan energi cadangan. Objek mempunyai kapasitas untuk menyimpan energi strain jika mereka mempunyai kemampuan untuk memperbaiki diri sendiri ke bentuk asalnya setelah di tekan, di tarik, di putar atau di dorong keluar dari bentuk asalnya. Usaha mekanis harus diselesaikan untuk meletakkan objek ke kondisi ini, dan sekali murubah bentuk, kemampuan objek untuk memulihkan diri ke bentuk aslinya secepat mungkin adalah ukuran dari energi strainnya. Busur penahan yang di pegaskan ke bentuk aslinya setelah ditarik adalah sebuah contoh dari energi strain. Bola golf juga akan kembali ke bentuk asalnyasetelah di tekan oleh pengemudi, dan juga daun dan gulungan kembali digunakan pada mobil dan motor kembali ke bentuk aslinya setelah dibengkokkan. Semuanya adalah contoh energi strain.
Enegi Kinetik, Energi potensial Gravitasi, Energi Strain pada Pole Vaulting
Kinetik, potensial gravitasi, dan energi strain didemonstrasikan dengan baik di pole vault. Di even ini, seorang atlet sprint keluar membawa tongkat. Energi kinetik di bangun selama pendekatan (karena massa atlet dan massa tongkat adalah dalam gerakan) digunakan untuk melenturkan tongkat dan mengisinya dengan energi strain.
Ketika pole vaulting melentur saat pelenturan, atlet telah melakukan usaha mekanis di tongkat dengan menggunakan kekuatan dengan jarak tertentu. Jika atlet berlari perlahab selama pendekatan, tongkat kurang di lenturkan dan energi strain kurang di simpan didalamnya. Seperti busur panah yang ditarik kebelakang sedikit, sebuah pole vaulter’s yang tidak dilenturkan dengan jumlah yang optimal tidak bisa melakukan banyak “usaha” ketika itu lurus dan atlet menyetir ke atas. Pole vaulter kelas atas selalu mengkombinasikan keahlian senam dan lari. Yang lebih cepat berlari dan lebih tinggi dan yang bertenagalah yang akan bisa mencapai lebih tinggi. Seorang atlet fenomenal seperti Sergei Bubka dari Ukrania, yang mana melompat lebih dari 20 kaki (lebih dari 6 meter) baik dalam ruangan maupun outdoor, sangatlah bertenaga dan seoarang sprinter hebat yang bisa berpegangan sangat tinggi di galah yang panjang, kaku yang khususnya di bebankan pada berat badannya (176 lb, atau 80 kg). Jika kalian bisa melakukan di galah macam ini, kalian menyimpan jumlh energi strain yang besar di galah (lihat gambar 3.5), yang mana terbalik ke kalian untuk meluncurkanmu ke atas menuju crossbar