SISTEM DAYA BIOMEKANIK

1.             DAYA

Daya ditakrifkan sebagai suatu tindakan ke atas sesuatu jasad yang mungkin memberikan kesan-kesan  seperti berikut ;

i.              mengubahkan saiz sesuatu jasad

ii.             mengubahkan bentuk sesuatu jasad

iii.            mengubahkan keadaan rehat sesuatu jasad

iv.            mengubahkan laju sesuatu jasad

v.             mengubahkan arah gerakan sesuatu jasad

Beberapa daya yang ujud dalam sistem alam ini  seperti daya geseran,

daya tarikan graviti, daya magnet, daya elektrik, daya kenyal, daya nukleus dan pelbagai daya yang lain.

            Unit sukatan bagi daya ialah kg m/s atau newton  yang disimbolkan sebagai  N. Daya  boleh diukur dengan menggunakan neraca spring.

                Sesuatu objek yang pegun akan mula bergerak apabila sesuatu daya bertindak ke atasnya.  Pecutan objek tersebut  bergantung  kepada jisim objek dan jumlah daya yang dikenakan ke atasnya

                 Kiraan bagi pecutan ialah perubahan halaju dibahagikan dengan masa yang di ambil atau dengan simbol yang berikut;

               Pecutan    = Perubahan halaju  /  masa yang diambil

2.             JENIS-JENIS DAYA DAN TINDAKANNYA

i.              Daya tolakan ke depan ( trust ), ia menolak atau menarik objek ke hadapan

ii.             Daya tarikan graviti, ia merupakan daya tarikan bumi atau berat objek

iii.            Daya angkat aerodinamik ( lift ), merupakan daya yang menganggakat objek naik ke udara

iv.            Daya heret aerodinamik  ( drag ), merupakan daya yang mengheret ke belakang dan memperlahankan objek.

Dua pasang daya yang bertindak bertentangan diruang udara

i.              Daya mendatar ; kedua-dua daya mendatar yang bertentang ialah daya tolakan ke depan (trust) dan daya heret aerodinamik

ii.             Daya menegak ; kedua-dua daya yang menegak yang bertentangan ialah daya angkat dan daya tarikan graviti.

3.             Faktor-faktor relatif yang menghasilkan Daya heretan 

i.              Coefficient of Drag ( CD )

ii.             Permukaan yang menghadapi aliran

iii.            Kelikatan bendalir

iv.            Halaju aliran bendalir ( Velecity-V )

v.             Bentuk streamlining

4.             Faktor-faktor yang mempengaruhi Daya Angkatan

i.              Ceoffisient of lift ( CL )

ii.             Kawasan permukaan yang melalui aliran udara

iii.            Densiti /kepekatan sesuatu bendalir

iv.            Kelajuan aliran bendalir ( Velocity-V )

APLIKASI DAYA HERETAN AERODINAMIK DALAM  SUKAN

1.     Tukul besi

Diameter tukul besi yang disambung pada dawai besi mempengaruhi

daya heretan. Pada tahun 1981, peraturan diameter tukul  besi telah diubah iaitu antara 102mm hingga 120mm kepada 110mm hingga 130mm. Dengan tukul besi yang lebih besar, jarak yang akan dicapai mungkin berkurangan disebabkan rintangan udara yang tinggi. Kajian yang dijalankan oleh Dapena dan Teves (1982) menunjukkan bahawa tukul besi yang berdiameter 110mm boleh mengurangkan  jarak sebanyak 20 cm bnerbanding tukul besi yang berdiameter 102mm akhibet daripada peningkatan heretan.

2.     Lontar peluru

Aspek rintangan udara biasanya diabaikan dalam acara lontar peluru

      disebabkan jisim yang besar oleh peluru berbanding halaju pelepasan yang     

rendah. Akan tetapi kajian oleh Lichtenberg dan Wills (1978) menunjukkan bahawa  dengan kelajuan tertentu, jarak lontaran boleh dikurangkan sebanyak 5 cm akhibat rintangan udara. Lebih rendah halaju pelepasan , lebih rendah heretan dan perbantutan. Seperti dalam acara lempar tukul besi, bahagian hadapan peluru yang diprojeksikan mempengaruhi heretan. Oleh itu dalam  memilih peluru, atlit lebih cenderung untuk memilihpeluru yang kecil diameternya. Mengikut pengiraan , rintangan udara memainkan peranan yang penting dalam acara lontar peluru.

3.     Lompat jauh

Walaupun rintangan udara mengurangkan jarak dalam acara lompat jauh

Tidak  banyak yang boleh dilakukan oleh atlit untuk mengurangkan heretan dan hanya melakukan pergerakan yang perlu untuk imbangan dan posisi pendaratan. Akan tetapi Bob Beamon telah mengatasi rekod dunia pada sukan olimpik 1968 dengan jarak8.9m dfi mexcico pada ketumpatan udara   yang rendah.  Ada yang berpendapat bahawa altitud yang tinggi dan udara yang nipis memberi kelebihan aerodinamik kepada Beamon. Para analisis mendapati bahawa daya heretan  telah dikurangkan akhibat ketumpatan udara kurang 24%  berbanding pada aras laut . Para penganalisis juga berpendapat bahawa udara yang nipis  hanya membenarkan peningkatan sebanyak 1%  daripada halaju mendatar Beamon  dan memberikan kelebihan sebanyak 20 cm dari segi jarak. Kesimpulan penganalisis adalah, kelebihan aerodinamik adalah minimum dalam membantu Beamon mencatat rekod dunia. Faktor sebenar ialah larian landas yang pantas ( dengan bantuan angin), sudut lonjakan dan koodinasi segmen badan yang sempurna ketika melonjak. Beliau telah menggabungkan kesemuanya dalam satu lompatan yang mencatatkan ketinggian 8.9m .

4.     Berlari

Kajian keatas atlit  pecut lelaki bertaraf dunia menunjukkan bahawa mereka yang berlari pada 30m/s akan menghasilkan lebih kurang 31 n bergantung kepada saiz badan . Oleh itu rintangan yang konstan seperti itu memerlukan tenaga yang tinggi . Akan tetapi larian yang lama (jarak jauh memerlukan lebih banyak tenaga . Dalam larian jarak jauh, halaju adalah rendah dan heretan turut berkurangan, akan tetapi jangkamasa heretan bertindak adalah lama . Atlit jarak jauh yang mengekori pelari di hadapan akan mempunyai  heretan yang rendah dan dapat menjimatkan tenaga.  Berlari dengan bantuan angin akan mengurangkan halaju aliran udara yang melepasi pelari dan seterusnya mengurangkan heretan. Angin yang bertentangan akan meningkatkan halaju aliran udara yang melepasi pelari dan seterusnya mengurangkan heretan . Angin yang bertentangan akan meningkatkan halaju aliran dan heretan. Kajian membuktikan bahawa gangguan masa oleh angin yang bertentangan adalah lebih tinggi berbanding ( mengurangkan masa ) semasa bantuan angin  

APLIKASI DAYA ANGKATAN AERODINAMIK DALAM SUKAN

1.     Lempar Cakera

Mengawal sudut projeksi pusat graviti cakera sambil mengawal

Sudut  serangan ketika pelepasan dan memaksimimkan halaju pelepasan memerlukan kemahiran yang terlatih. Cakera adalah tidak stabil secara relatif ketika penerbangannya. Ia mendongak ke atas disepanjang penerbangannya. Oleh itu sudut serangan ketika pelepasan haruslah kecil untuk menghalang  penjatuhan awal yang biasanya mula berlaku pada  sudut serangan 26 dan 29 . Peningkatan sudut serangan adalah disebabkan oleh garisan penerbangan cakera tersebut, dimana selepas mencapaipendakian maksimum ia akan mula mengalami penjatuhan Ganslen (1964) telah menggangarkan jarak  228 kaki (69.5m) boleh dicapai  dengan melepaskan cakera pada halaju 80 k/s (24.4m/s), 40 sudut projeksi, dan 14 sudut serangan. Merujuk kepada gambarajah dibawah, sudut serangan cakera berubah disepanjang penerbangannya. Beri perhatian kepada sudut serangan pelepasannya yang dalam nilai negetif. Ini adalah penting untuk menghalang  penjatuhan awal kerana cakera akan cuba untuk mengekalkan sudut posisinya ketika perubahan arah aliran dari pendakian kepada penurunan

Rekod pingat emas dan perak pada Olimpik 1984 , menunjukkan bahawa kedua-dua pemenang masing-masing mempunyai halaju projeksi yang sama iaitu25m/s (lelaki) untuk mencapai jarak 66.6m dan 66.3m  dengan sudut projeksinya  33.8 dan 34.4. Bagi kategori perempuan yang mencapai jarak 65.36m dan  64.86m juga mempunyai halaju dan sudut projeksi yang hampir sama dengan kelas lelaki. Sudut serangan bagi kedua-dua kelas tersebut tidak dicatatkan.

2.     Rejam Lembing

Sudut dan halaju projeksi serta sudut serangan amat

mempengaruhi pergerakan lembing dan jarak yang dicapai olehnya. Faktor pusat tekanan amat penting dalam acara ini. Jika pusat tekanan berada  di hadapan pusat graviti, maka suatu torque  positif akan dihasilkan . Jika sudut serangan terlalu besar, maka lembing akan mendaki dan kemudiannya jatuh mendada. Idealnya, lembing tersebut harus direjam pada sudut projeksi dan sudut serangan yang membenarkan pusat tekanan sentiasa di hadapan pusat graviti sehinggalah pada fasa pendaratan  di mana pusat tekanan akan berada dibelakang pusat graviti. Perubahan dalam aliran udara yang disebabkan oleh haluan penurunan penerbangan akan menyebabkan pusat tekanan bergerak ke belakang  pusat graviti. Hasilan tourque tersebut akan menyebabkan muncung depan lembing jatuh  dan pendaratan yang ideal dicapai . Rujuk gambarajah

Rekod dunia 1983 Tom Petranoff’s ialah 99.72 m. Halaju projeksinya ialah 32.3m/s yang merupakan antara yang terpanta, ia mungkin memainkan peranan yang penting dalam untuk catatan tersebut.  Sudut projeksi ialah 32 manakala sudut posisi ialah 36. Maka sudut serangan pelepasan ialah 4. Persoalan yang timbul ialah adakah jarak yang dicapai  dengan halaju dan sudut projeksi yang sama tetapi sudut posisi yang kecil  daripada sudut projeksi yang bermakna sudut serangan pelepasan adalah dalam nilai negetif.

RUJUKAN

Clancy, L.J. ( 1994 ). Aerodinamik Unit penerbitan Akademik. Uni. Teknologi         

                Malaysia, Skudai, Johor.

Dyson, G. ( 1976). Dyson”s Mechanics Of Athletics. University Press Of London.

Hall, S. J.  ( 1985 ). Basic Biomechanics. Mosby - Yearbook Inc.

Lim, S. C  ( 1992 ). Kursus Persediaan Fizik.  Persekutuan Preston Sdn. Bhd.

                Petaling Jaya, Malaysia.