Aplikasi Konsep Impuls dan Momentum pada Bela Diri Karate

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

      Fisika merupakan ilmu yang mempelajari materi dan interaksinya. Banyak konsep-konsep fisika yang bisa menjelaskan fenomena-fenomena di alam. Misalnya, buah kelapa yang lepas dari tampuknya kemudian jatuh ke tanah bisa dijelaskan dengan konsep kinematika gerak jatuh bebas. Sebuah pena yang tercelup sebagian kedalam air dan sebagian lagi berada diatas permukaan air akan terlihat bengkok, hal ini dapat dijelaskan dengan konsep pembiasan pada materi optik. Sebuah truk yang melaju dengan kecepatan tertentu kemudian menumbuk sebuah sedan yang sedang parkir di tepi jalan, kita dapat mengetahui berapa kecepatan truk tersebut sebelum menumbuk sedan dan berapa selang waktu truk dan sedan tersebut bersentuhan. Dan masih banyak contoh lainnya.

      Begitu banyaknya fenomena-fenomena dialam ini yang bisa kita jelaskan dengan fisika, oleh karena itu kita sangat perlu mempelajari tentang fisika. Kemajuan teknologi saat ini tidak terlepas pula dari peranan fisika. Begitu juga pada bidang olah raga, banyak sekali aplikasi konsep fisika yang dapat diterapkan sehingga memungkinkan cabang olah raga tersebut bisa maju di negara kita. Salah satu contohnya pada bela diri karate, bagaimana seorang karateka dapat menampilkan atraksi-atraksi yang menakjubkan seperti memecahkan bata. Begitu juga pada aksi laga, bagaimana teknik pukulan serta tendangan dari seorang karateka sehingga ia dapat mengumpulkan point sebanyak-banyaknya untuk memenangkan sebuah pertandingan..

      Bela diri karate ini tidak bisa terlepas dari konsep impuls dan momentum. Impuls adalah gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang relatif singkat, sedangkan momentum merupakan ukuran kesulitan untuk memberhentikan (mendiamkan) benda. Impuls dipengaruhi oleh gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu tertentu sedangkan momentum dipengaruhi oleh massa benda dan kecepatan benda tersebut.

      Bela diri karate pada saat sekarang ini memiliki peminat yang cukup banyak. Disamping tujuannya untuk membela diri, dengan belajar karate kita juga bisa ikut kejuaraan baik itu tingkat daerah, nasional, bahkan internasional sehingga dapat menjadikan kita terkenal dan juga dapat mengharumkan nama bangsa ini. Apabila seorang karateka juga memahami ilmu fisika dan dapat mengaplikasikannya dalam pertandingan, tentu hasil yang diperoleh akan lebih bagus dibanding karateka yang tidak paham apa-apa tentang fisika. “Bagaimana aplikasi konsep fisika terutama impuls dan momentum dalam bela diri karate?”. Maka pada makalah ini akan dibahas tentang impuls dan momentum serta penerapannya dalam bela diri karate.

B.     Tujuan

      Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah:

a.       Mengetahui aplikasi konsep impuls dan momentum dalam bela diri karate

b.      Memenuhi tugas mata kuliah Seminar Fisika

C.    Manfaat

      Adapun manfaat dari pembuatan karya tulis ini yaitu mendapatkan dan menambah ilmu pengetahuan, kemudian menerapkan ilmu yang didapatkan agar lebih berguna dan dapat dirasakan manfaatnya.

 

BAB II

KAJIAN TEORI

A.    Momentum dan Impuls

1.      Momentum

      Setiap benda yang bergerak pasti memiliki momentum. Momentum merupakan hasil kali antara massa dengan kecepatan benda. Karena kecepatan merupakan besaran vektor, maka momentum juga termasuk besaran vector yang arahnya sama dengan arah kecepatan benda. Secara matematis, persamaan momentum dapat ditulis sebagai berikut.

             = m × .................................................................................................... (1)

Keterangan:

   : momentum benda (kg m/s)

m : massa benda (kg)

  : kecepatan benda (m/s)

2.      Impuls

      Impuls benda didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan selang waktu gaya itu bekerja pada benda. Impuls temasuk besaran vektor yang arahnya sama dengan arah gaya. Untuk menghitung besar impuls dalam satu arah dapat digunakan persamaan berikut.

             = .∆t....................................................................................................... (2)

Keterangan:

  : besar impuls (Ns)

 : gaya yang bekerja pada benda (N)

∆t : selang waktu (s)

3.      Hubungan Momentum dan Impuls

      Sebuah benda yang massanya m mula-mula bergerak dengan kecepatan . Kemudian dalam selang waktu ∆t kecepatan benda tersebut berubah menjadi v. Menurut hukum II Newton, jika benda menerima gaya yang searah dengan gerak benda, maka benda akan dipercepat. Percepatan ratarata yang disebabkan oleh gaya F sebagai berikut.

.......................................................................................................  (3)

      Menurut definisi, percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan persatuan waktu. Jadi, persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut:

.................................................................................................. (4)

      Jika t adalah waktu untuk mengubah kecepatan dari  menjadi v atau sama dengan lamanya gaya bekerja, maka dari kedua persamaan di atas kita mendapatkan persamaan sebagai berikut:

 =........................................................................................................  (5)

Keterangan:

 : besar impuls (Ns)

m : massa benda (kg)

 : besar kecepatan (kelajuan) akhir benda (m/s)

 : kecepatan (kelajuan) mula-mula benda (m/s)

 : besar perubahan momentum (kg m/s)

 : besar gaya yang bekerja pada benda (N)

t : selang waktu (s)

      Persamaan di atas menyatakan bahwa impuls yang dikerjakan pada suatu benda sama dengan perubahan momentum yang dialami benda tersebut, yaitu beda antara momentum akhir dengan momentum awalnya.

 

B.     Karate

      Seni bela diri yang dikenal dengan nama Karate-Do ini berasal dari pulau Okinawa, Jepang. Bela diri ini dikembangkan oleh Funakoshi Yoshitaka. Seni bela diri ini pertama kali disebut "Tote” yang berarti seperti “Tangan China”. Kemudian Sensei Gichin Funakoshi mengubah kanji Okinawa (Tote: Tangan China) dalam kanji Jepang menjadi Karate-Do. Kara, yang berarti kosong, Te (tangan), dan Do (metode/cara). Pengertian Karate-Do adalah metode bela diri menggunakan tangan kosong dengan menggunakan tubuh dan alam sekitar sebagai senjata.

      Murid-murid ginchin funakoshi yang terkenal adalah:

1.      Hironori ohtsuka                                 12. Tsutomu okazaki

2.      Shinken taira                                       13. Takeshi shimoda

3.      Yasuhiro konishi                                 14. Shinken gima

4.      Isao obata                                            15. Kimo ito

5.      Gigo funakoshi                                   16. Genshin hironishi

6.      Shigeru egami                                     17. Taiji kase

7.      Masatoshi nakayama                           18. Hiroshi noguchi

8.      Masutatsu                                            19. Tomasaburo okana

9.      Hidetaka nishiyama                            20. Fusajiro takagi

10.  Hirokazu kanazawa                             21. Masamoto takagi

11.  Tasuo yamada

Murid-murid inilah yang kemudian mengembangkan ilmu beladiri ini hingga karate termasuk bela diri yang popular di dunia.

     

 

    BAB III

PEMBAHASAN

A.    Aplikasi Konsep Impuls dan Momentum Dalam Bela Diri Karate

      Karateka pemegang sabuk hitam sering mendemonstrasikan kekuatan dan keahlian mereka dengan cara membelah dua tumpukan batu bata keras tanpa terluka sedikit pun. Seorang ahli karate dari Jepang bahkan pernah mengalahkan seekor banteng dewasa tanpa menggunakan senjata.

      Menurut Michael Feld, seorang karateka sabuk coklat yang juga memiliki gelar Ph.D di bidang fisika MIT (Massachusetts Institute of Technology), demonstrasi karate tersebut sama sekali tidak menggunakan tipuan semacam tipuan kamera dan komputer yang biasa dilakukan dalam pembuatan film. Seluruh gerakan karate yang tampak ajaib sesungguhnya hanya merupakan aplikasi prinsip-prinsip fisika. Gerakan karateka merupakan paduan gerakan yang paling efisien sehingga hampir tidak dapat dimaksimalkan lebih jauh lagi.

      Rahasia utama dalam gerakan bela diri ini adalah kecepatan gerakan serta ketepatan fokus serangan (sasaran). Semua teknik dalam Karate ditujukan untuk menghasilkan kecepatan dan kekuatan secara efisien. Sebelum memulai gerakan, karateka terbiasa untuk mengambil napas yang dalam, yang kemudian dikeluarkan lagi sambil berteriak keras "HAI-YAAA" saat melepaskan serangan. Secara fisika, teriakan itu sebenarnya merupakan cara untuk melepaskan gaya yang sangat besar yang dihasilkan oleh otot-otot diafragma (otot yang mengatur gerakan paru-paru) yang berkontraksi sangat cepat. Dengan berteriak, gerakan yang dilakukan menjadi lebih efisien, terutama dalam melakukan pukulan.

      Pukulan-pukulan yang dihasilkan oleh seorang pemula mencapai kecepatan 6 meter per detik, sedangkan seorang karateka sabuk hitam dapat mengeluarkan pukulan dengan kecepatan 14 meter per detik (lebih cepat dari kecepatan pelari tercepat). Kecepatan gerakan dan pukulan sangat penting dalam Karate.

      Dalam karate, Joe Louis yang dikenal sebagai “Greatest Karate Fighter of All Time”, tahu bahwa besaran fisika yang sangat berperan adalah momentum. Momentum suatu benda yang sedang bergerak sama dengan massa benda itu dikalikan dengan kecepatannya. Benda yang bermassa lebih besar mempunyai momentum yang lebih besar dibandingkan dengan benda yang bermassa lebih kecil. Oleh karena itu pada pertandingan karate setiap karateka ditimbang berat badannya. Ini bertujuan untuk mengelompokkan karateka pada klas yang sama berat badannya. Apabila berat badannya sudah sama, tergantung lagi dari teknik dan kecepatan serangan agar menghasilkan momentum yang besar.

Gambar 1 Karateka memukul sasaran

Sebelum memukul:

     

     

     

Setelah pukulan dilepaskan:

       

        (tergantung berapa besar massa dan berapa kecepatan pukulan)

      Pada gambar 1 seorang karateka sedang memukul sasaran yang terbuat dari kayu. Ketika tangannya menghantam kayu sasaran, ada momentum yang ditransfer dari tangan kepada sasaran. Besarnya gaya yang dialami oleh kayu akibat pukulan ini sangat tergantung pada berapa besar momentum yang ditransfer dan berapa lama waktu transfernya itu. Semakin besar momentum yang ditransfer semakin besar gaya yang dialami kayu. Dan semakin cepat waktu transfernya semakin besar pula gaya itu.

      Karateka pada gambar 1 mula-mula berdiri dengan kepalan tangan menghadap ke atas. Kemudian ia memberi momentum pada tangan dengan menggerakkannya ke depan. Agar momentum tangannya lebih besar, badan karateka ikut mendorong (dorongan badan akan lebih efektif jika selama proses ini kepalan tangan berputar seratus delapan puluh derajat, sehingga sekarang kepalan tangan menghadap ke bawah). Selanjutnya momentum yang besar ini ditransfer dalam waktu sekecil mungkin.

Gambar 2 Transfer Momentum Yang Besar

      Dengan massa yang besar, kecepatan yang tinggi dan waktu sentuh yang kecil terhadap objek, ini akan mengakibatkan gaya yang diberikan semakin besar.

      Agar waktu transfernya sekecil mungkin, setelah mengenai sasaran, sang karateka segera menarik kembali tangannya dengan cepat.

      Untuk memperoleh efek hantaman yang lebih besar lagi, tekanan yang diberikan oleh tangan sang karateka harus lebih besar. Ini diperoleh dengan membuat permukaan sentuh antara tangan dan sasaran sekecil mungkin. Dalam hal ini bagian yang cocok untuk menghantam adalah tulang-tulang metacarpal (tulang antara jari dan pergelangan tangan).

Gambar 3 Bagian Tubuh Yang Digunakan Untuk Menyerang

      Dengan  yang besar dan permukaan bidang sentuh yang kecil akan memberikan tekanan yang besar.

      Seorang karateka mampu menghantam sasaran dengan energi sekitar 150 joule. Jika karateka ini memukul dengan telapak tangannya (luasnya sekitar 150 cm kuadrat), maka energi yang dirasakan oleh titik sasaran hanya sebesar 1 joule per sentimeter kuadrat (yaitu 150 joule/150 cm2). Tetapi jika karateka itu menggunakan bagian sisi tangannya yang luasnya lebih kecil (misalnya dengan luas 15 cm kuadrat) maka energi yang dirasakan oleh titik sasaran bisa mencapai 10 joule per sentimeter kuadrat, tentu saja ini akan memberikan efek yang jauh lebih besar. Itulah sebabnya ketepatan sasaran (pukulan yang terkonsentrasi pada luas permukaan sekecil mungkin) sangat penting dalam Karate. Gambar 3 menunjukkan bagian-bagian tangan dan kaki yang sering dipakai untuk menyerang sasaran karena dapat secara efektif mentransfer momentum pada sasaran dan mempunyai permukaan sekecil mungkin.

 

Gambar 4. Menepis tendangan lawan kesamping

      Momentum () merupakan besaran vektor, dengan menepis berarti kita mengubah arah momentum. Jika seseorang memukul tepat lurus di dada kita, maka kita akan merasakan dahsyatnya pukulan itu. Dalam karate diajarkan cara untuk menepis sebuah pukulan dan tendangan agar pukulan itu hanya menyerempet tubuh kita dan mengubah arah momentum dari kepalan tangan dan kaki si pemukul menjauhi kita. Ini dilakukan dengan cara menepis lengan atau kaki lawan kita menjauhi kita dengan menggunakan lengan kita. Bergantung pada bentuk serangan lawan kita, kita dapat menepis sebuah serangan ke arah atas, ke arah bawah, atau ke arah samping. Dengan cara ini, kita tetap terkena pukulan dan tendangan lawan kita, namun kita hanya akan merasakan sebagian kecil dari besarnya gaya oleh serangan lawan tersebut.

Gambar 5. Menepis tendangan kearah atas

      Cara ini juga akan menyebabkan momentum lawan kita merugikan lawan kita sendiri. Saat kita menepis sebuah serangan dan mengarahkannya ke samping, momentum lawan kita sendiri mendorong lawan kita tersebut sedemikian sehingga mengganggu keseimbangan tubuh lawan kita. Ini mengakibatkan lawan kita mudah diserang; kita akan mudah mendaratkan pukulan telak padanya ataupun menjatuhkannya ke lantai. 

 

Gambar 6. Mendorong lawan

      Kita juga dapat mencengkram lawan kita yang melakukan penyerangan dan mendorong sedemikian rupa sehingga momentum lawan kita bertambah. Dengan cara ini kita dapat mengehempaskan lawan kita ke lantai. Teknik penghempasan lawan bukan sesuatu yang penting dalam karate, namun teknik itu memiliki peranan penting dalam seni beladiri yang lainnya, terutama judo dan aikido.

             

                  Gambar 7 Mematahkan Beton

      Untuk mematahkan balok kayu, beton, batu bata ataupun balok es, pukulan seorang karateka harus mampu memberikan tekanan yang lebih besar dari batas elastis (kelenturan) yang dapat ditoleransi oleh benda-benda tersebut. Batas elastis tiap benda berbeda-beda. Beton mempunyai batas elastis (maximum crushing) 400 kg per sentimeter kuadrat. Artinya jika beton itu dihantam dengan gaya setara dengan berat 400 kg, pada daerah seluas 1 sentimeter kuadrat maka beton itu akan pecah. Batas elastis tulang manusia mencapai 40 kali batas elastis batang beton sehingga lebih susah untuk dipatahkan (saat terjadi tumbukan yang patah adalah batang beton dan bukan tulang kaki atau tangan manusia yang memukulnya). Selain itu, tangan dan kaki manusia dilengkapi pula dengan berbagai ligamen, tendon, otot, dan kulit yang dapat membantu mendispersikan gaya yang diterima ke seluruh tubuh (gaya menjadi tidak lagi terkonsentrasi) sehingga pada akhirnya dapat menyerap gaya sebesar 2000 kali gaya maksimum yang dapat diterima beton. Tangan dan kaki karateka semakin kuat seiring dengan bertambahnya frekuensi latihan karena terjadi adaptasi dengan terbentuknya jaringan kalus (callus) yang dapat menyerap dan mendifusikan gaya yang diterima saat terjadi tumbukan (tangan dan kaki tidak terasa sakit sama sekali walaupun bertumbukan dengan balok padat yang keras). Tangan dan kaki yang tidak terlatih sangat mudah terluka karena permukaan kulit masih terlalu halus. Dengan latihan yang serius Mikael Bigersson (Swedia) masuk Guinnes Book dengan memecahkan 21 balok beton berukuran 60 cm x 20 cm x 7 cm dengan menggunakan tangannya dalam waktu 1 menit pada tahun 2001 yang lalu.

      Jadi, semua keajaiban Karate ternyata dapat dipelajari menggunakan prinsip-prinsip fisika. Gerakan-gerakannya pun dapat ditingkatkan variasinya menggunakan berbagai strategi yang meminjam konsep dan hukum fisika. Tidak ada tipuan maupun sihir yang terlibat. Rahasianya hanya terletak pada perpaduan konsentrasi dan kesiapan mental dan fisik serta pengetahuan fisika yang baik

 

BAB IV

PENUTUP

A.    Kesimpulan

      Ada beberapa kesimpulan dalam makalah ini yaitu :

a.       Karate merupakan salah satu cabang ilmu bela diri yang banyak menggunakan aplikasi konsep fisika terutama konsep impuls dan momentum dalam teknik menyerang dan menepis.

b.      Karate adalah ilmu bela diri yang menggunakan kecepatan gerakan yang berfungsi untuk memperbesar momentum yang ditransfer kepada sasaran, memperkecil selang waktu yang bertujuan untuk memperbesar gaya yang diberikan serta menggunakan bagian tubuh yang memiliki luas penampang yang kecil yang bertujuan untuk memperbesar tekanan sehingga lawan akan merasakan efek hantam yang sangat dahsyat .

B.     SARAN

      Bagi karateka penulis menyarankan:

a.       Makan makanan yang bergizi agar lebih bertenaga dan imbangi dengan latihan fisik yang teratur supaya tubuh tetap fit.

b.      Latih serangan dengan kecepatan yang tinggi.

c.       Kurangi waktu kontak dengan objek.

d.      Gunakan bagian tubuh yang memiliki luas penampang yang kecil dalam melakukan serangan.

 

15

      DAFTAR PUSTAKA

Bambang Muladi dan Aditya Wiratama NS. 1996. Karate Untuk Pemula. Pekalongan: CV Gunung Mas

David Halliday dan Robert Resnick. 1987. Fisika. Jakarta: Erlangga

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika. Jakarta: Erlangga

Nurachmandani, Setya. 2009. Fisika 2 Untuk SMA/MA Kelas XI. Surakarta: DEPDIKNAS