Streamline merupakan salah satu dari jenis kurva yang bersingunggan langsung dengan vektor kecepatan. Hal ini menunjukkan arah elemen cairan yang akan melakukan perjalanan di setiap waktu. Streamline biasa digunakan untuk 'membelah' fluida, bisa beupa angn dan air, untuk menciptakan benda yang dapat bergerak dengan cepat sehingga tidak terganggu dengan fluida lain yang dilewatinya. Streamline ini akan sangat membantu benda dalam mengurangu konsumsi energi selama pergerakan berlangsung, jadi semakin tinggi tingkat streamline maka semakin mudah benda bergerak tanpa terhambat oleh gesekan udara dan air.
Hal utama yang menghambat para perenang untuk berenang lebih cepat adalah hambatan air. Hambatan air ini sangat menghabiskan energi perenang, menyebabkan orang mengeluarkan tenaga 5 kali lipat lebih besar untuk berenang dibandingkan untuk berlari. Pertarungan tingkat dunia untuk memecahkan rekor berenang, sekarang lebih dititik-beratkan pada pertarungan bagaimana mengatasi hambatan air.
Apa penyebab hambatan air?
Hambatan
air disebabkan pola aliran air (termasuk turbulensi, kocakan air akibat
gerakan tangan atau kaki), ombak, dan gesekan permukaan tubuh dengan
air. Untuk mengatasi hambatan air tampaknya kita harus berlajar dari
lumba-lumba. Ikan yang sangat lincah ini mampu mengatasi hambatan
hingga efisiensi 80-90%, padahal perenang terbaik dunia hanya bisa
mencapai efisiensi 10%.
Apa sih rahasia lumba-lumba? Bisa dicontek?
Lumba-lumba
punya bentuk tubuh yang ramping (streamline) sehingga tidak
menghasilkan turbulensi seheboh yang dihasilkan gerakan renang
manusia. Gb. 1a adalah gerakan yang laminar (mulus) sedangkan Gb.1b
gerakan yang menimbulkan turbulensi (turbulensi ini menghambat gerakan
maju).
Untuk
mengurangi turbulensi seorang akan berenang dengan tubuh sedatar
mungkin dengan permukaan (Gb. 2a). Tetapi sayang cara ini mengurangi
gerakan maju (karena tangan tidak terlalu bebas bergerak). Gb. 2b
memberikan keleluasaan tangan untuk bergerak tetapi menimbulkan
turbulensi. Seorang perenang profesional macam Matt Biondi, tahu
bagaimana mengkombinasikan posisi tubuh dan gerak tangan sehingga dapat
meluncur lebih cepat dan meraih 5 medali emas dalam olimpiade tahun
1988 di Seoul.
Selain
itu permukaan kulit lumba-lumba sangat licin sehingga gesekan dengan
air juga sangat kecil. Pakaian renang Speedo menyontek konsep ini.
Pakaian ini bisa mengurangi gesekan semaksimal mungkin (lintasan
renang sejauh 100 m dapat dilalui 1 detik lebih cepat jika menggunakan
pakaian renang ini). Bahkan untuk lebih lincah lagi bergerak di air,
banyak perenang yang mencukur seluruh rambut tubuhnya (Wah, jadi botak
dong!). Perenang cewek berusaha agar tubuhnya streamline (ramping) dan
menjaga agar payudaranya tidak terlalu besar (payudara yang besar akan
memberikan hambatan yang lebih besar... nah sekarang kan tahu jawaban
pertanyaan mahasiswa di atas...)
Suhu
(temperatur) air kolam renang juga harus diperhatikan. Semakin dingin
air, semakin kental dan semakin besar gesekannya (pengurangan suhu 5-6
derejat Celcius menyebabkan kekentalan air naik hingga 12%). Itu
sebabnya kolam renang internasional menjaga temperatur airnya sekitar
25-27 derajat Celcius untuk mengantisipasi hal ini. Hmm… hangat…!!!
Hukum Newton
Mark
Spitz perenang legendaris dari Amrik tahu menggunakan hukum Newton.
Ketika Mark menggerakan tangan mendorong air ke belakang, menurut hukum
Newton III air akan bereaksi mendorong Mark ke depan. Hal yang sama
terjadi ketika Mark menendang air, air akan mendorong Mark melaju ke
depan. Kombinasi yang baik antara gerakan tangan dan kaki (seperti
lumba-lumba menggerakan ekor dan tubuhnya) dapat memberikan gaya
dorong yang besar sehingga Mark Spitz dapat melaju merebut 7 medali emas
olimpiade di Munich tahun 1972.
Hal
lain yang berkenaan dengan Hukum Newton dilakukan oleh perenang hebat
Australia Ian Thorpe yang dijuluki “the Australian superfish”. Saat
hendak berbalik arah, perenang muda yang masih berumur 20 tahun ini,
akan menendang dinding kolam sekeras mungkin. Ian yang meraih 6 medali
emas dalam kejuaraan negara persemakmuran di Manchester 2002, tahu
bahwa kalau ia menendang keras maka menurut hukum Newton III, dinding
akan memberikan reaksi dan mendorong ia keras ke depan. Semakin keras ia
menendang, semakin keras pula dorongan dari dinding itu. Ian diharapkan
mampu memecahkan berbagai rekor renang dalam olimpiade 2004 nanti di
Athena.
Kenapa dinding tidak ikut bergerak ketika Ian menendang? Karena massa (berat) dinding kolam jauh lebih besar dari massa Ian.
Gaya Apung (Buoyancy)
Saat
seorang Janet Evans dari Amrik (pemegang rekor wanita 1500 meter gaya
bebas, 15 menit 52 detik) berada dalam air, ia menyadari bahwa ia
mendapat gaya ke atas (gaya apung). Gaya yang ditemukan oleh Archimedes
ini disebabkan oleh adanya perbedaan tekanan air (tekanan hidrostatik)
antara bagian bawah dan bagian atas tubuh. Seorang Janet pasti tahu
bahwa besarnya gaya apung ini tergantung pada berapa banyak bagian
tubuhnya yang berada dalam air. Semakin besar volume tubuh yang berada
dalam air semakin besar gaya apungnya. Seorang gendut umumnya lebih
mudah terapung karena gaya apungnya lebih besar (volume tubuhnya lebih
besar karena kelebihan lemak).
Gaya
apung juga tergantung pada massa jenis (kepekatan) air. Semakin pekat
air semakin besar gaya apungnya. Air di laut mati sangat pekat (massa
jenisnya 1,166 kali lebih besar dari massa jenis air tawar), sehingga
orang yang berenang di laut mati tidak akan tenggelam.
Walaupun
gaya apung tidak ada hubungan langsung dengan kecepatan renang, namun
gaya apung dapat menghemat energi perenang (dengan gaya apung yang besar
, perenang tidak perlu melakukan gerak ekstra untuk mempertahankan diri
agar tetap terapung). Karena itu gaya apung sangat bermanfaat untuk
mereka yang berenang jarak jauh. Itu sebabnya perenang jarak jauh
umumnya agak gendut dan perlombaannya diadakan di laut seperti
menyebrangi selat Inggris.
Terjun
Hal lain yang perlu diperhatikan perenang untuk memperbaiki rekor renangnya adalah tehnik start.
Seorang
Alexandr Popov (pemegang rekor 50 m gaya bebas dengan 21,64 detik)
memilih untuk terjun ke kolam dengan sudut sebesar mungkin, pike dive
(Gambar 4b). Gaya ini menyebabkan ombak yang dihasilkan tidak seheboh
gaya terjun yang lama (datar, Gb.6a). Dengan pike dive ini tidak banyak
turbulensi yang terjadi sehingga memperkecil hambatan. Selain itu,
jarak yang bisa dicapai lebih jauh karena lompatan yang lebih tinggi
dari flat dive (lompatan datar).
Nah
asyik kan melihat gimana para perenang memanfaatkan fisika untuk
memecahkan rekor? Pemanfaatan fisika pada olahraga renang tidak stop
sampai sini. Saat ini para pelatih renang meminta para fisikawan untuk
meneliti sebenarnya mana yang lebih berperan besar dalam menambah
kecepatan renang, hukum Newton ataukah hukum Bernoulli. Penelitian
juga diarahkan untuk meneliti berbagai konsep fisika dalam gerakan tubuh
ikan dan mensimulasikannya sehingga diperoleh tehnik berenang lebih
efisien. Kedepannya kita akan semakin sering menyaksikan bagaimana
fisika memperbaiki rekor-rekor renang yang ada, tentunya tanpa bantuan
steroid! (olahraga)
referensi dari
