[Sepakan Faiz Subri ‘melanggar’ hukum fizik]
Pengenalan
Artikel ini khusus untuk mereka yang minat sukan terutama sukan bola sepak, tenis, ping-pong, golf, kriket dan seangkatan dengannya. Maka eloklah kita telitinya dari sudut sains. Tidak dinafikan sepakan Faiz Subri merupakan antara tiga sepakan yang terbaik di dunia. Sungguh cantik sepakan tersebut dan kita rakyat Malaysia harus berbangga dan mendoakan sepakan tersebut menang dalam undian anugerah FIFA Puskas. Namun begitu, adakah benar sepakan tersebut ‘melanggar’ hukum fizik? Tentulah tidak, ianya hanyalah metafora yang digunakan sahaja. Ianya bukanlah permasalahan kuantum yang ternyata lebih ‘pelik’.
Bermula dalam subjek Fizik tingkatan 4 dan 5, ada diceritakan permasalahan gerakan projektil suatu lontaran bola ataupun peluru walaupun andaiannya telah dipermudahkan. Kemudian, diajarkan lagi diperingkat matrikulasi dan di universiti dalam bidang Kejuruteran Mekanik iaitu matapelajaran ‘Dynamics’. Dalam matapelajaran itu, satu model kinematik suatu objek dalam dua satah gerakan projektil diketengahkan dimana posisi, halaju dan jangka masa objek tersebut bergerak secara projektil boleh dijangkakan. Namun begitu, beberapa andaian seperti seretan aerodinamik (aerodynamic drag), lengkungan dan pusingan bumi diabaikan di dalam analisa tersebut. Kemudiannya, diperincikan lagi dalam matapelajaran Aerodinamik dalam bidang Kejuruteraan Aeroangkasa dan Kejuruteraan Aeronautik. Topiknya adalah berkenaan dengan kewujudan daya angkat pada cylinder dalam bendalir (lifitng flow over a cylinder). Untuk kes ini, yang lebih tepat lagi adalah apabila cylinder itu berputar.
Teori
Setelah persamaan matematiknnya dipermudahkan, terbitnya suatu teorem disebut ‘Kutta-Joukowski Theorem’ dalam awal abad ke-20 yang lalu. Secara teori aerodinamiknya, ia menyatakan, daya angkat per unit span berkadar terus dengan kekuatan pusingan suatu objek tersebut. Dalam bahasa mudah, lagi kuat objek itu berpusing di udara (dalam kes kita bola tersebut), lagi kuat daya angkatnya. Bagaimana ianya berlaku? Ini adalah kerana geseran antara bendalir (udara) dan permukaan objek cenderung untuk mengheret bendalir berhampiran permukaan dalam arah yang sama dengan gerakan putaran. Apabila ada pertindihan halaju bendalir pada permukaan atas (arah putaran yang sama dengan arah bendalir yang bergerak), maka wujudlah pertambahan halaju. Dan disini, hukum Bernoulli menyebut, tekanan menjadi rendah apabila halaju bertambah. Akibatnya, perbezaan tekanan ini menghasilkan daya angkat. Menariknya apabila jurutera Jerman, Magnus (1852), mengaplikasikannya pada objek sfera dan disebut sebagai Magnus Effect.
Maka dengan ini, terjawab sudah bagaimana bola itu boleh melencong. Begitu juga sama kes permasalahan bola golf dan kriket yang kasar permukaannya. Ianya bagi mewujudkan ketidaksamaan simetri bendalir pada objek yang berputar dan menghasilkan daya aerodinamik yang serenjang ‘angular velocity vector’ suatu objek.
Wallahua’lam.
Rujukan:
J.L Meriam & L.G Kraige (2003). Engineering Mechanics Dynamics Fifth Edition, John Wiley & Sons. U.S.
John D Anderson, JR (2011). Fundamental of Aerodynamics Fifth Edition, McGraw-Hill. New York, U.S.
Video dan gambar diambil dari:
https://www.youtube.com/watch?v=lIDAXrjjXe8
http://helicopterforum.verticalreference.com/topic/17229-whats-the-deal-with-the-magnus-effect/
-hamba yang terhad pengetahuannya, HA-
Speak Your Mind