FENOMENA FISIKA PADA MOTOGP

ARTIKEL FISIKA SEHARI-HARI

FENOMENA FISIKA PADA MOTOGP

Oleh:

Amar Amrullah

16726251020

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2018

APA ITU MOTOGP?

Balapan Grand Prix sepeda motor atau yang lebih dikenal dengan MotoGP sudah digelar sejak tahun 1949, artinya sudah lebih dari 60 tahun lamanya kejuaraan tertinggi balap motor di dunia ini berlangsung. Grand Prix Sepeda Motor (MotoGP) mengacu pada kelas puncak dari balap motor, saat ini terbagi dalam tiga kelas mesin yang berbeda: Moto3, Moto2 dan MotoGP. Motor-motor yang digunakan di MotoGP adalah motor yang dibuat khusus untuk balapan dan tidak dijual untuk umum. Kejuaraan dunia untuk balap motor pertama kali diselenggarakan oleh Fédération Internationale de Motocyclisme (FIM), pada tahun 1949. Pada saat itu secara tradisional telah diselenggarakan beberapa balapan di tiap event untuk berbagai kelas motor, berdasarkan kapasitas mesin, dan kelas untuk sidecars (motor bersespan). Kelas-kelas yang ada saat itu adalah 50 cc, 125 cc, 250 cc, 350 cc, dan 500 cc untuk motor single seater, serta 350 cc dan 500 cc untuk motor sidecars. Kesuksesan Balap MotoGP tidak terlepas dari organisasi-organisasi yang terlibat di dalamnya. Beberapa organisasi yang tergabung dalam komisi Grand Prix antara lain FIM, Dorna, IRTA, dan MSMA.

Sumber: Google.com

Gambar 1. MotoGP

Setiap peraturan mengenai tiap-tiap kelas balapan dibentuk oleh FIM sebagai organisasi yang berwenang melakukannya. FIM membentuk dan mengeluarkan peraturan-peraturan baru yang dipandang sesuai dengan perkembangan balapan. Pada permulaan era baru MotoGP pada tahun 2002, motor bermesin 2 tak 500 cc dan 4 tak 990 cc dibolehkan untuk digunakan dalam balapan. Kedahsyatan tenaga dari motor bermesin 4 tak yang mengungguli motor bermesin 2 tak menyingkirkan seluruh mesin 2 tak dari persaingan, dan musim-musim balap selanjutnya tidak ada lagi motor 2 tak yang digunakan. Motor-motor untuk kelas MotoGP dibolehkan menggunakan mesin dengan jumlah silinder antara tiga sampai enam silinder, dan terdapat variasi dalam pembatasan berat tergantung jumlah silinder yang digunakan. Ini disebabkan sebuah mesin dengan silinder yang lebih banyak, tenaga yang dihasilkan juga lebih besar, dan batasan berat meningkat.

MENGAPA PEMILIHAN BAN MOTOR PENTING PADA SAAT BALAPAN MOTOGP?

Menjadi juara di kelas utama MotoGP adalah impian setiap pembalap yang ikut di ajang ini. Total sudah ada 16 pembalap yang pernah mencicipi manisnya juara dan ada 8 pabrikan yang mengirimkan motornya menjadi champions. dari total 16 pembalap menjadi juara dunia MotoGP hanya ada 5 yang mampu menjadi juara dengan dua pabrikan berbeda. Salah satu hal penting yang menentukan saat balapan adalah pemilihan ban motor. Pemilihan ban sangat erat kaitannya dengan gaya gesekan antara ban dengan aspal jalan. Pemilihan ban dalam Fisika berkaitan dengan gaya gesek yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya kekasaran permukaan benda yang bersentuhan dan berat bendanya. Oleh karena itu balapan motoGP ketika cuaca panas dengan saat hujan akan berbeda dalam pemilihan ban. Rumor tentang pembatasan berat badan pembalap juga ada benarnya secara fisika, karena berpengaruh juga pada gaya gesekan. Makin besar berat pembalap maka gesekan antara motor dengan jalan makin besar.

Sumber: Google.com

Gambar 2. Ban MotoGP

Fungsi utama ban adalah meneruskan power dari mesin menjadi gerakan translasi (gerakan lurus) dengan memanfaatkan gesekan pada permukaan jalan, meneruskan daya pengeraman dan kontrol kemudi. Semua fungsi tersebut sangat dipengaruhi oleh pattern atau kembangan ban. Agar power mesin dapat diteruskan secara maksimal, maka traksi atau daya cengkram harus kuat. Traksi ban sangat dipengaruhi oleh pattern  ban. Proses perpindahan daya tersebut sangat dipengaruhi oleh gaya gesek antara ban dan permukaan jalan.

Gaya gesek bisa dikategorikan menjadi gaya gesek statis dan kinetis. Gaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya. Seperti contoh, gesekan statis dapat mencegah benda meluncur ke bawah pada bidang miring.

Gaya gesek kinetis terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling bergesekan. Koefisien gesek kinetis umumnya dinotasikan dengan μk dan pada umumnya selalu lebih kecil dari gaya gesek statis untuk material yang sama. Gaya gesek ini yang sangat mempengaruhi perfoma ban.

Pada MotoGP terdapat 3 tipe ban, yaitu: tipe kering, intermediate dan basah.

1.      Ban Kering (Slick)

Ban ini  cocok digunakan saat lintasan kering. Dengan permukaan yang gundul (halus), traksi akan maksimal karena permukaan kontak antara ban dan permukaan jalan maksimal. Top speed akan tercapai pada saat menggunakan ban tipe ini. Ban ini berkerja optimal pada suhu sekitar 100°C.

Sumber: Google.com

Gambar 3. Ban Kering (Slick)

Walaupun tidak menggunakan alur pada permukaannya, otomatis bagian ban yang menempel pada jalan lebih banyak dari pada ban yang mempunyai alur, dan dengan begitu traksi atau cengkraman ban akan lebih besar dan itu benyebabkan motor tidak mudah tergelincir. Pihak MotoGP juga sudah memperhitungkan dengan menghilangkan alur pada ban dapat meningkatkan handling dan pengereman, sehingga sangat cocok untuk balapan.

2.      Ban Basah (Rain)

Sesuai namanya, ban ini digunakan ketika lintasan basah atau saat hujan. Ban ini mempunyai alur yang berfungsi memecah permukaan air. Tanpa alur tersebut, motor akan mudah tergelincir akibat aquplanining.

 

Sumber: Google.com

Gambar 4. Ban Basah (Rain)

Aquaplaning atau hydroplaning adalah terbentuknya lapisan air di antara ban dan permukaan jalan, sehingga ban tergelincir.  Ban ini berkerja optimal pada suhu sekitar 50°C

3.      Ban Intermediate

Ban tipe ini mirip dengan ban slick  tapi menggunakan alur. Ban ini biasanya digunakan pada saat lintasan basah tetapi sudah tidak hujan.

Sumber: Google.com

Gambar 5. Ban Intermediate

Selain berdasarkan alur ban, pada MotoGP juga ada ban hard (keras), medium (menengah)dan soft (lembut). Bahan yang keras mempunyai ketahanan yang lebih tinggi (tidak cepat aus) dari pada bahan yang lembut/kenyal. Tetapi bahan yang lembut mempunyai traksi yang lebih baik dari pada bahan yang keras. Kekasaran permukaan jalan biasanya menjadi pertimbangan dalam memilih ban hard, medium atau soft.

MENGAPA POSISI DUDUK PEMBALAP MOTOGP MEMBUNGKUK?

Pembalap MotoGP selalu membungkuk selama balapan berlangsung. Tujuan pembalap membungkuk secara Fisika adalah memperkecil permukaan badan yang diterpa angin yang timbul karena laju motor, sehingga tekanan badan untuk membelah angin makin besar dan laju gerak motor lebih kencang.

Sumber: Google.com

Gambar 6. Posisi Duduk Pembalap motoGP

Hal tersebut sesuai dengan konsep tekanan. Tekanan dalam fisika didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang persatuan luas bidang tersebut. Secara matematis tekanan dirumuskan dengan persamaan berikut.

P = F/A

Keterangan:

P = tekanan yang dihasilkan ( Newton/ meter² )

F = gaya dorong motor dan badan ( Newton )

A = luas nidang tekan motor dan badan (meter² )

Harapan pembalap dengan posisi badannya yang membungkuk yaitu agar hambatan yang ditimbulkan badan terhadap laju motor semakin kecil.

MENGAPA BODY MOTOGP DIBUAT RAMPING?

Desain motor sport seperti motoGP merupakan salah satu motor impian semua pria. Dibalik desian yang keren dan gagah, ternyata desain body motoGP telah diperhitungkan untuk balapan. Seperti halnya posisi duduk, pembuatan body motor yang ramping bertujuan untuk memperkecil permukaan motor yang diterpa angin yang timbul karena laju motor, sehingga tekanan motor untuk membelah angin makin besar dan motor dapat bergerak lebih kencang.

MENGAPA TERJADI WHEELIE KETIKA BALAPAN MOTOGP?

Wheelie merupakan peristiwa terangkatnya ban depan motor pembalap ketika motor mereka berkecepatan tinggi. Biasanya wheelie terjadi pada lintasan lurus setelah belokan, hal ini dikarenakan pembalap mencoba memacu motornya dengan kecepatan penuh. Hukum Bernouli menyebutkan bahwa Tekanan (P) pada suatu titik yang dialiri fluida berbanding terbalik dengan kecepatan (V) fluida mengalir.

Sumber: Google.com

Gambar 7. Peristiwa Wheelie

Jika kecepatan besar maka tekanan fluida mengecil begitu sebaliknya. Saat kendaraan dipacu dengan kecepatan tinggi maka secara otomatis laju udara yang melewati permukaan atas kendaraan juga cepat akibatnya sesuai hukum bernoulli maka tekanan di atas kendaraan akan berkurang dan membuat gaya angkat keatas.

APA FUNGSI PENGGUNAAN WINGLET PADA MOTOGP?

Winglet merupakan  sayap kecil yang dipasang dibagian depan motoGP. Winglet dikatakan dapat meningkatkan nilai aerodinamis tungangan para pembalap. Fungsi dari winglet ini diharapkan dapat membantu downforce (gaya tekan ke bawah) saat akselerasi agar ban depan tidak terangkat pada saat kecepatan tinggi (wheelie).

Sumber: Google.com

Gambar 8. Winglet pada MotoGP

Gaya tekan kebawah diperlukan saat balapan karena pada motoGP mesin yang digunakan memiliki tenaga yang luar biasa sehingga saat akselerasi bisa menyebabkan ban depan terangkat (wheelie), walaupun hanya sedikit hal tersebut menyebabkan akselerasi kurang maksimal. Masalah tersebut biasanya terjadi saat para pembalap keluar dari tikungan, pada saat tersebut membutuhkan power mesin yang besar agar dapat lebih cepat melaju, dengan adanya winglet tersebut mengurangi efek ban depan yang terangkat atau istilah teknisnya anti-wheelie dan motor lebih cepat berakselerasi tanpa mengurangi tenaga motor.

Selain membantu gaya tekan ke bawah, winglet juga membantu mendinginkanmesin. Sebenarnya fungsi yang ini tidak begitu berarti dikarenakan sistem pendingin pada motor Motogp sudah bisa dibilang cukup baik, namun walaupun demikian bisa sedikit membantu mendinginkan mesin dalam ajang balap Motogp yang ukup ketat dimana hal sekecil apapun sangat berarti.

MENGAPA PEMBALAPMOTOGP  MELAKUKAN LATE BRAKING?

Late Braking yaitu mengangkat dan menjulurkan satu kaki ketika hendak menikung. Hal ini pertama dilakukan oleh Valentino Rossi pada Tahun 2006.

Saat bergerak dan jalan melengkung motor menempuh gerak melingkar. Ketika bergerak melingkar benda merasakan gaya ke luar yang dikenal dengan gaya sentrifugal. Gaya ini akan menjungkalkan motor. Agar motor tidak terjungkal maka pengendara harus menghasilkan reaksi penyeimbang. Caranya adalah memiringkan motor. 

Sumber: Google.com

Gambar 9. Peristiwa Late Braking

Motor terjungkal artinya ada rotasi terhadap titik kontak ban dengan jalan ke arah luar. Gaya sentrifugal menghasilkan torka yang cenderung merotasi motor ke arah luar. Dengan memiringkan motor ke dalam maka gaya berat menghasilkan torka yang melawan torka gaya sentrifugal. Jika dua torka tersebut saling meniadakan (sama besar) maka motor stabil: tidak terjungkal (rotasi keluar) maupun tidak terjerembab ke tanah (rotasi ke dalam). Jadi juluran kaki menghasilkan torka yang merotasi ke arah kiri yang melawan torka yang dihasilkan  gaya sentrifugal yang merotasi ke arah kanan.

MENGAPA PEMBALAP MOTOGP TIDAK JATUH WALAUPUN SANGAT MIRING SAAT MENIKUNG?

Motor yang dikendarai oleh pembelap motoGP memiliki beberapa gaya yang berkerja pada motor tersebut, diantaranya gaya berat (W) yang arahnya ke bawah, gaya normal (N) yang arahnya ke atas, dan gaya gesek.

Sumber: Google.com

Gambar 10. Balapan MotoGP pada Tikungan                     

Setiap tikungan itu bisa dianggap sebagai gerak melingkar. Untuk tikungan yang tajam, jari-jari lingkarannya kecil. Sementara untuk tikungan yang nggak tajam, jari-jari lingkarannya besar.

Sumber: Google.com

Gambar 11. Pengaruh Ketajaman Tingkungan terhadap Jari-jari

Pada gerak melingkar, terjadi percepatan sentripetal yang arahnya ke pusat lingkaran dan besarnya adalah:

a_s =

Keterangan:

a_s = Gaya sentripetal (ms^-2)

v = kecepatan linier (m/s)

R = jari-jari (m)

Ketika terjadi percepatan sentripetal maka ada gaya sentripetal yang arahnya ke pusat lingkaran dan besarnya adalah:

F_s= m. a_s = m.

Keterangan:

m = massa (kg)

as = Gaya sentripetal (ms^-2)

v = kecepatan linier (m/s)

R = jari-jari (m)

Pada balapan motoGP juga terjadi gaya sentrifugal, yaitu gaya yang berlawanan arah dengan gaya sentripetal. Hal ini menyebabkan motor seakan-akan terdorong keluar lintasan lingkaran ketika dia bergerak melingkar. Sehingga analisi gayanya menjadi seperti ini:

Sumber: Google.com

Gambar 12. Analaisis Gaya pada motoGP

Pembalap MotoGP akan berusaha menyeimbangan motornya ketika menikung supaya tidak jatuh. Konsep torsi juga berlaku pada saat pembalap melintasi tikungan tajam. Torsi sama dengan gaya pada gerak translasi. Torsi menunjukkan kemampuan sebuah gaya untuk membuat benda melakukan gerak rotasi.

τ  = F. l

Keterangan :

τ  = torsi / momen gaya (N.m)

F = gaya (Newton)

l = panjang lengan (m)

supaya pembalap tidak berputar ke kanan atau ke kiri, maka jumlah torsi yang bekerja pada benda tersebut harus nol. Jadi agar suatu benda itu setimbang, selain ∑F=0, harus berlaku juga ∑τ =0 . Jumlah torsi ini bisa dihitung. Misal ambil sumbu putar pada roda, sehingga gaya gesek dan gaya normal menghasilkan torsi yang nol (karena gaya tersebut melalui sumbu putar). Berarti, jumlah torsi yang bekerja pada motor bisa dihitung menjadi:

∑τ = τ₁ + τ₂

       0 = F_s. L. cos θ – W. L. sin θ

    W. L. sin θ = F_s. L. cos θ

m. g. L. sin θ = m. . L. cos θ

tan θ =

Jadi hubungan antara sudut kemiringan motor, kecepatan motor, dan jari-jari lintasan membuat jumlah gayanya nol, dan torsinya juga  nol. Sehingga jika jumlah gaya dan torsinya nol, maka pembalap tidak akan terjatuh.

Sudut kemiringan MotoGP bisa mencapai 64^o dimana memungkinkan para pembalap untuk bisa melaju sekitar 150 km/jam pada tikungan berjari-jari 86 m.

Sumber: Google.com

Gambar 13. Perbandingan Sudut Kemiringan

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, Mikrajuddin. 2007. Fisika Dasar 1 Edisi Revisi. Bandung: ITB.

Giancoli, D. C. 2001. Fisika Universitas. Jakarta :Erlangga

Google.com

Motogp.com

Tipler, P. A. 2001. Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga

Wikipedia.com

Zenius.net