Kenapa Pembalap MotoGP Waktu Belok Posisinya Miring Banget Tapi Nggak Jatuh?

Pernah bingung kenapa motor MotoGP tidak jatuh walaupun miring saat belok? Berikut jawabannya dengan analisa Fisika yang mudah dimengerti.

Hei, di antara lo ada yang suka nonton MotoGP ? Pernah lihat Valentino Rossi, Dani Pedrosa, atau pembalap lain menikung?  Kalau lo perhatiin, motor mereka tuh selalu miring ketika menikung tajam. Dan kalau lo perhatiin bener-bener, semakin tajam tikungannya, maka semakin miring juga motornya. Sekarang coba lo pikirin jawaban dari dua pertanyaan ini:

  • Kenapa mereka bisa miring dan nggak jatuh?
  • Kalau di tikungan tajam tapi miringnya sedikit, emang apa akibatnya?

motoGP

Untuk jawab dua pertanyaan itu, kita coba analisis dikit deh dari segi Fisika.

Btw, sebelum kita analisis macem-macem, gue mau bikin aturan dalam baca blog ini. Aturannya gampang aja kok:

Setiap kali lo ketemu pertanyaan, coba lo pikirin dulu. Jangan buru-buru scroll down buat lihat jawabannya

Kalau lo udah setuju, okay… kita lanjut yah…

Pertama, kita gambar dulu motor yang lagi menikung dengan miring. Lihat gambarnya di bawah.

moto-gp2

Nah, sekarang pertanyaan pertama… Ada gaya apa aja yang bekerja pada motor? Coba gambar gaya-gaya itu!

Well, yang pasti ada gaya berat (W) lah ya, arahnya ke bawah. Untuk yang satu ini lo pasti bisa. Kalau ada gaya berat, pasti ada gaya normal (N) yang arahnya ke atas. Yang ini juga pasti bisa. Berikutnya ada satu gaya lagi, yaitu gaya … yang arahnya ke ….

”klik-di-sini-untuk-mencontek-isi-titik-titik-di-atas”

Gaya gesek yang arahnya ke kanan. Kenapa ke kanan coba?

 

Jadi konsepnya gini. 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. Lo bisa lihat itu di gambar di bawah ini:

mobil-di-tikungan

Terus, waktu kelas 10 lo udah pernah belajar kalau setiap gerak melingkar, pasti ada yang namanya percepatan sentripetal dong. Arahnya ke pusat lingkaran dan besarnya:

$$ a_s = \frac{v^2}{R} $$

Kalau ada percepatan sentripetal, berarti ada gaya sentripetal juga yang arahnya ke pusat lingkaran dan besarnya:

$$ F_s = m.a_s = m.\frac{v^2}{R} $$

Konsep percepatan dan gaya sentrifugal ini juga ada kok di zenius.net. Ada di kelas 10 dan di Fisika Persiapan SBMPTN.

Nah, pertanyaan lagi nih… pada gerak motor tadi, gaya apa yang bekerja sebagai gaya sentripetal ini?

”klik-di-sini-untuk-lihat-jawabannya”

Gaya Gesek! Itulah sebabnya gaya geseknya ke kanan. Karena gaya inilah yang membuat motor menikung ke kanan.

Okay… kita udah berhasil analisis semua gaya nih. Tapi, kita belum bisa jawab pertanyaan di awal, kenapa bisa nggak jatuh meskipun miring? Nah, untuk bagian ini, lo harus ngerti dua konsep:

  1. Konsep Gaya Sentrifugal
  2. Konsep Torsi

Gaya Sentrifugal

Gaya ini adalah salah satu contoh dari gaya fiktif, seperti gaya yang terjadi pada pengemudi ketika mobil dipercepat ke depan (lihat gambar di bawah).

driving-car-fKeterangan : Mobil mengalami percepatan (a) ke depan karena ada gaya (F)  yang mendorong mobil tersebut. Sedangkan pengemudi merasakan “dorongan” ke belakang. Seakan-akan ada gaya yang mendorong dia ke belakang. Gaya itu sebenernya gak ada, hanya gaya fiktif. Besar percepatan orang ke belakang = Besar percepatan mobil ke depan.
 

Gaya fiktif kadang perlu kita masukkan dalam perhitungan ketika pengamat berada pada sistem yang dipercepat. Untuk contoh di atas, pengamat berada di dalam mobil yang dipercepat.

Pada kasus MotoGP kita, gaya fiktifnya adalah gaya sentrifugal, yaitu gaya yang berlawanan arah dengan gaya sentripetal. Gaya ini sebenernya nggak ada. Tapi perlu kita masukkan dalam perhitungan karena motor seakan-akan terdorong keluar lintasan lingkaran ketika dia bergerak melingkar. Jadi, analisis gayanya menjadi begini:

moto-gp-opsi2

Konsep Torsi

Berikutnya, konsep torsi. Konsep torsi ini lo pelajarin di Fisika kelas 11 awal-awal semester 2 di bab dinamika rotasi. (Buat yang kelas 11, yeap… lo lagi belajar ini sekarang). Untuk pengertian dan definisi yang lebih tepat tentang torsi, lo tonton di sini. Intinya, supaya dia tidak berputar ke kanan atau ke kiri, maka jumlah torsi yang bekerja pada benda tersebut harus nol. Jadi agar suatu benda itu setimbang, selain $$ \Sigma F = 0 $$, harus berlaku juga $$ \Sigma \tau = 0 $$.

Nah, jumlah torsi ini bisa kita hitung. Ambil aja sumbu putar di 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:

persamaan-kemiringan-motor

Nah, sekarang jelas dong kalau gitu. Kenapa nggak jatuh meskipun miring? Jawabannya, karena hubungan antara sudut kemiringan motor, kecepatan motor, dan jari-jari lintasan membuat jumlah gayanya nol, dan torsinya nol juga. Kalau jumlah gaya dan torsinya nol, dia nggak akan terjatuh.

Dari rumus itu, juga kelihatan bahwa:

  • Semakin kencang laju motor, maka semakin besar sudut kemiringannya.
  • Semakin kecil jari-jarinya lintasannya (atau semakin tajam tikungannya), semakin besar juga sudut kemiringannya.
  • Pada tikungan yang tajam, jika sudut kemiringannya ingin tetap kecil, maka laju motornya harus dikurangi. Well, kalau di MotoGP sih, para pembalap itu nggak akan mau ambil opsi yang ini.

Btw, berapa sih sudut kemiringan MotoGP? Kalau menurut informasi di sini sih, sudutnya bisa mencapai 64o. Ini sudut yang besar banget, memungkinkan para pembalap untuk bisa melaju sekitar 150 km/jam pada tikungan berjari-jari 86m.

[Catatan Editor : Btw kalo lo kepikiran ada hal yang bikin lo penasaran dan pengen dibedah fenomenanya secara saintifik, lo request aja dengan cara comment di bawah artikel ini. Nanti gua pertimbangkan buat dibahas dan kita bikin blog-nya. Buat lo yang belum gabung jadi registered account di zenius.net, pastiin lo gabung sama kita dengan daftar Zenius di sini ]

Tertarik belajar dengan zenius.net? Kamu bisa pesan membership zenius.net di sini.