Wahana Permainan Vs Konsep Fisika. Mau Tau?

Konsep Fisika dalam Wahana Permainan

Yuuuk mulai main-main dengan fisika…

Kita mulai dengan penerapan konsep fisika dalam berbagai wahana permainan. Ternyata banyak sekali wahana permainan yang cara bermainnya menggunakan konsep fisika loh. Mau tau apa aja?

Inilah beberapa permainannya:

1.    1.  kora-kora 

sudah pernah naik kora-kora belum guys?

Wahana perahu ayun Kora-kora adalah tongkang bergaya Korea yang bergerak maju mundur dan berayun-ayun tinggi serta menimbulkan sensasi yang mendebarkan.

Prinsip wahana ini hampir sama seperti menaiki ayunan. Hanya saja, ayunan Kora-kora ini bisa mencapai sudut simpangan lebih dari sembilan puluh derajat (90⁰). Pada prinsipnya gerakan wahana Kora-kora adalah gerak berayun Pendulum.

Pada awalnya Kora-kora diayunkan ke atas yang dibantu oleh putaran ban yang bergesekan dengan alas perahu. Kecepatan putaran ban dikontrol secara elektronik. Kemudian perahu dibebaskan meluncur turun yang diakibatkan oleh gaya gravitasi. Tinggi simpangan Kora-kora bisa diatur dengan pengaturan putaran ban. Gerakan naik dan turun perahu ini berulang selama dua hingga empat menit. Untuk wahana Kora-kora, simpangan maksimum dibatasi sekitar sudut 90⁰.

Meskipun Kora-kora tidak melintasi satu lingkaran penuh, tetapi penumpang seolah-olah mengalami gerak satu lingkaran penuh. Hal itu dikarenakan Kora-kora berayun maju mundur pada linatasan melengkung setengah lingkaran. Gerakan ayunan ini menimbulkan sensasi perasaan yang diakibatkan harga g rendah atau ketinggian maksimum dan harga g tinggi atau ketinggian minimum kepada penumpang.

Karna teori yang mendasari permainan Kora-kora adalah teori Pendulum, maka besaran-besaran fisika yang terlibat adalah:

a) Massa (m)

b) Gaya Gravitasi (Fg)

c) Panjang Penggantung (L)

d) Periode (T)

e) Simpangan Sudut (θ)

f) Energi Kinetik (Ek)

g) Energi Potensial (Ep)

2.      2. Yoyo

yoyo merupakan permainan yang bisa dibilang sudah kuno, tapi tahukah kamu dalam permainan yang sederhana ini menerapkan konsep fisika?

Ketika bermain yoyo, kita sebenarnya sedang memperagakan atraksi fisika. Cerita prinsip fisika pada yoyo pertama adalah dengan menggulung tali pada poros yoyo dan meletakkan di genggaman tangan kita. Cakram yoyo yang masih kita genggam itu mempunyai energi potensial karena dua hal. Pertama, karena ketinggiannya (posisinya) dan kedua, karena gulungan tali pada porosnya.

Ketika kita melepaskan cakram yoyo, gaya gravitasi akan menarik pusat massanya sehingga cakram tersebut jatuh. Akibat gulungan tali, cakram yoyo akan jatuh sambil berputar. Saat cakram yoyo mulai jatuh, energi potensialnya diubah menjadi energi kinetik. Energi kinetik cakram yoyo akan bertambah seiring dengan waktu dan akan mencapai nilai tertinggi saat tali sudah sepenuhnya terurai.

Selain energi kinetik, cakram yoyo akan berputar terus. Mengapa begitu? Karena tali yoyo sengaja hanya dikalungkan melingkari poros. Sekadar cerita, sebelum cara mengikat ini dikenalkan oleh bangsa Filipina, tali yoyo diikatkan kuat-kuat dengan simpul mati pada poros. Akibatnya, cakram yoyo langsung kembali begitu tali sepenuhnya terurai. Bermain dengan cara ini kurang asyik. Berbeda jika tali yoyo hanya dikalungkan, cakram akan terus berputar hingga gesekan antara tali dan poros membuatnya berhenti.

Bagaimana agar cakram yoyo kembali ke tangan kita? Mudah saja. Beri saja sedikit entakan saat cakram yoyo masih berputar di ujung tali. Entakan itu akan membuat gesekan antara tali dan poros yoyo berhenti berputar untuk beberapa saat. Meskipun berhenti berputar, momentum sudut yang dipunyai cakram tidak akan hilang. Hal ini mengikuti prinsip hukum kekekalan momentum sudut. Momentum sudut itu oleh cakram digunakan untuk mendaki punggung tali. Akibatnya, tali akan tergulung dan yoyo kembali ke genggaman tangan kita. Peristiwa kembalinya yoyo ini merupakan kebalikan dari peristiwa jatuhnya yoyo, di mana energi kinetik cakram diubah menjadi energi potensial.

Gesekan akan membuat cakram yoyo berhenti sebelum sampai ke tangan kita. Nah, kita mesti membantu cakram dengan memberinya sedikit tarikan ke atas. Tarikan tersebut memberi cakram energi kinetik tambahan untuk mengganti energi kinetik yang hilang akibat gesekan.

3.      3. Gasing

Dalam permainan tradisional ini ternyata juga menerapkan konsep fisika saat memainkannya.

Cara memainkan gasing adalah dengan memutarnya dengan alat bantu putar yang telah disediakan secara khusus untuk gasing itu sendiri. Saat bermain, kita hanya cukup menarik alat bantu putar dari gasing tersebut dan membiarkan gasing itu berputar sesuai arah jalannya.

            Tak disangka, dalam permainan gasing ini, diterapkan pula beberapa prinsip fisika dalam proses bermainnya, bahkan setiap putarannya. Betapa bergunanya fisika pada alat mainan yang cukup populer ini.

            Beberapa prinsip yang digunakan, diantaranya adalah:

-         Gerak  melingkar.

-         Gerak rotasi.

-         Gaya gesek.

-         Hubungan roda-roda seporos

4.     4  Roller coaster

Gerak melingkar dapat terjadi pada roller coaster yang sedang bergerak. Bagaimana roller coaster dapat tetap berada pada lintasannya? Hal tersebut karena adanya gaya sentripetal. Gaya sentripetal adalah gaya yang “berusaha” menarik objek mengarah ke titik pusat (sumbu). Ketika roller coaster bergerak melalui lintasan memutar, gaya sentripental “mempertahankan” roller coaster agar tetap bergerak memutar. bagaimana roller coaster dapat bergerak sedangkan permainan tersebut tidak mempunyai mesin? Karena adanya energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial, Ep, yakni energi yang “dikandung” roller coaster dikarenakan oleh posisinya, bernilai maksimum di posisi puncak lintasan. Energi potensial bernilai nol di posisi “lembah” (posisi terendah) lintasan. Energi potensial diubah menjadi energi kinetik, ketika roller coaster bergerak menurun. Energi kinetik, Ek, yakni energi yang dihasilkan oleh roller coaster karena geraknya (dalam hal ini kecepatan), bernilai nol di posisi puncak lintasan. Energi kinetik bernilai maksimum di posisi “lembah’ (posisi terendah) lintasan. Energi kinetik diubah menjadi energi potensial, ketika roller coaster bergerak menaik. Gerak roller coaster mengalami percepatan, yakni perubahan kecepatan terhadap waktu yakni kecepatan bertambah terhadap waktu, ketika bergerak menurun. Roller coaster mengalami perlambatan (percepatan negatif) yakni kecepatan berkurang terhadap waktu ketika bergerak menaik. Perubahan kecepatan juga terjadi saat roller coaster berubah arah.

5.      5. Tong setan

                                       

Masih tentang gerak melingkar. Permainan tong setan ini prinsip kerjanya menggunakan gerak melingkar. Mengapa ketika sepeda motor berputar-putar di atas lintasan tidak jatuh? Hal tersebut dikarenakan sepeda motor ketika melewati lintasan yang berbentuk lintasan, tekanan lintasan terhadap ban sepedanya menyebabkan timbulnya gaya sentripetaal yang menariknya mengelilingi lintasan  yang melingkar tersebut. Ketika sepeda motor berada di bagian atas lintasan, gravitasi bumi menariknya ke bawah. Namun kecenderungannya untuk bergerak mengikuti garis lurus (yang disebut gaya sentrifugal) membuat sepedanya tertekan ke luar menimpa lintasan. Untuk menempuh lintasan putar dengan aman sepeda harus mempunyai kecepatan tinggi. Sehingga sepeda motor tersebut ketika berada di atas lintasan tidak jatuh.