Kebanyakan besar anak yang bermain dengan bola sepak murah mungkin tidak menyadari bahwa mereka sedang bermain dengan ikosahedron terpotong Itulah yang paling mirip dengan bola sepak tradisional, dengan 20 panel heksagonal putih dan 12 panel pentagonal hitam, yang mirip dengan padatan Archimedes. Pola matematis itu juga terlihat pada bola Adidas Telstar, yang digunakan pada piala dunia tahun 1970 di Meksiko. Selain itu juga, pola hitam-putih pada bola membantu orang melihat laju bola pada televisi hitam-putih. Seiring berkembangnya zaman sampai sekarang, banyak orang yang sudah bisa menonton sepak bola yang sudah berteknologi canggih di gawai pintar dengan kualitas video yang tinggi. Dengan semua data biometrik pemain secara langsung yang tersedia, lapangan sintetis, pakaian bola yang terbuat dari bahan yang modern, dan dibantu dengan virtual realitas multi kamera sebagai wasit, mereka masih tetap harus memasukan bola ke dalam jaring gawang lawan jika mereka ingin menang.
Evolusi bola sepak pada piala dunia
Artikel ini dikhususkan untuk aerodinamika dari peralatan utama yang digunakan dalam acara olahraga paling popular di dunia, yaitu bola sepak. Bola sepak selalu diperkenalkan pada setiap kejuaraan piala dunia dengan negara tuan rumah yang memainkan peran penting dalam penamaan bola dan warna bola. Dalam artikel ini khusus fokus membahas Piala Dunia pria. Geometri bentuk bola dengan 32 panel digunakan oleh adidas sampai Piala Dunia 2002 di Korea Selatan dan jepang. Bola sepak Adidas bernama teamgeist diciptakan dengan bantuan desain komputer dan metode manufaktur, bola 14 panel yang digunakan di Jerman untuk Piala Dunia 2006. Selain memiliki panel yang lebih sedikit, teamgeist adalah bola Piala Dunia pertama dengan panel yang diikat secara termal, yang dapat menahan udara keluar dari bagian dalam bola yang mana lebih efektif daripada menggunakan jahitan. Bola sepak Jabulani dengan delapan panelnya yang diperkenalkan Adidas untuk Piala Dunia 2010 di Afrika Selatan membutuhkan panel yang bertekstur agar mencegah bola sepak terlalu halus.
Permukaan yang kasar dan aerodinamika
Mengapa kehalusan permukaan bola penting? Ternyata jika bola sepak terlalu halus atau terlalu kasar, sifat aerodinamis bola tersebut akan membuat bola tidak bagus untuk permainan pertandingan. Kisaran kecepatan bola untuk tendangan sudut mendekati apa yang disebut dengan “krisis gaya hambat”. Aliran udara di sekitar bola sepak yang bergerak lambat melambatkan bola sekitar setengah putaran bola. Perlambatan umumnya cukup halus dan teratur yang mana sering disebut dengan aliran udara laminar Untuk kecepatan di atas Krisis gaya hambat. Aliran udara di sekitar bola yang bergerak cepat membuat bola melambat lebih jauh untuk kedepan, dan perlambatan yang bergolak dan tidak beraturan seperti itu disebut aliran udara turbulen. Untuk kecepatan tertentu, bola dengan aliran udara laminar mengalami hambatan udara yang lebih besar dibandingkan dengan bola dengan aliran udara turbulen. Juga, mungkin secara kontra intuitif, bola dengan permukaan kasar mengalami gaya hambatan pada kecepatan yang lebih rendah dibandingkan dengan bola yang sama dengan permukaan halus. Artinya, bola sepak yang ditendang terlalu keras akan melambat terlalu cepat karena terlalu banyak hambatan udara.
Terlepas dari penambahan tekstur pada panel, bola sepak Jabulani mengalami krisis gaya hambatan pada kecepatan yang terlalu tinggi,yang berarti hambatan udara pada bola terasa terlalu berat pada tendangan sudut dan tendangan bebas. Ini adalah penyebab dari kontroversi serius, dimana banyak mendapatkan masukan maupun umpan balik dari berbagai pemain profesional yang dikumpulkan oleh mantan pemain Liverpool Craig Johnson yang Ia kirim ke FIFA. Masukan dan umpan balik dari para pemain menggambarkan kegagalan bola dan meminta untuk dibuang oleh FIFA.
Adidas dan produsen bola lainnya harus memastikan bahwa bola baru yang mereka buat memiliki sifat aerodinamis yang sangat mirip dengan bola yang sudah biasa dimainkan oleh para pemain. Hal terakhir yang diinginkan oleh para pemain, penggemar, dan produsen peralatan olahraga adalah untuk sebuah peralatan penting harus berfungsi dengan baik dengan cara yang tidak biasa di panggung terbesar dunia, Piala Dunia.
Tidak ada lagi kesalahan Jabulani!!
Saat Adidas meluncurkan bola sepak resmi untuk pertandingan Piala Dunia 2014 di Brazil, bernama Brazuca, perusahaan tersebut telah memperbaiki kesalahan lamanya yang ditemukan pada bola Jabulani. Brazuca hanya memiliki enam panel, lebih sedikit dari Jabulani, namun tekstur permukaan Brazuca lebih kasar dari Jabulani, dan total Panjang jahitan Brazuca 68% lebih Panjang dari Jabulani. Oleh karena itu, jumlah panel Brazuca yang berkurang diimbangin dengan panel yang lebih kasar dan Panjang jahitan yang lebih panjang. Permukaannya cukup kasar sehingga sidat aerodinamisnya Kembali seperti yang biasa digunakan oleh pemain.
Telstar 18, bola sepak Adidas yang digunakan pada Piala Dunia 2018 di Rusia, memiliki enam panel, sama seperti Brazuca. Pada tahun 2018, seseorang mungkin harus memerlukan Pendidikan topologi untuk memahami cara membuat bola sepak enam panel yang mana merupakan pemikiran yang bagus untuk sebuah bola! Seseorang dapat dengan mudah mengetahui Ketika merasakan panel Brazuca dan Telstar 18 bahwa panel bola sebelumnya lebih kasar daripada panel bola yang terakhir. Untuk mengatasi kemungkinan kurangnya kekasaran secara keseluruhan, Telstar 18 memiliki total panjang jahitan 30% lebih panjang dari Brazuca. Dan sama seperti Brazuca, property aerodinamis untuk Telstar 18 selaras dengan ekspektasi pemain.
Bola Sepak untuk Piala Dunia Qatar 2022 mendatang
Alih-alih bertahan dengan enam panel, atau bahkan mencoba mengurangi panel, Adidas menciptakan bola dengan 20 panel, yang bernama Al Rihla, yang untuk digunakan di Piala Dunia 2022 di Qatar. Suhu musim panas yang tinggi memaksa panitia penyelenggara untuk menetapkan tanggal Piala Dunia menjadi pertengahan November hingga pertengahan Desember. Stadion beratap terbuka yang mampu membuat pemain dan penggemar tetap sejuk dengan AC hanyalah salah satu bagian dari teknologi yang dipamerkan pada Piala Dunia yang baru. Di antara banyak fitur bola baru, tekstur panel mencakup bentuk persegi dan oval yang di deboss. Delapan dari 20 panel berbentuk segitiga dengan pesan sosial dalam berbagai bahasa. 12 panel yang lebih besar berbentuk seperti kerucut es krim. Meskipun memiliki 14 panel lebih banyak dari Brazuca, total panjang jahitan Al Rihla hanya 6% lebih panjang dari Brazuca. Tapi total panjang jahitan Al Rihla hampir 19% lebih pendek dari Telstar 18. Apa yang membuat permukaan Al Rihla kasar seperti permukaan Telstar 18 adalah karena jahitannya. Sekitar 2,5 mm lebih lebar dan 0,5 mm lebih dalam dibandingkan dengan Telstar 18, lapisan Al Rihla memberikan kekasaran permukaan tambahan.
Saya dan kolega di Universitas Tsukuba di Jepang telah menguji Al Rihla di alat pengujian terowongan angin (lihat gambar di bawah). Pengujian terowongan angin dan analisis lintasan telah menunjukkan bahwa daya hambatan Al Rihla tepat di tempat yang seharusnya dan karakteristik lajunya harus serupa dengan bola sepak yang digunakan di Piala Dunia sebelumnya.
Anda juga bisa bekerja di bidang ilmu olahraga
Masih banyak lagi ilmu fisika untuk dijelajahi dengan bola sepak Piala Dunia! Keterbatasan ruang mencegah bola berputar dan melengkung di udara, interaksi bola dengan sepatu bot, sundulan, dan sebagainya. Bagi para pembaca yang merupakan pelajar, pertimbangkan untuk bekerja dengan diri saya sendiri di Universitas Lynchburg dalam penelitian fisika olahraga yang menarik.
