Hello mtb-rockers,
Gaya Bersepeda yang Paling Efisien

Bersepeda merupakan metode paling efisien dalam penggunaan kalori. Dan akan
lebih efisien lagi jika menggunakan berbagai konsep fisika.

Belanda yang tanahnya datar, sepeda merupakan transportasi yang baik dan
menyehatkan. Di Cina yang penduduknya lebih dari 1 miliar orang, sepeda
merupakan alat transportasi yang dapat menghemat penggunaan bahan bakar.
Bayangkan, apa yang terjadi dengan persediaan bahan bakar kita kalau setengah
penduduk Cina menggunakan mobil?

Di banyak tempat, sepeda memang bukan transportasi utama, tetapi kendaraan yang
dibuat pertama kali oleh Krikpatrick Macmillan tahun 1839 ini, sering
digunakan untuk berolahraga. Efisiensinya membakar kalori memang paling efisien,
termasuk jika dibandingkan dengan berjalan kaki (gambar 1). Olahraga bersepeda
dapat dilakukan secara lebih efisien dengan menggunakan berbagai konsep fisika.

Dalam olahraga bersepeda, kita akan mengalami empat gaya utama: gaya angin,
gaya hambat udara, gaya gesekan, dan gaya gravitasi. Fred Rompelberg dari
Belanda berhasil mengefisienkan usaha dari gaya-gaya ini sehingga ia berhasil
memecahkan rekor dunia untuk kecepatan tertinggi dengan 268,83 km/jam pada
tanggal 3 Oktober 1995.

Gaya angin

Dalam bersepeda, angin yang berembus berlawanan arah dengan arah gerak si
pengendara
sepeda merupakan penghambat yang sangat menjengkelkan. Energi si pengendara
akan terkuras banyak untuk melawan hambatan angin ini. Bayangkan, untuk
mempertahankan kecepatan 15 km/jam di tengah angin yang bertiup dengan
kecepatan 10 km/jam saja kita akan kehilangan sekitar 800 kalori setiap
menitnya.
Tetapi angin juga bisa menjadi faktor yang mempercepat gerakan sepeda jika arah
tiupan angin searah dengan arah maju sepeda.

Gaya hambat udara (drag force)

Di samping angin yang bertiup kencang, udara sendiri dapat menjadi penghambat
bagi si pengendara sepeda. Tubuh manusia yang duduk tegak di atas sepeda
merupakan
bentuk yang sangat tidak aerodinamik karena mengacaukan aliran udara sehingga
memaksakan terbentuknya dua daerah dengan tekanan yang berbeda.

Daerah di belakang tubuh pengendara sepeda bertekanan rendah, sementara daerah
di depan tubuh bertekanan tinggi. Perbedaan tekanan ini mengakibatkan tubuh
pengendara terdorong ke arah belakang. Semakin cepat sepeda bergerak, semakin
besar gaya dorong ini. Ini mencegah si pengendara untuk mengayuh sepeda
secepat-cepatnya.

Besarnya drag force ini sebenarnya dapat diminimalisasi dengan mengaplikasikan
bentuk yang paling aerodinamik, yaitu bentuk yang streamline (ramping) yang
dapat menembus udara dengan lebih mulus. Ini dilakukan dengan membungkukkan
badan. Dalam suatu lomba bersepeda, para atlet bukan saja beradu kekuatan untuk
menjadi yang tercepat, tetapi justru beradu teknik untuk memaksimalkan efisiensi
aerodinamik yang dapat dicapai (gambar 2).

Selain penempatan posisi tubuh yang baik, desain roda dan kerangka sepeda yang
tepat juga dapat mengurangi tahanan udara. Kerangka sepeda yang berbentuk bulat
digantikan oleh rancangan bentuk yang oval, sementara bentuk roda yang bergerigi
digantikan oleh bentuk cakram (disc) yang dapat memperkecil turbulensi
(gejolak udara) dan drag force saat berputar (gambar 3).

Cara lain untuk memperkecil drag force adalah dengan melakukan teknik drafting,
yaitu bersepeda beriringan sambil memanfaatkan pusaran-pusaran udara (arus eddy)
yang tercipta tepat di belakang pengendara terdepan untuk menarik pengendara
berikutnya sehingga energi yang dibutuhkan menjadi lebih kecil (mirip dengan
gerakan migrasi angsa yang membentuk huruf V).

Semakin kecil jarak antara pengendara terdepan dengan pengendara berikutnya,
semakin efisien penggunaan energi oleh kedua pengendara. Pengendara terdepan
dibantu oleh penggunaan arus eddy oleh pengendara berikutnya walaupun total
energi yang dikeluarkan tetap lebih besar dari energi yang dikeluarkan
pengendara
yang berada tepat di belakangnya.

Formasi bersepeda yang membentuk grup semacam ini dikenal sebagai formasi
peloton
dan echelon (formasi menyamping ke kiri maupun kanan). Para pengendara yang
membentuk formasi semacam ini dapat menghemat energi sampai 40 persen.
Pengendara
sepeda profesional bahkan melakukan drafting pada jarak beberapa cm saja
untuk menghemat energi (gambar 4).

Gaya gesekan

Dalam bersepeda, kita akan mengalami beberapa macam gaya gesekan: gaya gesekan
antara permukaan kulit dengan udara, gaya gesekan kelahar sepeda, dan gaya
gesekan antara roda dengan jalan. Gaya gesekan antara permukaan kulit dengan
udara walaupun tidak sebesar drag force kadang sangat menjengkelkan pula. Ini
dapat menjadi faktor penting dalam menentukan kemenangan seorang atlet balap
sepeda.

Gesekan ini dapat dikurangi dengan menggunakan pakaian bersepeda yang tepat
skinsuit). Bayangkan, seorang yang duduk tegak dengan pakaian biasa dapat
menaikkan kecepatannya dari 10 km/jam menjadi 20 km/jam dengan menggunakan
pakaian yang tepat dan posisi yang aerodinamik.

Gaya gesekan kelahar sepeda dapat dikurangi dengan menggunakan oli. Sedangkan
gaya gesekan antara roda dengan jalan (rolling resistance) dapat dikurangi
dengan memompa ban cukup keras. Ban yang kempes akan sangat menguras energi
kita.

Gaya gravitasi

Gaya gravitasi memegang peranan penting saat pengendara sepeda melewati bukit.
Gaya ini menarik kita ke bawah. Kita harus memberikan ekstra energi untuk
melawan
gravitasi ini ketika kita hendak menanjak bukit. Semakin tajam tanjakan bukit,
semakin besar energi yang dibutuhkan untuk menaiki tanjakan ini. Namun,
ketika kita menuruni bukit, gravitasi menjadi faktor yang berguna. Gravitasi
mendorong sepeda turun lebih cepat (gambar 5).

Gaya gravitasi juga dapat membuat sepeda tidak seimbang. Cobalah duduk di atas
sepeda yang diam, apa yang kita alami? Kita akan merasa tidak stabil dan hendak
jatuh, bukan? Mengapa? Gravitasilah penyebabnya. Tetapi mengapa sepeda yang
bergerak tidak jatuh?

Misalkan sepeda sedang bergerak lurus dan agak miring ke kanan. Gravitasi akan
membuat sepeda jatuh ke sebelah kanan. Agar sepeda tidak jatuh, kita harus
belokan sepeda ke kanan sedikit. Usaha ini menghasilkan gaya sentrifugal yang
akan mendorong sepeda ke kiri. Gaya sentrifugal inilah yang mengompensasi gaya
gravitasi sehingga kita tidak jadi jatuh ke kanan. Sebaliknya jika kita hendak
jatuh ke kiri, kita harus belokkan sepeda ke kiri agar gaya sentrifugalnya ke
kanan. Itu sebabnya kalau diamati, lintasan sepeda berkelok-kelok.

Gaya sentrifugal ini besarnya tergantung pada kecepatan sepeda. Semakin cepat
sepeda, semakin besar gaya sentrifugalnya. Sehingga pada waktu sepeda bergerak
cepat, kita tidak perlu membelokkan sepeda terlalu tajam. Itu sebabnya lintasan
sepeda yang bergerak cepat terlihat agak lurus (tidak terlalu berkelok-kelok).

Nah, itulah gaya-gaya utama yang bekerja pada saat kita bersepeda. Walaupun
gaya- gaya ini mempunyai pengaruh yang besar, namun seorang pengendara sepeda
harus juga memperhatikan kondisi tubuhnya.

Tubuh manusia merupakan mesin penggerak dalam proses bersepeda sehingga bahan
bakar utama untuk olahraga ini adalah makanan. Faktor genetik dan kadar latihan
juga menentukan kinerja maksimal yang dapat dicapai oleh seorang pengendara
sepeda.

Makanan (sayuran dan buah-buahan) yang mengandung banyak karbohidrat sangat
direkomendasikan untuk para atlet sebelum memulai pertandingan. Konsumsi cairan
yang cukup juga merupakan hal yang harus diperhatikan selama bersepeda karena
kondisi tubuh yang sudah kehilangan 2 persen saja cairan tubuh dapat memberikan
pengaruh yang besar.

Kondisi dehidrasi yang parah dapat menyebabkan kelelahan, stroke, bahkan
kematian.
Atlet-atlet bersepeda sangat dianjurkan untuk terus menggantikan cairan tubuh
yang hilang lewat keringat melalui minuman. Dengan demikian, konsep-konsep
fisika telah sangat membantu para pengendara sepeda untuk melakukan aktivitas
bersepeda secara lebih efisien dan aman.

YOHANES SURYA PHD Presiden Olimpiade Fisika Asia dan staf pengajar Universitas
Pelita Harapan