Yang pernah nonton anime atau membaca manga nya pasti tahu karakter utama di serial Haikyuu!! , Hinata Shoyo

Pelajar SMA Karatsuno yang tergabung dalam tim Voli Karatsuno , memiliki tinggi badan yang "hanya" mencapai (162 cm) , namun memiliki lompatan vertikal mencapai 123 cm. Posisi Hinata yang sebagai middle blocker, menuntut diri nya mampu melompat dengan kuat dan cepat, sehingga mampu menerima umpan cepat (quick toss) dari rekan setter nya di tim karatsuno

Nah , bagaimana Hinata bisa mencapai lompatan yg sedemikian tinggi dan cepat ?

Kalo melihat bagaimana Hinata menekuk kaki nya , kemudian memberikan hentakan yang kuat ke arah lantai. Kita bisa mengasumsikan , kedua kaki nya menyimpan energi yang cukup untuk membuat Hinata melompat setinggi yang dia perlukan dan dilepaskan dengan timing yang tepat. Energi yang dimaksudkan adalah dalam bentuk Energi potensial Pegas, yaitu energi yang dimiliki suatu objek ketika mengalami perubahan bentuk (panjang)

Energi Potensial Pegas (Ep) dapat dituliskan dengan persamaan, 
Ep = ¹/₂ k Δx²

, dengan x sebagai perubahan panjang pegas dan k konstanta pegas (dalam hal ini kekuatan dan kelenturan kaki)

Jika kita hubungkan dengan persamaan Hukum Hooke,
F =  k Δx

Maka persamaan Energi potensial di atas dapat juga kita tuliskan menjadi,
Ep = ¹/₂ F Δx

Dengan F adalah gaya yang bekerja pada pegas

Kita bisa asumsikan, proses menekuk kaki membuat adanya perubahan panjang pada bagian tungkai , x , sehingga kaki Hinata menyimpan sebuah energi yang kita sebut dengan energi potensial pegas , yang kemudian dengan timing yang tepat dilepaskan , energi tersebut bertransformasi menjadi energi kinetik (kecepatan) kemudian potensial gravitasi (ketinggian). 

Bagaimana kita bisa mendapatkan ketinggian yang dicapai Hinata?

Perubahan Energi 

Kita akan menggunakan prinsip perubahan energi, dengan asumsi, energi potensial pegas yang tersimpan di kaki hinata diubah seluruhnya menjadi energi potensial gravitasi, maka:

Perubahan Energi potensial pegas = Perubahan Energi Potensial Gravitasi
¹/₂ F Δx=m g Δh
h = ¹/₂  (F Δx / mg)

dari persamaan ini , jika Hinata ingin melompat lebih tinggi , maka hinata dapat memperbesar gaya hentakan yang diberikan kaki ke lantai

Contoh Soal 1

Hinata memiliki massa 51 kg. Jika terjadi perubahan panjang pada otot tungkai kaki Hinata sebesar 5 cm pada proses menekuk lutut sebelum melompat , berapakah kekuatan (gaya) hentakan kaki yang diperlukan Hinata untuk melakukan lompatan vertikal sejauh 120 cm? (gunakan g=10 m/s² )

Jawaban

Diketahui :
m =51 kg
Δx = 5 cm = 0,05 m
h = 120 cm = 1,2 m

Dengan menggunakan persamaan di atas , 
h = ¹/₂  (F Δx / mg)
1,2=¹/₂ (F × 0,05 / 51 × 10)
1,2=0,05 F / 1020
F=1,2×1020 / 0,05
F=24480 N

Contoh Soal 2

Sebuah pegas digantung vertikal dan diberi beban sebesar 7 kg. Pegas kemudian bertambahan panjang 2 cm. Hitunglah Energi potensial yang tersimpan dalam pegas.

Jawaban 
m=7 kg
Δx =2 cm =0,02 m

Ep ?

Ketika pegas diberi/digantungkan beban ,maka pegas mendapatkan gaya yang besarnya sama dengan berat dari beban yang diberikan

F=mg
F=7×10
F=70 N

Ep=¹/₂FΔx
Ep=¹/₂×70×0,02
Ep=0,7 Joule  ~Luqman Hakim