Beban Multiarah dan Daya Mekanis: Mengukur Biaya Perubahan Arah

---

Hannah Knowles & Codey Moran, Catapult Sports

Poin-poin Penting:

• Mendeteksi separuh permintaan yang terlewatkan: Perubahan arah menyumbang sekitar separuh dari seluruh permintaan akselerasi dalam olahraga tim, namun metrik tradisional berbasis kecepatan sama sekali tidak mendeteksinya. Multidirectional Load memisahkan akselerasi linier, deselerasi linier, dan akselerasi lateral untuk memberikan gambaran lengkap mengenai tegangan mekanis.

• Model biomekanik yang telah tervalidasi: Kerja Mekanis (kJ/kg) dan Daya Mekanis (W/kg) mengukur beban fisik gerakan menggunakan model empat komponen yang memperhitungkan mekanika gerakan horizontal, vertikal, lateral, dan ayunan anggota tubuh. Hal ini memastikan bahwa lari cepat dalam garis lurus dan latihan intensif dalam kelompok kecil dapat dibandingkan berdasarkan skala yang akurat.

• Penyesuaian secara real-time dan kriteria objektif untuk kembali berlatih: Tersedia secara langsung pada Vector S8 dan setelah sesi pada Vector S7 tanpa perlu perangkat keras baru, metrik-metrik ini memungkinkan praktisi untuk menyesuaikan intensitas latihan selama sesi berlangsung serta memantau kemajuan atlet yang cedera berdasarkan profil objektif mereka sebelum cedera.

---

Pemantauan atlet selama ini didasarkan pada posisi, kecepatan, dan percepatan linier. Ukuran-ukuran ini menggambarkan seberapa cepat seorang atlet bergerak ke arah yang dituju, dan hal ini dilakukan dengan baik. Namun, ukuran-ukuran tersebut tidak menangkap perubahan arah, yang dalam olahraga tim menyumbang sekitar setengah dari seluruh tuntutan percepatan.

Kesenjangan tersebut menimbulkan konsekuensi yang dihadapi praktisi setiap minggu. Dua sesi latihan menunjukkan hasil yang identik dalam hal jarak dan lari berkecepatan tinggi, namun jelas bukan sesi yang sama. Sebuah blok latihan tampak memiliki volume yang tepat, namun tidak menyerupai kondisi kompetisi. Seorang atlet lolos semua kriteria kembali berlatih berbasis lari, namun gerakannya saat berbelok tetap terlihat tidak tepat. Dalam setiap kasus, informasi yang penting tidak pernah diukur, sehingga pertanyaan tersebut hanya dapat diselesaikan berdasarkan pengamatan mata.

Catapult meluncurkan lebih dari 30 parameter baru untuk mengatasi kesenjangan tersebut. Beban Multidirectional memisahkan dua hal yang dilakukan tubuh saat mengalami percepatan, yaitu perubahan kecepatan dan perubahan arah. Kerja Mekanis dan Daya Mekanis menggambarkan biaya fisik dari kedua hal tersebut. Bersama-sama, keduanya menunjukkan dari mana permintaan tersebut berasal, seberapa besar nilainya, dan seberapa keras atlet tersebut bekerja. Parameter-parameter ini tersedia secara langsung selama sesi di Vector S8 dan setelah sesi di Vector S7, dihitung dari data posisi yang sudah dikumpulkan oleh perangkat Anda.

Berikut ini dijelaskan bagaimana rumus-rumus tersebut diturunkan, bagaimana validasi dilakukan, apa yang ditunjukkan oleh rumus-rumus tersebut, serta cara menggunakannya.

Mengapa metrik berbasis kecepatan tidak dapat mendeteksi perubahan arah

Akselerasi, sebagaimana biasanya diukur, adalah seberapa cepat kecepatan seorang atlet berubah. Kecepatan adalah angka tunggal yang tidak memiliki arah, sehingga akselerasi yang dihitung berdasarkan kecepatan tersebut hanya dapat menunjukkan kapan seorang atlet mempercepat atau memperlambat lajunya.

Namun, dalam fisika, percepatan adalah setiap perubahan gerak, termasuk perubahan arah. Bayangkan sebuah mobil yang melintasi bundaran dengan kecepatan konstan 40 km/jam. Jarum penunjuk kecepatan tidak bergerak, namun semua orang di dalamnya merasakan dorongan ke samping. Dorongan ke samping itulah yang disebut percepatan, dan itulah tepatnya yang tidak dapat ditangkap oleh angka yang didasarkan pada kecepatan

Hal yang sama berlaku bagi para atlet. Seseorang yang berbelok dengan kecepatan konstan akan mencatat angka nol. Seseorang yang mengerem saat berbelok akan mencatat aksi pengereman tersebut, tetapi tidak mencatat gerakan berbeloknya sama sekali.

Ambil contoh seorang atlet yang berlari mengelilingi lingkaran berdiameter 10 m dengan kecepatan konstan 5 m/s. Metrik berbasis kecepatan akan menunjukkan nilai nol sepanjang putaran tersebut. Pada kenyataannya, atlet tersebut menekan kaki ke tanah untuk mempertahankan kelengkungan lintasan dengan^{percepatan 2},^{5 m/s²} selama seluruh proses berlari, dan hal itu sama sekali tidak tercatat. Gabungkan gerakan berbelok dengan percepatan atau perlambatan apa pun, dan Anda akan mendapatkan percepatan total atau resultan.

Pembagian percepatan menjadi dua saluran: linier dan lateral

Jika arah gerak ditambahkan ke kecepatan, percepatan secara alami terbagi menjadi dua bagian.

Percepatan linier (tangensial) adalah peningkatan atau penurunan kecepatan sepanjang arah pergerakan atlet. Nilai percepatan ini positif saat atlet mempercepat laju dan negatif saat mengerem, dan hal ini sudah tercermin dalam metrik-metrik yang didasarkan pada kecepatan.

Percepatan lateral (sentripetal) adalah perubahan arah, yaitu dorongan ke samping melintasi garis pergerakan. Nilai percepatan ini nol saat melaju lurus, dan inilah aspek yang terlewatkan oleh metrik yang didasarkan pada kecepatan.

Keduanya bersama-sama menghasilkan percepatan total (resultan), yaitu seberapa cepat atlet tersebut mempercepat gerakannya pada setiap saat, ke arah mana pun ia bergerak.

Pada lintasan tikungan yang dilalui dengan kecepatan konstan, tidak terjadi percepatan linier. Panah-panah oranye tersebut menunjukkan percepatan lateral: gaya yang menyebabkan perubahan arah, yang tidak tercakup dalam metrik berbasis kecepatan.

Sirkuit multidirectional berdurasi 45 detik yang sama ditampilkan dalam tiga cara. Akselerasi linier (kiri) menandai bagian di mana atlet mempercepat dan memperlambat laju, akselerasi lateral (tengah) menandai bagian di mana mereka mengubah arah, dan akselerasi resultan (kanan) menggabungkan keduanya. Warna menandai sampel dengan nilai di atas 2 m·s⁻².

Bandingkan panel kiri dan tengah, dan maknanya akan langsung jelas. Kedua saluran tersebut menyoroti bagian yang hampir sepenuhnya berbeda dari sirkuit yang sama, dan segala sesuatu yang ditampilkan panel tengah merupakan beban yang dihasilkan atlet, yang tidak tercatat oleh metrik apa pun yang ada saat ini.

Ada dua hal yang menentukan seberapa besar percepatan lateral yang dihasilkan oleh sebuah belokan: seberapa cepat atlet tersebut melaju dan seberapa tajam belokannya. Kecepatan memiliki pengaruh yang lebih besar; jika kecepatan digandakan, tuntutan percepatan lateral akan meningkat empat kali lipat, sedangkan jika sudut belokan dikurangi setengahnya, tuntutan tersebut hanya akan berlipat ganda.

Akselerasi lateral, m/s². Tanda garis miring menandakan tikungan yang terlalu tajam untuk dilalui pada kecepatan tersebut.

Ini adalah alat bantu perencanaan latihan. Karena percepatan lateral meningkat sebanding dengan kuadrat kecepatan dan menurun seiring melebarnya sudut belokan, seorang pelatih yang ingin meningkatkan tuntutan perubahan arah memiliki dua opsi dengan konsekuensi yang cukup berbeda. Memperkecil jarak antar titik pada grid akan meningkatkan tuntutan pada setiap belokan, namun menjaga kecepatan lari tetap rendah. Memperlebar grid dan meningkatkan kecepatan masuk akan meningkatkan tuntutan akselerasi lateral sambil tetap mempertahankan paparan kecepatan tinggi. Kedua sesi tersebut memiliki biaya yang berbeda, dan hingga saat ini belum ada metrik yang dapat menunjukkan sesi mana yang sebenarnya telah Anda terapkan.

Apa yang dilaporkan oleh Beban Multidirectional, dan bagaimana kaitannya dengan Beban Akselerasi

Dengan mengintegrasikan percepatan terhadap waktu, diperoleh nilai beban dalam satuan sembarang, pada skala yang sama dengan metrik “Beban Percepatan” yang sudah digunakan. Saat ini, “Beban Percepatan” merupakan satu nilai absolut yang mencakup percepatan dan pengereman secara gabungan. “Beban Multidirectional” melangkah lebih jauh; angka tunggal ini mencakup percepatan, perlambatan, dan perubahan arah, yang kemudian dapat dipisahkan menjadi masing-masing komponen tersebut.

Perlu dijelaskan dengan jelas bagaimana hal ini memengaruhi angka yang sudah Anda gunakan. Komponen-komponen linier tersebut secara keseluruhan selaras dengan Beban Akselerasi yang sudah ada. Tidak ada yang berubah dalam cara pengukuran akselerasi dan pengereman. Keduanya telah dipisahkan menjadi biaya-biaya yang berbeda, dan komponen ketiga telah ditambahkan di samping keduanya.

Bagaimana pembagian saluran tersebut hampir sepenuhnya bergantung pada apa yang sedang dilakukan oleh atlet:

Kondisi ekstremnya mudah dipahami. Lari sprint sejauh 20 m hampir seluruhnya bersifat linier, sedangkan lari melingkar hampir seluruhnya bersifat lateral. Bagian yang berguna adalah segala sesuatu di antaranya, karena itulah yang sebenarnya menjadi dasar penyusunan sesi latihan, dan perpaduan dalam lari melengkung atau zig-zag bukanlah sesuatu yang dapat diperkirakan secara andal hanya dengan mengamati secara kasat mata. Pada empat cabang olahraga tim, beban lateral mencapai antara 42 hingga 53 persen dari Total Beban Multidireksional selama pertandingan.

Dari beban hingga kerja: biaya fisik, dan model biomekanik di baliknya

Gaya Multidireksional dalam satuan sembarang menggambarkan arah dan distribusi tuntutan percepatan. Kerja Mekanis menggambarkan besaran fisiknya, dalam kilojoule per kilogram massa tubuh (kJ/kg).

Kerja Mekanis Catapult diturunkan dari model biomekanik empat komponen yang dikembangkan berdasarkan penelitian yang telah ditelaah oleh rekan sejawat (Gray dkk., 2018, 2023). Model ini memperhitungkan empat tuntutan mekanis yang berbeda dan menggabungkannya menjadi satu nilai Kerja Mekanis:

• Horizontal: mempercepat dan memperlambat laju kendaraan sejalan dengan arah perjalanan
• Vertikal: pantulan pada setiap langkah, mengangkat dan menurunkan tubuh
• Anggota tubuh: mengayunkan lengan dan kaki pada setiap langkah
• Lateral: perubahan arah: gerakan dari sisi ke sisi

Karena model ini memperhitungkan pengereman dan belokan secara terpisah, model ini mampu menangkap dua variabel yang biasanya digabungkan dalam pendekatan satu parameter. Kecepatan dan percepatan perangkat tersebut telah diverifikasi menggunakan sistem penangkapan gerak Vicon dalam sebuah studi yang telah dipublikasikan (Ellens dkk., 2025). Saluran percepatan linier dan lateral kemudian juga telah diverifikasi menggunakan kriteria yang sama, dengan hasil lengkapnya akan dipublikasikan dalam sebuah makalah teknis yang akan segera terbit.

Pencakupan anggota tubuh inilah yang membedakan model biomekanik dari sekadar hasil perkalian percepatan dan kecepatan. Gerakan mengayunkan lengan dan kaki merupakan kerja yang tidak tercermin dalam percepatan seluruh tubuh, namun menyumbang porsi yang signifikan dari total kerja pada kecepatan lari (Minetti, 1998). Model tanpa komponen anggota tubuh tidak dapat memperhitungkannya. Hal ini penting untuk interpretasi, bukan hanya untuk akurasi. Tanpa komponen anggota tubuh, lari cepat dalam garis lurus akan terukur lebih rendah, sehingga sesi lari berkecepatan tinggi dapat terlihat lebih ringan dibandingkan dengan permainan dalam kelompok kecil daripada yang sebenarnya. Itulah tepatnya perbandingan yang biasa dibuat menggunakan angka-angka ini. 

Jika dinyatakan dalam bentuk laju, perhitungan yang sama menghasilkan Nilai Daya Mekanis dalam Watt per kilogram (W/kg). Data yang dilaporkan mencakup mulai dari Kerja Mekanis Total (kJ/kg) dan Kerja Mekanis per menit (kJ/kg/min) hingga Nilai Daya Mekanis Rata-rata dan Maksimum (W/kg), dengan nilai daya sesaat per sampel yang tersedia setelah sesi selesai.

Beban Multiarah Sepanjang Pertandingan Penuh

Metrik Beban Multiarah dan Daya Mekanis yang baru ini melengkapi metrik yang sudah ada, seperti jarak dan lari berkecepatan tinggi, sehingga metrik tersebut dapat ditambahkan ke laporan pertandingan dan latihan yang ada, bukan menggantikannya.

Dalam satu pertandingan penuh, penguraian yang sama menghasilkan profil arah per atlet. Untuk penyerang yang ditampilkan, Total Beban Multidireksional sebesar 5.708 AU terbagi menjadi 1.312 AU percepatan linier, 1.254 AU deselerasi linier, dan 3.142 AU beban lateral, dengan rincian 1.507 AU di sisi kiri dan 1.635 AU di sisi kanan. Lebih dari setengah beban akselerasi atlet ini berada dalam rentang yang tidak dilaporkan oleh metrik jarak atau kecepatan mana pun.

Daya Mekanis dilaporkan dalam rentang intensitas yang dapat dikonfigurasi, sehingga para pelatih dapat menetapkan ambang batas yang sesuai dengan cabang olahraga dan kelompok atlet mereka, lalu melacak jarak dan waktu yang terakumulasi di setiap rentang tersebut. Pada sesi yang ditampilkan, 59 persen waktu berada di bawah 2,5 W/kg dan 5 persen di atas 12,5 W/kg. Distribusi inilah yang memungkinkan untuk memastikan bahwa suatu latihan mencapai intensitas yang diinginkan serta membedakan antara penurunan intensitas dengan penurunan volume.

Siaran Langsung di Vector S8: mengubah strategi daripada mengevaluasinya

Pada sistem lain, angka-angka ini baru dibaca oleh praktisi setelah sesi selesai, yang berarti sudah terlambat untuk mengubah latihan yang menghasilkan angka-angka tersebut. Dengan Vector S8, angka-angka tersebut muncul di layar saat latihan sedang berlangsung. Praktisi dapat melihat nilai puncak dalam hitungan menit serta komponen beban yang terakumulasi secara real time.

Penerapan praktisnya adalah untuk memantau intensitas dengan mempertimbangkan waktu yang tersisa untuk berlatih. Jika kekuatan mekanis belum mencapai rentang yang ditargetkan pada pengulangan ketiga, latihan tersebut tidak akan memberikan hasil sesuai tujuan yang ditetapkan, sehingga dapat diperpanjang atau dihentikan sebelum sisa sesi dihabiskan untuk latihan tersebut. Hal yang sama berlaku untuk tahap kembali ke lapangan, di mana akumulasi beban lateral per sisi menunjukkan apakah seorang atlet telah memenuhi paparan yang ditentukan, sementara tahap tersebut masih dapat dilanjutkan atau dihentikan.

Yang berubah adalah waktunya, bukan isinya. Nomor setelah sesi menentukan sesi berikutnya. Nomor saat ini mengubah pengulangan berikutnya.

Empat cara para praktisi akan menggunakannya

Merancang latihan berdasarkan tuntutan gerak dalam kompetisi. Sebuah pertandingan memiliki pola beban, yaitu bagaimana beban multidirectional terbagi antara akselerasi, pengereman, dan perubahan arah. Minggu latihan pun memiliki pola beban serupa. Bandingkan kedua pola tersebut secara berdampingan—berdasarkan tim, posisi, atau atlet—dan pertanyaan mengenai spesifisitas pun berubah menjadi perbandingan, bukan sekadar opini.

Mengukur paparan perubahan arah. Perbandingan yang sama juga berlaku pada tingkat latihan. Ambil contoh dua latihan dengan durasi dan jarak yang sama, satu di ruang terbuka dan satu lagi di area dengan tata letak yang padat. Dari segi jarak dan kecepatan, keduanya mungkin tampak identik. Beban Lateral, Beban Lateral Tinggi, dan Kerja Mekanis menjadi pembeda di antara keduanya, sementara data per seksi latihan menunjukkan di bagian mana sesi tersebut menuntut beban tertinggi.

Memeriksa apakah suatu blok latihan berjalan sesuai rencana. Jarak tempuh dan lari berkecepatan tinggi bisa tetap stabil dari minggu ke minggu, sementara Beban Lateral dan Beban Lateral Tinggi terus meningkat. Hal ini menunjukkan paparan terhadap perubahan arah yang dibangun di atas dasar lari yang stabil, yang sama sekali tidak akan terdeteksi oleh metrik berbasis kecepatan. Hal ini menunjukkan apakah suatu blok latihan berhasil mencapai kemajuan yang direncanakan.

Proses kembali berolahraga berdasarkan angka-angka objektif. Kembali berolahraga biasanya dimulai dari lari lurus, dilanjutkan dengan perubahan arah secara bertahap, lalu ke skenario yang menyerupai pertandingan. Setiap tahap biasanya dievaluasi berdasarkan rencana progres dan kualitas gerakan yang diamati secara visual. Lateral Load menunjukkan seberapa besar paparan perubahan arah yang dapat ditangani atlet pada setiap tahap, High Lateral Load menunjukkan seberapa besar di antaranya berupa belokan tajam, dan Mechanical Power menunjukkan seberapa keras atlet bekerja saat melakukannya. Dibandingkan dengan profil atlet sebelum cedera, kemajuan atlet dinilai berdasarkan metrik ini, bukan hanya berdasarkan waktu kalender.

Di mana metrik tersebut ditampilkan: perangkat, platform, dan ketersediaan

Semua metrik dihitung berdasarkan data pelacakan yang sudah dikumpulkan oleh perangkat tersebut, sehingga tidak diperlukan perangkat keras baru dan tidak ada perubahan pada pengaturan perangkat maupun alur kerja.

Vector S8 (tingkat Pro): secara langsung selama sesi, di Konsol OpenField dan Vector Live, serta setelah sesi berakhir.

Vector S7 (tingkat Pro): setelah sesi selesai, di Konsol OpenField , dan Cloud.

Menyiapkan rentang daya

Daya Mekanis dilaporkan dalam hingga delapan rentang yang dapat dikonfigurasi, terbagi dalam dua set. Set absolut menggunakan ambang batas tetap yang sama untuk setiap atlet, yang menjaga konsistensi skala di seluruh tim dan cocok untuk perbandingan latihan serta profil posisi, selain untuk menggambarkan tuntutan pertandingan. Set relatif menerapkan ambang batas yang dinyatakan sebagai proporsi dari nilai maksimum masing-masing atlet, yang cocok untuk proses kembali berlatih dan rekomendasi individual. Sama seperti kecepatan maksimum, " OpenField " memberi tahu pengguna ketika seorang atlet mencatat nilai Daya Mekanis maksimum baru, dan profil dapat diperbarui dari pemberitahuan tersebut sehingga rentang relatif tetap terkini. Setiap rentang melaporkan durasi dan jarak, baik dalam bentuk nilai mentah maupun persentase.

Apa yang diasumsikan oleh model dan apa yang tidak tercakup di dalamnya

Kerja Mekanis dan Daya Mekanis dilaporkan per kilogram massa tubuh, sehingga atlet dengan ukuran tubuh yang berbeda dapat dibandingkan secara langsung. Nilai absolut juga dicantumkan untuk menjawab pertanyaan mengenai output total, bukan kebutuhan relatif terhadap ukuran tubuh.

Ini adalah ukuran eksternal, yang dihitung berdasarkan cara atlet bergerak di atas permukaan tanah. Ukuran-ukuran ini tidak memperhitungkan tabrakan atau kontak, tidak membedakan jenis-jenis aktivitas otot, dan tidak menggambarkan beban fisiologis internal dari suatu sesi latihan.

Ringkasan tentang Beban Multidireksional dan Daya Mekanis

Beban Multidirectional menunjukkan seberapa besar kebutuhan akselerasi yang terkandung dalam sebuah sesi dan dari mana asalnya—akselerasi, pengereman, atau perubahan arah. Kerja Mekanis menunjukkan beban fisik yang harus ditanggung atlet akibat hal tersebut. Daya Mekanis menunjukkan seberapa keras mereka berupaya pada setiap saat.

Hal ini mengubah ketiga situasi di bagian awal artikel ini menjadi pertanyaan-pertanyaan yang memiliki jawaban. Kedua latihan yang menunjukkan hasil identik dalam hal jarak dibedakan berdasarkan beban lateral dan kerja mekanis, dan perbandingan hasil latihan tersebut menunjukkan di bagian mana dalam sesi latihan perbedaan tersebut terjadi. Blok latihan yang tampak memiliki volume yang tepat dapat dibandingkan dengan pola beban pertandingan itu sendiri, posisi demi posisi, alih-alih hanya berdasarkan opini. Atlet yang lolos semua kriteria lari tetapi gerakannya saat berbelok terlihat tidak tepat kini dapat dievaluasi berdasarkan ukuran yang paling penting: Beban Lateral, secara berdampingan dengan profilnya sebelum cedera.

Perubahan arah selalu menjadi separuh dari tuntutan dalam olahraga tim. Kini, hal itu menjadi separuh dari tolok ukurnya.

Referensi

Minetti AE. (1998). Persamaan model untuk memprediksi kerja mekanis internal pada lokomosi darat. J Biomech 31(5):463-468.

Ellens S, Moran C, Varley MC. (2025). Validitas konkomitan dan reliabilitas antarperangkat dari perangkat GNSS Catapult Vector S8. PLoS One 20(10):e0333792.

Gray AJ, Shorter K, Cummins C, Murphy A, Waldron M. (2018). Pemodelan dinamika energi gerak menggunakan perangkat Sistem Penentuan Posisi Global (GPS) dalam olahraga tim kontak: keterbatasan dan solusi. Sports Med 48:1357-1368.

Gray A, Andrews M, Waldron M, Jenkins D. (2023). Sebuah model untuk menghitung beban mekanis pada lari di permukaan tanah. Sports Biomech 22(10):1256-1277.