1 biomekanik

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 1/102

BIOMEKANIKAANAN NUGROHO

ILMU DASAR KEPERAWATAN 1STIKES SURYA GLOBAL YOGYAKARTA

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 2/102

Outline

1. Definisi

2. Cakupan Keilmuan

3. Hukum Newton4. Mekanika Tubuh Manusia

5. Aplikasi & Contoh

6. Analisis Kasus

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 3/102

1.Definisi & TujuanMekanika : “studi tentang bagaimana sesuatu bergerak dan

apa yang menyebabkan bergerak”(Hickman, 1995)

Biomechanic :” Biomekanik adalah ilmu yang mempelajaristruktur dan fungsi sistem biologi dengan menggunakanpengetahuan dan metode mekanika”.(Hatze, 1974)

Sedangkan menurut Hay’s, Biomekanik adalah ilmu yang  -

dan efek yang dihasilkan oleh gaya-gaya tertentu

Biomekanika “studi ttg gerakan yang dihasilkan oleh sistemmuskuloskeletal”

We might think of biomechanics as the “physics of humanmovement” 

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 4/102

Sistem Kerangka Dan Otot Manusia (Musculoskeletal System)

1. Tulang

• Bagian ini tersusun dari jaringan yang sangat keras berfungsi sebagaipembentuk kerangka dan pelindung dari organ dalam. Tulang dalam sistemgerak berfungsi pembentuk gerakan pasif. Tulang juga berperan pentingproses pembentukkan sel-sel darah merah di bagian sumsum.

2. Sambungan Tulang Rawan (Cartilage)

• Jaringan ini berfungsi sebagai penghubung antar tulang seperti pada setiap

sambungan. Dengan adanya jaringan ini pergerakan tulang relatif kecil,sehingga melindungi dari pergeseran tulang.

 3. Ligamen

• Berfungsi sebagai penghubung bagian sambungan dan menempel pada tulangpada ujungnya. Ligamen memiliki peranan penting dalam melindungipersendian. Ligamen tersebut untuk membatasi rentang gerak dari tulangyang dihubungkan

4. Otot

• Penggerak utama dalam tubuh manusia adalah otot atau sering disebutsabagai alat gerak aktif. Sel-sel otot menghasilkan panas tubuh untuk menjagakestabilan panas tubuh akibat pengaruh dari luar. Tendon merupakan ototpanjang dengan kekuatan elastis yang tinggi.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 5/102

Tujuan mempelajari ilmu biomekanika antara lain:

• Untuk menjelaskan tiap komponen dari seluruhsistem tubuh dan interaksinya.

• Untuk mensimulasikan kondisi berbahaya, sulit

untuk diukur atau waktu dan biaya yang  .

• Untuk memperkirakan resiko yang mungkinmuncul dari sebuah pekerjaan dan

memperkirakan beban maksimal yang amanuntuk diangkat.

• Meningkatkan performa gerakan.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 6/102

Statics Dynamics FluidsDeformable

Solids

(Bio)mechanics

2. Cakupan Keilmuan

Kinematics Kinetics

Linear Angular  

Stress Strain

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 7/102

Mechanics

Statics

constant state of 

motion

Dynamics

acceleration

present

  Kinematics KineticsKinetics of 

motionless systems

Constant

velocity

systems

Kinematics Kinetics

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 8/102

Kinetics : study of the variables that describe or 

quantify motion

• Displacement

• Velocity

• Acceleration

 Kinematics – study of the variables that cause or 

influence motion

• Forces

• Torques

• Mass

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 9/102

3. Hukum Newton

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 10/102

Gaya adalah suatu tarikan atau doronganyang dikerahkan sebuah benda terhadap bendalain. Satuan gaya dalam MKS adalah Newton (N ), dan dalam cgs adalah dyne.

PENGERTIAN GAYA

Gaya dapat diukur langsung denganmenggunakan neraca pegas.Besarnya gaya yang diukurditunjukkan oleh jarum penunjukyang ada pada neraca pegas.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 11/102

Gaya dapat kita bedakan menjadi dua, yaitu:Gaya Sentuh adalah gaya yang bekerja padabenda akibat adanya sentuhan. Contoh gaya

sentuh antara lain gaya otot dan gaya gesek.

PENGERTIAN GAYA

Gaya Tak Sentuh gaya tak sentuh adalahgaya yang bekerja pada benda tanpa adanya

sentuhan dengan benda tersebut. Contohgaya tak sentuh antara lain gaya gravitasibumi dan gaya listrik.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 12/102

MACAM MACAM GAYA

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 13/102

Dalam fisika ada bermacam-macam gayadiantaranya adalah sebagai berikut:1.Gaya BeratGaya berat merupakan gaya gravitasi yang

bekerja pada suatu benda. 

MACAM MACAM GAYA

. aya ormaGaya normal adalah gaya sentuh yang timbulakibat sentuhan dua benda.

3. Gaya Tegangan TaliGaya tegangan tali bekerja pada dua bendayang dihubungkan oleh tali.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 14/102

4. Gaya GesekGaya gesek terjadi pada bidang sentuhantara permukaan dua benda. Arah gaya gesekberlawanan dengan arah gerak benda.

5. Gaya Tekan 

MACAM MACAM GAYA

satuan luas permukaan.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 15/102

Beberapa gaya yang bekerja pada suatau bendadalam satu garis kerja dapat diganti olehsebuah gaya yang dinamakam Resultan Gaya.

Dengan memperhatikan gaya sebagai besaran 

RESULTAN GAYA

 yang mem ara , esarnya resu an gaya(sama dengan jumlah aljabar gaya-gayatersebut dan secara matematis dirumuskan:

..321

  F F F F  R

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 16/102

RESULTAN GAYA

• Untuk gaya-gaya SEARAH, resultannyaditambahkan.

• Untuk gaya-gaya BERLAWANAN ARAH,

resultannya dikurangkan.

•   -  

LURUS,gunakan teorema Phytagoras resultannya

ditambahkan.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 17/102

Hukumukum I Newtonwton

Bila jumlah gaya-gaya yang bekerja pada bendasama dengan nol, maka benda pasti dalam

keadaan diam atau bergerak lurus beraturan.”

Σ F = 0 Berakibat pada :

• Benda DIAM atau

• Benda bergerak lurus beraturan (GLB)

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 18/102

Hukumukum I Newtonwton

• Penjelasan hukum 1 Newton adalah : Sifat benda untukmempertahankan keadaannya yang diam tetap diam, yangbergerak lurus beraturan tetap bergerak lurus beraturan disebutinersia benda atau juga disebut kelembaman.

• Sifat lembam benda adalah sifat mempertahankan keadaannya,

yaitu keadaan tetap diam atau keaduan tetap bergerak

.

• Setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali adagaya yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut.

Berarti jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatubenda tetap diam, atau bergerak dengan kecepatan konstan(tidak mengalami percepatan).

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 19/102

Hukum Iukum I Newtonwton

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 20/102

Contoh hukum Newton

• Penumpang akan serasa terdorong kedepan saat

mobil yang bergerak cepat direm mendadak.

• Koin yang berada di atas kertas di meja akan tetap

Hukum Iukum I Newtonwton

sana et a ertas tar secara cepat.

• Ayunan bandul sederhana.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 21/102

•  Hukum ini berbunyi: Percepatanrcepatan dariari suatuuatu bendaenda

akankan sebandingebanding denganengan jumlahumlah gayaaya resultanesultan

gayaaya) yang yang bekerjaekerja padaada bendaenda tersebutersebut danan

berbandingerbanding terbalikerbalik denganengan massanyaassanya.

•  sebuah benda dengan massa M mengalami gaya

Hukum Iukum II Newtonwton

Percepatanrcepatan dariari suatuuatu bendaenda

akankan sebandingebanding denganengan jumlahumlah gayaaya resultanesultan

gayaaya) yang yang bekerjaekerja padaada bendaenda tersebutersebut danan

berbandingerbanding terbalikerbalik denganengan massanyaassanya.

resu tan se esar a an menga am   percepatan a

yang arahnya sama dengan arah gaya, dan

besarnya berbanding lurus terhadap F dan

berbanding terbalik terhadap M. atau F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada

suatu benda sama dengan turunan dari

momentumlinear benda tersebut terhadap waktu.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 22/102

•  Hukum ini berbunyi:Percepatanrcepatan dariari suatuuatu bendaenda akankan sebandingebanding

denganengan jumlahumlah gayaaya resultanesultan gayaaya) yang yang

bekerjaekerja padaada bendaenda tersebutersebut danan berbandingerbanding

terbalikerbalik denganengan massanyaassanya.

Hukum Iukum II Newtonwton

Percepatanrcepatan dariari suatuuatu bendaenda akankan sebandingebanding

denganengan jumlahumlah gayaaya resultanesultan gayaaya) yang yang

bekerjaekerja padaada bendaenda tersebutersebut danan berbandingerbanding

terbalikerbalik denganengan massanyaassanya.

Secara matematis dirumuskan:

maF ataum

F a  

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 23/102

Contohontoh hukumukum III Neewtonton

• Pada gerakan di dalam lift. Ketika kita berada di

dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat

kita akan berubah sesuai pergerakan lift. Saat

lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya

berat yang lebih besar dibandingkan saat lift a am ea aan am. a yang se a nya

terjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak

ke bawah. Saat lift bergerak ke bawah, kita

akan merasakan gaya berat yang lebih kecildaripada saat lift dalam keadaan diam.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 24/102

Hukum Iukum III Newtonwton

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 25/102

• Hukum ini berbunyi :

“Jika suatu benda mengerjakan gaya pada

benda lain maka benda yang di kenai gaya

akan mengerjakan gaya yang besarnya

sama dengan gaya yang di terima dari

Hukum Iukum III Newtonwton

benda pertama tetapi arahnya

berlawanan”.

• Hukum ini disebut aksi dan reaksi

F F    21 

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 26/102

Penerapan Hukum III Newton

Peristiwa-peristiwa yang berhubungan dengan HukumIII Newton, yaitu :

• Ketika peluru ditembakkan kedepan, maka senapan

akan terdorong ke belakang.

• Mesin et mendoron as ke belakan sedan kan

pesawat jet meluncur ke depan.

• Memperbesar gaya gesek pada sepatu, roda mobil,

tangga rumah sakit, pegangan raket.

• Peredaman benturan pada Helm, sarung tinju, sistem

safety riding kendaraan.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 27/102

Berat Benda & Berat Jenis BendaBerat Benda & Berat Jenis Benda

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 28/102

Berat benda adalah besarnya gaya gravitasi yang bekerja

pada benda tersebut.

• Simbol : W 

• Satuan : Newton (N)

• Persamaan :

W = m.g g = 9,8 m/s2 g ≈ 10 m/s2

Keterangan :

• m = massa benda (kg)

• W = berat benda (N)

• g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 29/102

Faktor-faktor yang menentukan berat

benda (gaya berat) :• Percepatan gravitasi, tempat benda

berada

• Jarak benda ke ermukaan bumi

• Tempat benda di permukaan bumi

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 30/102

Massa benda (m) Berat Benda (W)

1. Berasal dari zatpenyusunnya

1. Berasal dari gaya tarikbumi

2. Selalu tetap, tidak

tergantung tempat

2. Selalu berubah,

tergantung tempat 3. Besaran skalar 3. Besaran vektor

4. Besaran pokok 4. Besaran turunan

5. Satuannya : kg 5. Satuannya : Newton(N)

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 31/102

LATIHAN SOAL

1. Sebuah benda yang massanya 2 kg didorong

dengan gaya tetap sebesar 5 Newton, sehingga

bergerak. Tentukan besar percepatan gerak

benda tersebut!

 2. Berapa besar gaya yang harus diberikan pada

benda yang massanya 1,5 kg agar bergerak

dengan percepatan 4 m/s2

?

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 32/102

LATIHAN SOAL

3. Dua buah meja yang massanya masing-masing 2 kg

didorong oleh seorang anak dengan gaya sebesar 50

Newton. Berapa besar percepatan gerak kedua meja

tersebut?

  -

.

bermassa 2,5 kg dan 15 kg diberi gaya dorong yang

sama, ternyata benda yang massanya lebih besar

bergerak dengan percepatan 4 m/s2. Berapa besar

percepatan gerak benda yang massanya lebih kecil?

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 33/102

LATIHAN SOAL

5. Dua buah mobil yang massanya 1500 kg dan 2000 kg

mendapat gaya mesin yang sama. Bila percepatan

gerak mobil yang lebih ringan adalah 4 m/s2,

berapakah percepatan gerak mobil yang massanya

lebih besar?

 6. Dua orang anak melakukan tarik tambang dengan gaya

masing-masing 200 Newton. Berapa besar percepatan

yang dialami oleh kedua anak tersebut?

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 34/102

LATIHAN SOAL

7. Tentukan besar resultan gaya, dari gambar-gambar dibawah ini :

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 35/102

LATIHAN SOAL

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 36/102

LATIHAN SOAL

8. Sebuah meja didorong oleh dua oarang anak. Anak

pertama mendorong kearah selatan dengan gaya 50 N,sedangkan anak kedua mendorongnya ke arah barat

dengan gaya 120 N. Tentukan besar resultan gaya yang

bekerja pada meja!

9. Pada sebuah benda bekerja dua buah gaya yang saling tegak lurus dengan besar masing-masing 60 N dan 80 N.

Berapa besar resultan kedua gaya yang bekerja pada

benda?

10. Amir dan Umar melakukan tarik tambang dan merekamampu memberikan gaya yang besarnya sama yaitu 250

N. Tentukan besar resultan kedua gaya tersebut?

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 37/102

Gaya pada saat tumbukan

• Momentum adalah hasil kali massa dankecepatan besaran vektor

P = m. v

• Saat menumbuk suatu benda padat, bagian

 perlambatan (deselerasi) yang cepat dan akanmenghasilkan gaya yang besar

• Gaya setara dengan laju perubahan momentum

F = m . a = m (Δ v/ Δ t) = Δ(v)/Δt

• F sama dengan laju perubahan momentum

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 38/102

Gaya pada saat tumbukan

Contoh kasus :

Seseorang yang berjalan dengan kecepatan 1 m/dtksecara tidak sengaja menabrak suatu batang besimelintang di bagian kepalanya, kepala orang tersebut

berhenti pada sekitar 0,01 detik dan menempuh jarak am a an , m mm , massa epa a g, erapa

gaya yang menyebabkan perlambatan ini?

Jawab :

Perubahan momentum Δ (mv) = (3 kg)(0 m/dtk) – (3 kg)(1m/dtk) = - 3 kg m/dtk.

Karena itu F = (-3 kg m/dtk)/(0,01 dtk) = - 300 N

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 39/102

Gaya pada saat tumbukan

Contoh soal :

Apabila kita ulangi kecelakaan ini dengan batang bajaberbantalan 0,02 m (2 cm) maka waktu perlambatan akan

meningkat menjadi 0,04 dtk, berapa gaya yang bekerja

Jawab :

F = Δ (mv)/ Δ t = ( 3 kf m/dtk) / 0,004 dtk) = 75 N

Suatu pengurangan yang cukup bermakna dari kasuspertama

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 40/102

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 41/102

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 42/102

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 43/102

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 44/102

4. Mekanika Tubuh

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 45/102

45

F R

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 46/102

46

F R

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 47/102

••   ARF  ARF  Force ArmForce Arm

Levers

••   FAR FAR 1st 1st 

 A A

FF RR

| Force ArmForce Arm ||| Resistance ArmResistance Arm ||

|| Resistance ArmResistance Arm ||

© 2007 McGraw-Hill Higher

Education. All rights reserved

3-47

••   AFR  AFR 3rd 3rd 

|| Resistance ArmResistance Arm ||

nn 

 A A

RR FF

 A A

RR

|| Force ArmForce Arm ||

FF

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 48/102

F R

48

Mechanical advantage or disadvantage?

How does mechanical advantage affectmovement of the lever?

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 49/102

Biomekanika Kepala

• Agar tubuh dapat berada dalam keadaan

istirahat dan dalam keseimbangan (statik),

 jumlah gaya yang bekerja padanya di semua

sama dengan nol

• Gaya yang bekerja pada kepala dalam keadaan

statis/diam adalah titik tumpuannya terletakdiantara gaya berat dan gaya otot

M

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 50/102

First Class

F R

 A

F A R

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 51/102

First Class

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 52/102

First Class

• Neck extension

• Erector spinae

and Splenius

F

R

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 53/102

First Class

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 54/102

First Class

• Elbow extension

• Triceps

 A

F

R

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 55/102

First Class

• Designed for speed and range of motion when

the axis is closer to the force

• Designed for strength when the axis is closer

 A

F R

 A

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 56/102

Second Class

FR

 A

A R F

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 57/102

Second Class

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 58/102

Second Class

• Plantar flexion

• Gastrocnemius

and Soleus

 A

F

R

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 59/102

Second Class

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 60/102

Second Class

• Designed more for force

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 61/102

Third Class

F R

 A

A F R

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 62/102

Third Class

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 63/102

Third Class

• Elbow flexion

• Biceps brachii and

Brachialis

 A

F

R

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 64/102

Third Class

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 65/102

Table 3.1

CLASS   ARRANGEMENT ARM MOVEMENT

FUNCTIONAL

DESIGN

RELATIONSHIP

TO AXIS

PRACTICAL

EXAMPLE

HUMAN

EXAMPLE

1ST F-A-R Resistance arm

and force arm

in opposite

direction

Balanced

movements

 Axis near 

middle

Seesaw   Erector 

spinae neck

extension

Speed and

range of 

 Axis near 

force

Scissors   Triceps

Force

(Strength)

 Axis near 

resistance

Crow bar 

2ND  A-R-F Resistance arm

and force arm

in samedirection

Force

(Strength)

 Axis near 

resistance

Wheel

barrow,

nutcracker 

Gatroc and

soleus

3RD  A-F-R Resistance arm

and force arm

in same

direction

Speed and

range of 

motion

 Axis near 

force

Shoveling

dirt, catapult

Biceps

brachii

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 66/102

Factors In Use of Anatomical Levers

• A lever system can be balanced if the F and FA

equal the R and RA

F

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 67/102

Keuntungan mekanik

Perbandingan antara gaya otot dan gaya berat

Gaya berat (W) Gaya otot (M)

Iw IM

Keuntungan Mekanik =

w

 M 

 I 

 I 

 M 

W 

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 68/102

Balanced

R       F

Force Arm Resistance Arm

 A

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 69/102

Balance with More Force

R       F

Force Arm Resistance Arm

 A

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 70/102

Balanced with Less Force

R

Force Arm Resistance Arm

 A

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 71/102

Factors In Use of Anatomical Levers

• A lever system can become unbalance when

enough torque is produced

• Torque is the turning effect of a force; inside

  .

• Torque = Force (from the muscle) x Force Arm

(distance from muscle insertion from the

 joint)

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 72/102

Practical Application

• Force is produced by themuscle

• FA the distance from joint 

Force

R e

 si     s t   

. .insertion of the force

• Resistance could be aweight, gravity, etc.

• RA the distance from jointto the center of theresistance

 an c e

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 73/102

Examples1. How much torque needs to

be produced to move 4,5kg when the RA is 0.25 m

  .

• Use the formula F x FA = Rx RA

• Note: A Newton is the unit of forcerequired to accelerate a mass of onekilogram one meter per second persecond.

Force

R e si     s t    an c e

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 74/102

Example 1

• F x 0.1 meters = 45 N x 0.25 meters

• F x 0.1 kg = 11.25 Kg-meters

• F = 112.5 N

 A

45        ?

FA = 0.1

RA = 0.25

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 75/102

Example 2: Increasing the FA

2. What if the FA was increased to 0.15 meters?

• F x 0.15 meters = 45 N x 0.25 meters

• F x 0.15 = 11.25 Kg-meters

• F = 75 N

 A

45        ?

FA = 0.15

RA = 0.25

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 76/102

Example 3: Decreasing the RA

3. What if the RA was decreased to 0.2 meters?

• F x 0.1 meters = 45 Kg x 0.2 meters

• F x 0.1 = 9 Kg-meters

•  =

 A

45        ?

FA = 0.1

RA = 0.2

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 77/102

77

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 78/102

78Baseball, tennis?

M h i l d di d

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 79/102

(R) – Resistance force

Mechanical advantage or disadvantage

79(A) – Axis of rotation/fulcrum

(F) – Applied force

Mechanical advantage or disadvantage?

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 80/102

Mechanical advantage or disadvantage?

80

Not many in the body

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 81/102

Mechanical advantage or disadvantage?

81

Many of these in body

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 82/102

Penggunaan Klinik

• Traksi leher

w

Arah tarik

katrol Arah tarikotot

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 83/102

Traksi tulang

w

Berat pemberat 1/7 kali BB

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 84/102

Traksi kulit

w

Berat pemberat 1/10 kali BB hanya untuk anak-anak dibawah 12 tahun

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 85/102

Summary

• The actual torque needed to move a given

resistance depends on the length of the FA

and RA

  ,

required torque decreases.

• As the FA decreases or RA increases, the

required torque increases.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 86/102

Levers Continued

• Inside the body, several joints can be “added”

together to increase leverage (e.g. shoulder,

elbow, and wrist.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 87/102

Lever Length

• Where is the velocity or speed the greatest; atS’ or Z’?

 • How can this principle be applied to tennis?

S Z

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 88/102

Lever Length

• A longer lever would

increase speed at the

end of the racquet unless the extra

weight was too great.

Then the speed may

actually be slower.

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 89/102

PESAWAT

Setiap alat yang berguna untuk memudahkan

pekerjaan manusia

•Melipat gandakan gaya / kemampuan kita

•Mengubah arah gaya yang kita lakukan•Menempuh jarak yang lebih jauh atau

memperbesar kecepatan

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 90/102

JENIS-JENIS PESAWAT SEDERHANA

TUAS RODA

BIDANG

MIRING

KATROL

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 91/102

PESAWAT RUMIT

Pesawat yang terbentuk

ar e erapa pesawa

sederhana

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 92/102

PENGUNGKIT GOLONGAN 1

T

B

K

T

B

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 93/102

PENGUNGKIT GOLONGAN 2

Titik tumpu

Beban kuasa

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 94/102

PENGUNGKIT GOLONGAN 3

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 95/102

• Permukaan datar yang salah satu ujungnya

lebih tinggi dari pada ujung yang lain

BIDANG MIRING

• Contoh : jalan di pegunungan

• Contoh : papan seluncur

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 96/102

FUNGSI BIDANG MIRING

•Membantu memindahkan benda yangterlalu berat

KEUNTUNGAN BIDANG MIRING•Gaya yang dibutuhkan lebih kecil

KELEMAHAN BIDANG MIRING•Jarak yang ditempuh lebih jauh

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 97/102

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 98/102

BAJI

Alat – alat yang mempergunakan prinsip

bidang miring :

PERBEDAAN BAJI

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 99/102

PERBEDAAN BAJI

DAN BIDANG MIRING

• Bidang miring yang bergerak bendanya

• Baji, yang bergerak / digerakkan adalah bidang

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 100/102

• Suatu roda yang berputar pada porosnya.

• Biasanya digunakan bersama-sama

den an rantai atau tali 

KATROL

• Digunakan untuk menarik benda

KATROLTETAP

KATROLBEBAS

KATROLMAJEMUK

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 101/102

KATROL TETAP

• Katrol yang posisinya tidak berubah karenadipasang pada tempat tertentu

7/23/2019 1 biomekanik

http://slidepdf.com/reader/full/1-biomekanik 102/102

KATROL BEBAS

• Katrol yang posisinya selalu berubah karena

tidak ditempatkan di tempat tertentu.