deyra.files. web viewgambar 1. kerangka tubuh manusia. ... otot pada ubuh manusia ada tiga macam,...
Post on 03-Feb-2018
262 Views
Preview:
TRANSCRIPT
A. TUJUAN
Mengukur parameter segmen tubuh manusia dan menentukan tekanan perut gaya otot
pada spinal erector dan gaya tekan ada segmen L5/S1 dengan menitikberatkan pada
kasus pengangkatan beban statis.
B. ALAT DAN BAHAN
1. Timbangan beban
2. Meteran dan busur
3. Beban
C. DASAR TEORI
Sistem gerak pada tubuh manusia dibagi menjadi dua, yaitu sistem gerak aktif dan
sistem gerak pasif. Sistem gerak aktif yang dimaksud adalah otot, sedangkan yang pasif
adalah tulang atau rangka. Selain tulang dan otot jug atredapat jaringan pembantu dalam
proses gerak yaitu jaringan penghubung (connective tissue).
Tulang adalah alat untuk meredam dan mendistribusikan gaya/tegangan yang ada
padanya. Tulang yang besar dan panjang berfungsi untuk memberikan perbandingan terhadap
beban yang terjadi pada tulang tersebut. Mungkin dalam aplikasinya, biomekanika selalu
berhubungan dengan kerangka manusia (Eko Nurmianto, 1996). Berikut ini adalah gambar
kerangka manusia:
Gambar 1. Kerangka tubuh manusia
Otot adalah organ tubuh yang mampu berkontraksi untuk melakukan sebuah gerakan
dengan bantuan tulang atau rangka. Otot pada ubuh manusia ada tiga macam, yaitu otot
jantung, otot polos dan otot rangka. Otot rangka inilah yang berperan dalam proses bergerak.
Otot rangka merupakan bagian penyusun terbesar tubuh kita.
Jaringan penghubung(connective tissue) adalah jaringan yang menghubungkan antara
otot dengan tulang dan tulang dengna tulang. Jaringan yang menghubungkan otot dengan
tulang adalah tendon. Tendon terdiri dari serabut-serabut kolagen yang letaknya paralel
dengan panjang tendon. Tendon bergerak dalam sekelompok jaringan serabut dalam satusatu
area dimana adanya gaya gesekan harus diminimalkan. Bagian dari jaringan ini memerlukan
cairan synovial sebagai pelumas. Sedangkan jarring yang menghubungkan antara tulang
dengan tulang adalah ligamen. Ligamen berfungsi untuk menyetabilkan sambungan (joint
stability) atau membentuk bagian sanbungan dan menempel pada tulang.ligamen tersusun
atas kolagen yang tidak paralel. Adanya tegangan konstan akan memperpanjang ligamen dan
menjadikannya kurang stabil dalam menjaga sambungan. Selain tendon dan ligamen, juga
terdapat sambungan cartilagenous yang memiliki fungsi sebagia pergerakan yang relatif
kecil, seperti sambungan tulang iga dan pangkal tulang iga. Adanya gerakan yang relatif kecil
pada setiap joint-nya maka dapat mengakibatkan terjadinya fleksibilitas badan manusia untuk
membungkuk, menengadah dan memutar.
Gabungan dari tulang, otot dan jaringan penghubung menghasilkan gaya dan momen
gaya yang dapat dihitung secara parsial untuk setiap segmen tubuh. Berikut ini adalah gambar
segmen tubuh beserta prosentase beratnya:
Gambar 2. Prosentase per segmen tubuh
Pada bagian-bagian tertentu seperti telapak tangan, lengan atas, lengan bawah, dan
punggung, memiliki peran yang berarti pada proses pengangkatan. Berikut ini adalah
perhitungan momen gaya yang bekerja pada daerah tersebut:
a. Telapak tangan
b. Lengan bawah
c. Lengan atas
Gaya pada lengan atas dikali dua, momen dikali dua agar benda utuh satu
d. Punggung
Gerakan seperti mengangkat beban tidak hanya dipengaruhi oleh lengan saja tetapi juga
oleh bagian tubuh lain seperti punggung, paha, betis dan lainnya. Perhatikan gambar di
bawah ini:
Gambar 3. Pemodelan sederhana aktifitas mengangkat
Dengan menggunakan teknik perhitungan keseimbangan gaya pada tiap segmen tubuh
manusia, maka didapat moment resultan pada L5/S1. Kemudian untuk mencapai
keseimbangan tubuh pada aktivitas pengangkatan, moment pada L5/S1 tersebut diimbangi
gaya otot pada spinal erector (FM) yang cukup besar dan juga gaya perut (FA) sebagai
pengaruh tekanan perut (PA) atau Abdominal Pressure yang berfungsi untuk membantu
kestabilan badan karena pengaruh momen dan gaya yang ada. Gaya otot pada spinal erector
dirumuskan sebagia berikut:
FM E=M L5 /S 1−FA D
FM = gaya otot pada spinal erector(N)
E= panjang lengan momen otot spinal erector dari L5/S1(±0,05 m)
Dimana M(L5/S1)=MT=momen resultan pada L5/S1.
FA = gaya perut(N)
D = jarak dari gaya perut ke L5/S1.(±0,11 m)
Untuk mencari gaya perut FA, maka perlu mencari tekanan perut PA dengan
menggunakan rumus:
Keterangan:
PA = Tekanan Perut(N/cm2)
FA = gaya perut(N)
AA = Luas Diafragma (465 cm2)
Θv = Sudut inklinasi perut
ΘT = Sudut inklinasi kaki
W tot=W o+2W H+2W LA+2W UA+W t
Keterangan:
Wtot = total gaya yang terjadi(N)
Wo = berat badan(N)
WH = berat telapak tangan(N)
WLA = berat lengan bawah(N)
WUA = berat lengan atas(N)
Wt = berat punggung(N)
FC=W tot . cosθ4−FA+ Fm
Keterangan:
FC = gaya tekan pada segmen L5/S1(N)
Wtot = berat total(N)
Θ4 = sudut inklinasi perut
FA = gaya perut (N)
Fm = gaya otot pada spinal erector
D. DATA HASIL PENGAMATAN
No
.
Nama Praktikan Segmentasi Tubuh Panjang
(cm)
Sudut (θ)
Wb = 3kg Wb = 2kg
1. Ibnu Hajar
Wo = 67kg
Telapak Tangan 20 40 40
Lengan Atas 25 30 60
Lengan Bawah 24 40 50
Punggung 63 50 55
Inklinasi Perut - 50 55
Inklinasi Kaki - 40 55
2. Andika Ryan
Wo = 56kg
Telapak Tangan 23 50 50
Lengan Atas 35 70 60
Lengan Bawah 32 60 60
Punggung 75 80 70
Inklinasi Perut - 80 70
Inklinasi Kaki - 50 55
E. ANALISIS DATA
Praktikan 1 dengan Wb = 2kg
a. Momen gaya telapak tangan
W H=0,6 % .W bdn=0,006.67 .9,8=3,9396 N
F yw=W o
2+W H=2.9,8
2+3,9396=13,7396 N
M w=(W o
2+W H ) . SL1 .cosθ1=13,7396.20 .cos 40=210,5 N . cm=2,105 N .m
b. Momen gaya lengan bawah
W LA=1,7 % . W bdn=0,017.67 .9,8=11,1622 N
F ye=F yw+W LA=13,7396+11,1622=24,9018 N
M e=M w+(W LA . λ2 . SL2 .cosθ2 )+( F yw . SL2. cosθ2 )=210.5+(11,1622.0,43 .24 . cos50 )+(13,7396.24 .cos50 )=210,5+74,0452+211,9594=496,5047 N . cm
= 4,965 N.m
c. Momen gaya lengan atas
W UA=2,8% . W bdn=0,028.67 .9,8=18,3848 N
F ys=F ye+W UA=24,9018+18,3848=43,2866 N
M s=M e+(W UA . λ3 . SL3 .cos θ3 )+( F ye . SL3 .cosθ3 )=496,5047+(18,3848.0,436 .25.cos60 )+ (24,9018.25 . cos60 )=496,5047+100,197+311,2725=907,9742 N . cm
= 9,0797 N.m
d. Momen gaya punggung
W T=50 % .W bdn=0,5.67 .9,8=328,3 N
F yt=2 F ys+W T=86,5732+328,3=414,8732 N
M t=2 M s+(W T . λ4 . SL4 .cosθ4 )+(2 F ys . SL4 .cosθ4 )=1815,9484+ (328,3.0,67.63 .cos55 )+(86,5732.63 . cos55 )=1815,9484+7948,36+3128,3498=12892,6583 N .cm
= 128,9265 N.m
e. Gaya perut
PA=
10−4 (43−0,36 (θH+θT )) (M L 5S1)
1,8
75
¿10−4 ( 43−0,36 (55+55 ) ) (124,3092 )1,8
75=
10−4 ( 43−0,36 (110 ) ) .5889,8775
=0,0267 Ncm2=267 N
m2
F A=PA . AA=0,0267.465=12,4155 N
f. Gaya otot spinal erector
FM=M T−F A . D
E=12892,6583.10−2−12,4155.0,11
0,05=2251,2176 N
g. Berat total
W tot=W bdn+2 W H+2W LA+2W UA+W T
¿656,6+7,8792+22,3244+36,7696+328,2=1051,8732 N
h. Gaya tekan pada L5/S1
FC=W tot . cosθ4−FA+ FM
¿1051,8732. cos55−12,4155+2251,2176=2842,1318 N
Praktikan 1 dengan Wb = 3kg
Momen gaya telapak tangan
W H=0,6 % .W bdn=0,006.67 .9,8=3,9396 N
F yw=W o
2+W H=2.9,8
2+3,9396=13,7396 N
M w=(W o
2+W H ) . SL1 .cosθ1=13,7396.20 . cos 40=210,5 N . cm =2,105 N.m
Momen gaya lengan bawah
W LA=1,7% . W bdn=0,017.67 .9,8=11,1622 N
F ye=F yw+W LA=13,7396+11,1622=24,9018 N
M e=M w+(W LA . λ2 . SL2 .cosθ2 )+( F yw . SL2 . cosθ2 )=210.5+ (11,1622.0,43 .24 . cos 40 )+ (13,7396.24 .cos 40 )=210,5+88,2436+252,6035=551,347 N . cm
= 5,51347 N.m
Momen gaya lengan atas
W UA=2,8 % . W bdn=0,028.67 .9,8=18,3848 N
F ys=F ye+W UA=24,9018+18,3848=43,2866 N
M s=M e+(W UA . λ3 . SL3 .cosθ3 )+( F ye . SL3 .cosθ3 )=551,347+ (18,3848.0,436 .25 . cos30 )+(24,9018.25 .cos30 )=551,347+173,5466+539,1398=1264,0334 N . cm
= 12,6403 N.m
Momen gaya punggung
W T=50 % .W bdn=0,5.67 .9,8=328,3 N
F yt=2 F ys+W T=86,5732+328,3=414,8732 N
M t=2 M s+(W T . λ4 . SL4 .cosθ4 )+(2 F ys . SL4 . cosθ4 )=1264,0334+ (328,3.0,67.63 .cos 50 )+(86,5732.63 . cos50 )=¿1264,0334+8907,4569++3505,8353=13677,3256 N . cm
= 136,7733 N.m
Gaya perut
PA=
10−4 (43−0,36 (θH+θT )) (M L 5S1)
1,8
75
¿10−4 ( 43−0,36 (50+40 ) ) (124,3092 )1,8
75=
10−4 (43−0,36 (100 ) ) .5889,8775
=0,05497 Ncm2=549,7
F A=PA . AA=0,05497.465=25,56 N
Gaya otot spinal erector
FM=M T−F A . D
E=136,7733−25,56.0,11
0,05=2679,234 N
Berat total
W tot=W bdn+2 W H+2W LA+2W UA+W T
¿656,6+7,8792+22,3244+36,7696+328,2=1051,8732 N
Gaya tekan pada L5/S1
FC=W tot . cosθ4−FA+ FM
¿1051,8732. cos55−25,56+2679,234=3257,0037 N
Praktikan 2 dengan Wb = 2kg
Momen gaya telapak tangan
W H=0,6 % .W bdn=0,006.56 .9,8=3,2928 N
F yw=W o
2+W H=2.9,8
2+3,2928=13,0928 N
M w=(W o
2+W H ) . SL1 .cosθ1=13,0928.23 . cos50=193,56 N .cm
¿1,9356 N .m
Momen gaya lengan bawah
W LA=1,7 % . W bdn=0,017.56 .9,8=9,3296 N
F ye=F yw+W LA=13,0928+9,3296=22,4224 N
M e=M w+(W LA . λ2 . SL2 .cosθ2 )+( F yw . SL2 . cosθ2 )=193,56+(9,3296.0,43 .32 .cos 60 )+ (13,0928.32. cos60 )=193,56+64,1876+209,4848=467,2324 N . cm
= 4,672324 N.m
Momen gaya lengan atas
W UA=2,8% . W bdn=0,028.56 .9,8=15,3664 N
F ys=F ye+W UA=22,4224+15,3664=37,7888 N
M s=M e+(W UA . λ3 . SL3 . cosθ3 )+( F ye . SL3 .cosθ3 )=467,2324+(15,3664.0,436 .35 .cos 60 )+(22,4224.35 .cos 60 )=467,2324+117,2456+234,892=819,37 N .cm
= 8,1937 N.m
Momen gaya punggung
W T=50 % . W bdn=0,5.56 .9,8=274,4 N
F yt=2F ys+W T=75,5776+274,4=349,9776 N
M t=2 M s+(W T . λ4 . SL4 .cosθ4 )+(2 F ys . SL4 .cosθ4 )=1638,7+ (274,4.0,67 .75 .cos70 )+(75,5776.75 . cos70 )=1638,7+4715,9789+1938,6796=8293,3585 N .cm
= 82,9336 N.m
Gaya perut
PA=
10−4 (43−0,36 (θH+θT )) (M L 5S1)
1,8
75
¿10−4 ( 43−0,36 (70+55 ) ) (124,3092 )1,8
75=
10−4 ( 43−0,36 (125 ) ).5889,8775
=−0,008218 Ncm2 =−82,18 N
m2
F A=PA . AA=−0,008218.465=−3,8216 N
Gaya otot spinal erector
FM=M T−F A . D
E=
8293,3585.10−2−(−3,8216.0,11)0,05
=1667,0791 N
Berat total
W tot=W bdn+2 W H+2W LA+2W UA+W T
¿548,8+6,5856+18,6592+30,7328+274,4=879,1176 N
Gaya tekan pada L5/S1
FC=W tot . cosθ4−FA+ FM
¿879,1176.cos70−(−3,8216)+1667,0791=1971,5767 N
Praktikan 2 dengan Wb = 3kg
Momen gaya telapak tangan
W H=0,6 % .W bdn=0,006.56 .9,8=3,2928 N
F yw=W o
2+W H=2.9,8
2+3,2928=13,0928 N
M w=(W o
2+W H ) . SL1 .cosθ1=13,0928.23 . cos50=193,56 N .cm
¿1,9356 N .m
Momen gaya lengan bawah
W LA=1,7 % . W bdn=0,017.56 .9,8=9,3296 N
F ye=F yw+W LA=13,0928+9,3296=22,4224 N
M e=M w+(W LA . λ2 . SL2 .cosθ2 )+( F yw . SL2 . cosθ2 )=193,56+(9,3296.0,43 .32 .cos 60 )+ (13,0928.32. cos60 )=193,56+64,1876+209,4848=467,2324 N . cm
= 4,672324 N.m
Momen gaya lengan atas
W UA=2,8% . W bdn=0,028.56 .9,8=15,3664 N
F ys=F ye+W UA=22,4224+15,3664=37,7888 N
M s=M e+(W UA . λ3 . SL3 . cosθ3 )+( F ye . SL3 .cosθ3 )=467,2324+(15,3664.0,436 .35 .cos 70 )+(22,4224.35 .cos 70 )=467,2324+80,2007+268,4119=815,8450 N .cm
= 8,15845 N.m
Momen gaya punggung
W T=50 % . W bdn=0,5.56 .9,8=274,4 N
F yt=2F ys+W T=75,5776+274,4=349,9776 N
M t=2 M s+(W T . λ4 . SL4 .cosθ4 )+(2 F ys . SL4 . cosθ4 )=1631,69+(274,4.0,67 .75 .cos80 )+(75,5776.75 . cos80 )=1631,69+2394,3653+984,2934=5010,3487 N . cm
= 50,1035 N.m
Gaya perut
PA=
10−4 (43−0,36 (θH+θT )) (M L 5S1)
1,8
75
¿10−4 ( 43−0,36 (80+50 ) ) (124,3092 )1,8
75=
10−4 ( 43−0,36 (130 ) ).5889,8775
=−0,02984 Ncm2=298,4 N
m2
F A=PA . AA=−0,02984.465=−13,8765 N
Gaya otot spinal erector
FM=M T−F A . D
E=5010,3487.10−2−(−13,8765.0,11)
0,05=1032,5981 N
Berat total
W tot=W bdn+2 W H+2W LA+2W UA+W T
¿548,8+6,5856+18,6592+30,7328+274,4=879,1176 N
Gaya tekan pada L5/S1
FC=W tot . cosθ4−FA+ FM
¿879,1176.cos80−(−13,8765)+1032,5981=1199,1317 N
F. PEMBAHASAN
Pada praktikum kali ini, akan dibahas tentang gaya tekan pada segmen L5/S1(Lumbal
5/Saccrum 1). Hal ini perlu dibahas karena sebagian besar gaya tekan yang dialami oleh
tubuh ketik a menerima beban atau mengangkat beban adalah segmen lumbal 5/sacrum 1.
Sehingga dengan membahas ini diharapkan kita dapat mengetahui seberapa besar gaya tekan
yang terjadi pada bagian tersebut jika kita mengangkat beban dengan berat tertentu.
Pengujian dilakukan pada dua praktikan, yaitu Ibnu Hajar dan Andika Ryan Wiratama.
Beban yang digunakan sama yaitu 2kg dan 3kg. Sebenarnya dibutuhkan praktikan yang berat
tubuhnya mendekati sama lain, sehingga akan lebih mudah untuk membandingkan. Tetapi
yang ada, kedua praktikan ini memiliki berat tubuh yang terpaut perbedaan cukup jauh yakni
11kg. Hal ini masih dapat dikategorikan sesuai jika parameter lain dibuat seragam untuk
mempersempit faktor yang mempengaruhi gaya tekan tersebut.
Langkah pertama yang dilakukan adalah penimbangan berat badan masing-masing
praktikan, kemudian mengukur panjang telapak tangan, lengan atas, lengan bawah, dan
punggung. Setelah itu, mengukur sudut-sudut yang telah ditentukan dengan posisi seperti
gambar 3. Semua pengukuran dilakukan dengan cepat untuk mendapatkan data yang akurat.
Karena ketika tidak dilakukan dengan cepat, maka sudut-sudut yang dihasilkan akan berubah
karena praktikan sudah mulai lelah dengan posisi tersebut.
Setelah data-data yang dibutuhkan terkumpul, dapat dilakukan analisis data dengan
menggunakan rumus-rumus untuk menentukan gaya tekan tersebut. Ada beberapa langkah
rumus yang harus dikerjakan untuk menentukan gaya tekan L5/S1, seperti mmen gaya
telapak tangan, lengan atas, lengan bawah, dan punggung, gaya perut, gaya otot spinal
erector, berat total, dan gaya tekan L5/S1.
Hasil yang didapatkan dari perhitungan analisis tersebut adalah ketika massa benda 2kg
gaya tekan yang diperoleh bernilai 2842,1318 N untuk Ibnu Hajar dan 1971,5767 N untuk
Andika Ryan W, sedangkan ketika massa yang digunakan bernilai 3kg, nilai yang diperoleh
adalah 3257,0037 N untuk Ibnu Hajar dan 1199,1317 N . Dari hasil tersebut terlihat perbedaan
yang cukup jauh. Hal ini juga dapat menunjukkan bahwa gaya tekan L5/S1 dipengaruhi oleh
berat badan, gender, umur, kebisaaan, beban yang diangkat, dan masih banyak lagi. Praktikan
Andika memiliki gaya tekan yang lebih kecil karena berat bedan yang dimiliki juga lebih
kecil dibandingkan Ibnu Hajar, sehingga besar gaya tekannya juiga lebih kecil jika
dibandingkan dengan Ibnu Hajar. Mungkin juga dikarenakan posisi pengambilan data yang
berubah sehingga data yang didapatkan kurang begitu valid.
Berdasarkan literatur, nilai gaya tekan pada segmen L5/S1 yang distandartkan olejh
NIOSH(National Institute of Occupational Safety and Health) pada tahun 1981 adalah 3500-
6500 N. Sedangkan nilai yang didapatkan tidak masuk dalam rentang tersebut, tetapi
mendekati 3500 N. hal ini bisa dikarenakan beberapa hal, antara lain:
a. Beban yang digunakan digunakan terlalu ringan sehingga kurang memberikan
tekanan pada segmen L5/S1.
b. Posisi pengambilan data tidak sesuai dengan gambar yang ada di literatur.
G. SIMPULAN DAN SARAN
a. SIMPULAN
1. Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan data analisi pengukuran gaya tekan
pada segmen L5/S1
Bagian yang dianalisa Ibnu Hajar 2kg Ibnu Hajar 3kg Andika 2kg Andika 3kg
Berat total 1051,8732 N 1051,8732 N 879,1176 N 879,1176 N
Gaya perut 12,4155 N 25,56 N −3,8216 N −13,8765 N
Gaya spinal erector 1051,8732 N 2679,234 N 1667,0791 N 1032,5981 N
Gaya tekan L5/S1 2842,1318 N 3257,0037 N 1971,5767 N 1199,1317 N
Momen lengan atas 9,0797 N.m 12,6403 N.m 8,1937 N.m 8,15845 N.m
Momen lengan bawah 4,965 N.m 5,51347 N.m 4,672324 N.m 4,672324 N.m
Momen punggung 128,9265 N.m 136,7733 N.m 128,9265 N.m 50,1035 N.m
Momen telapak tangan 2,105 N .m 2,105 N.m 1,9356 N .m 1,9356 N .m
b. SARAN
1. Lebih teliti dalam mengukur panjang telapak tangan, lengan bawah, lengan atas
dan punggung.
2. Harus teliti dan sabar dalam penghitungan momen gaya dan gaya-gaya yang
bekerja, terutama dengan satuan yang digunakan. Karena jika tidak teliti maka
akan jelas terlihat kesalahannya pada hasil akhir yang sangant jauh dari nilai
yang seharusnya.
H. DAFTAR PUSTAKA
Ama, Fadli dkk. 2012. Pedoman Praktikum Biomekanika & Biotransport. Surabaya :
FSAINTEK, UNAIR.
Muslimah, Etika dkk. 2009. Analisis Aktivitas Angkat Beban Ditinjau dari Aspek
Biomekanika dan fisiologi. Surakarta:Simposium Nasional RAPI VIII 2009.
http://publikasiilmiah.ums.ac.id/bitstream/handle/123456789/1893/12.%20Paper_I-
017.pdf diakses pada tanggal 5 Desember 2012 pukul 09.47.
_____.2010. Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 Universitas Islam Indonesia.
http://apk.lab.uii.ac.id/download/modul/regular/Biomekanika.pdf diakses pada
tanggal 5 Desember 2012 pukul 08.49
top related