biomechanic @dokter budi

Upload: mycobacteriumtb

Post on 02-Jun-2018

234 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    1/59

    Budi Santoso, dr

    Bagian Fisiologi dan Fisika Medik

    Fakultas Kedokteran Universitas Sriwijaya

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    2/59

    Pakaian sopan

    no jeans,

    no T-shirt,

    no ketat, no sandal

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    3/59

    Mau belajar fisika lagi??

    Inget Gerak lurus beraturan (GLB), GJB ??????

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    4/59

    Describe:

    What is biomechanics?

    Laws of motionLevers & their classification

    Equilibrium, balance, & stability

    Factors influencing balance

    Mekanika material

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    5/59

    Perhatikan gambar dibawah

    Normal human body

    Its physically impossible for you to lick your elbow.

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    6/59

    Bio= life; Mechanics= physical actions

    Statics: form of mechanics that analyzes

    systems in constant state of motion Could be no movement at all Could be constant velocity with no acceleration

    Dynamics: form of mechanics that analyzessystems in motion and accelerating

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    7/59

    Anatomical kinesiology is the what

    Muscle origins, insertions, and actions

    Biomechanics is the how

    Mechanical principles that dictate the manner those

    muscles work

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    8/59

    HUMAN CHARACTERISTICS: Skeleton

    Muscles

    Tendons Ligaments

    Joints

    Neural command

    Reflexes

    - Levers

    - Actuators

    - Joints

    - Pulleys

    - Springs

    - Dampers

    MACHINE CHARACTERISTICS

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    9/59

    Newton 1 law of Inertia

    Newton 2 law of Acceleration

    Newton 3 law of Reaction

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    10/59

    Selama tidak ada resultan gaya yang bekerja pada

    sebuah benda maka benda tersebut akan selalu pada

    keadaannya, yaitu benda yang diam akan selalu diam

    dan benda yang bergerak akan bergerak dengankecepatan konstan.

    S F = 0 a = 0

    Hukum

    KelembamanSistem Inersial

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    11/59

    Inertia

    Kecenderungan tubuh untuk bertahanpada kondisi/posisi tertentu

    semakin besar tubuh inertia

    Implications for sport movement

    Decreased mass USUALLY means you

    are easier to move (less inertia)

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    12/59

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    13/59

    Percepatan pada sebuah benda sebanding dengan

    resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut

    Fa

    aF .m

    Satuan Gaya : newton (N)2-smkg1N1 2scmg1dyne1

    1 N = 105 dyne

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    14/59

    Gaya sebesar 1 Newton diartikan sebagai besarnya gaya yang bila

    dikerjakan pada benda bermassa 1 kilogram akan menghasilkan

    percepatan 1 meter per sekon kuadrat.

    Impulse

    Ft = m(vf-vi)

    Without time, it is impossible to generate force and

    change velocity

    Momentum

    Ft = (mvf-mvi)

    If masses are different, deficiencies can be compensated

    for by increasing speed

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    15/59

    Implications for sport movement

    Club/racket

    Follow through Athlete body weight

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    16/59

    Ground reaction force

    Implications for sport

    movement Artificial turf

    For every action there is an equal and

    opposite reaction

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    17/59

    APA YANG TERJADI DENGAN TANGGA

    TERSEBUT ???

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    18/59

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    19/59

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    20/59

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    21/59

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    22/59

    According to Rene

    Descartes, the

    human body is amechanical

    system designed

    by the hands ofGod.

    HUMAN LEVER

    http://images.search.yahoo.com/search/images/view?back=http://images.search.yahoo.com/search/images?p=rene+descartes&fr=yfp-t-331&toggle=1&cop=mss&ei=UTF-8&fp_ip=PH&vc=&w=256&h=273&imgurl=www.gla.ac.uk/departments/philosophy/Personnel/susan/Webpages0506/JadeBrian/descartes.jpg&rurl=http://www.gla.ac.uk/departments/philosophy/Personnel/susan/Webpages0506/JadeBrian/CartesianandPlatonicThought.html&size=4.9kB&name=descartes.jpg&p=rene+descartes&type=jpeg&no=1&tt=7,455&oid=647b7c2261f7b6b4&ei=UTF-8
  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    23/59

    Borelli, a student

    of Galileo,

    considered thehuman body as a

    system of levers.

    http://images.search.yahoo.com/search/images/view?back=http://images.search.yahoo.com/search/images?p=human+body&ei=UTF-8&fr=yfp-t-331&fp_ip=PH&x=wrt&js=1&ni=20&w=612&h=445&imgurl=www.graphicwitness.com/medical/pix/body123.jpg&rurl=http://www.graphicwitness.com/medical/body123.html&size=44.7kB&name=body123.jpg&p=human+body&type=jpeg&no=9&tt=140,652&oid=7adecce17aa65f7a&ei=UTF-8http://images.search.yahoo.com/search/images/view?back=http://images.search.yahoo.com/search/images?p=borelli&ei=UTF-8&fp_ip=PH&js=1&ni=20&fr=yfp-t-331&b=41&w=150&h=221&imgurl=www.thebestlinks.com/images/thumb/1/18/150px-Giovanni_Alfonso_Borelli.jpg&rurl=http://www.thebestlinks.com/Giovanni_Alfonso_Borelli.html&size=7.9kB&name=150px-Giovanni_Alfonso_Borelli.jpg&p=borelli&type=jpeg&no=45&tt=13,198&oid=f08c430c4f6c558e&ei=UTF-8
  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    24/59

    In our body, the bones act as the

    rigid bar and the joints the

    fulcrum.

    It is through these so-called human

    levers that we are able

    to move, no matter how slight our

    movement is,

    to talk, walk, and eat.

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    25/59

    How it works: A rigid bar moves on fixed point when

    a force is applied to it, to move object

    Lever = rigid bar = bone

    Fulcrum = fixed point = joint

    Effort = force applied = muscle contraction

    Load = object being moved = bone

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    26/59

    Levers are rigid bars (in the body, bones) thatmove around an axis of rotation (a joint) orfulcrum

    Forces (supplied by muscles) cause the

    movement to occur

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    27/59

    Magnify a force

    A simple crow bar

    Increase speed and range-of-motion

    (ROM) Small amount of muscular contraction

    proximally can produce lots of movement

    distally

    Balance torques A triple beam scale

    Change direction of force

    A seesaw or a pulley of a weight machine

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    28/59

    First, second, and third class

    Arrangement of the applied force (effort),

    the fulcrum, and the resistance determines

    the classification Classification determines the levers

    strengths and weaknesses

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    29/59

    Fulcrum in middle ( L F E ) (eg) scissors, moving head up and down

    About 25% of the muscles in your body operate as first

    class levers

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    30/59

    Axis

    Force

    Resist.

    Example: Neck

    extension

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    31/59

    Load in middle ( F L E )

    (eg) wheelbarrel, standing on tip toes (not common inbody)

    Very few occurrences in the body

    Gain resultant force (you can lift more), lose distance

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    32/59

    Force

    Resist.Axis

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    33/59

    Force in middle ( L E F )

    (eg) using a tweezers, lifting w/ biceps 85% of the muscles in the body function

    Usually produce speed at the expense of force

    Greater lever length = greater speed (ex.)

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    34/59

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    35/59

    When the load is close to

    the fulcrum, effort is

    applied far from fulcrum

    Small effort over largedistance = move large

    load over short distance

    (eg) Using a jack on a car

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    36/59

    When the load is farther

    from the fulcrum than the

    effort, the effort applied

    must be greater than the

    load being moved

    (eg) using a shovel

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    37/59

    Perbandingan antara gaya otot dan gaya berat

    Gaya berat (W) Gaya otot (M)

    Iw IM

    Keuntungan Mekanik =

    w

    M

    I

    I

    M

    W

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    38/59

    SAMPLE PROBLEM

    A 120 N child and a 200 N child sit at the

    opposite ends of 4.00 m uniform seesawpivoted at its center. Where should a 140 N

    child sit to balance the seesaw?

    2.0 m

    120 N 140 N

    R

    W 200 N

    FREE BODY DIAGRAM OF THE SEESAW

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    39/59

    (120 N)(2.00 m) + (140)(x) = (200 N)(2.00 m)

    Solving for x, x = 1.14 m from the center

    on the side of the 120 N child.

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    40/59

    Traksi leher

    w

    Arah tarikkatrol

    Arah tarikotot

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    41/59

    w

    Berat pemberat 1/7 kali BB

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    42/59

    Equilibrium is the state of zero

    acceleration (static or dynamic)

    Balance is the ability to control

    equilibrium

    Stability is a resistance to the

    disturbance of equilibrium

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    43/59

    Low COG =

    stability

    High COG =

    stability

    1. Location of the center of gravity in relation to the base of

    support2. Size of the base of support

    3. Mass of the person

    4. Height of the center of gravity

    5. Traction/friction6. Sensory perceptions

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    44/59

    Center of Gravity (COG)

    Titik di tubuh dimana seluruh berat dari

    tubuh mempengaruhi

    - Di tentukan bila akan menggambarkan tubuh sebagai

    1 titik

    - Secara anatomi tidak nyata dan mungkin terletak di

    luar posisi tubuh

    - Dipakai untuk menentukan pusat beban pada

    gerakan- Dapat mempengaruhi stabilitas (seleksi petinju)

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    45/59

    DETERMINING THE CENTRE OF GRAVITY

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    46/59

    DETERMINING THE CENTRE OF GRAVITY

    To determine ones COG, simply draw a box around the

    objects outer extremities

    Then draw diagonal lines through the box, with the point of

    intersection determining the objects approximate COG.

    www.flickr.com/photos/dearlydeparted/3834132754/ 46

    Approximate

    COG

    STABILITY VARIES WITH BODY POSITION

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    47/59

    Low COG Higher COG

    Wide base of support 4 point contact Small base of support 2 point contact

    Line of gravity in middle of support Similar line of gravity

    STABILITY VARIES WITH BODY POSITION

    More stable Less stable

    47PE STUDIES REVISION SEMINARS

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    48/59

    Bila benda mendapatkan gaya, maka benda

    tersebut akan cenderung untuk berdeformasi

    Tingkat deformasi tergantung besar gaya dan

    tingkat kekakuan benda (karet dengan batu) Benda akan selalu beradaptasi dengan

    gaya/beban yang menimpa. Bila adaptasi

    gagal, maka benda tersebut akan rusak

    Cth: cedera terjadi karena tubuh gagalberadaptasi thdp gaya luar.

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    49/59

    GAYA KOMPRESI

    Lebih dari 1 gaya yang mendorong

    benda pada arah garis yang sama

    Cth. Gaya dorong/ tekan

    GAYA TENSION

    Lebih dari 1 gaya yang menarik

    benda pada arah garis yang sama

    Cth. Stretching

    GAYA SHEAR2 gaya paralel yang mengenai

    benda pada arah yang tidak 1

    garis

    GAYA YANG MENGENAI MATERIAL

    STRESS

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    50/59

    STRESS

    Deformasi materi/benda krn gaya kompresi

    STRAIN

    Deformasi benda karena gaya tension

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    51/59

    51

    Stress = Load per cross

    sectional area .

    -resulting forcedistribution as a result

    of an external force

    Strain =deformation with

    respect to the

    original length

    Normal Strain

    change in length

    Shear Strain

    change in angle

    Angle

    Length Inlength

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    52/59

    Tabrakan pada mobil berkecepatan tinggi

    menyebabkan penumpang mengalami gaya

    percepatan atau perlambatan yang sangat

    besar

    Gaya-gaya ini dapat menyebabkan patah

    tulang, cedera organ dalam dan kematian

    bagi pengemudi maupun penumpang

    Gaya-gaya yang bekerja tersebut dapatdiserap oleh kendaraan (bemper dan bagian

    tubuh lainnya)

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    53/59

    Apabila percepatannya cukup besar tubuh akankehilangan kendali karena tidak memiliki gayaotot yang memadai untuk bekerja melawan gayapercepatan yang besar

    Pada kondisi tertentu darah mungkin terkumpuldi berbagai bagian tubuh

    Apabila seseorang mengalami percepatan dengankepala lebih dulu, kurangnya aliran darah keotak akan menyebabkan pandangan gelap dan

    hilang kesadaran Jaringan dapat mengalami distorsi akibat

    percepatan dan apabila gaya yang terjadi cukupbesar dapat terjadi robekan atau ruptur

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    54/59

    Sebuah benda mendapat gaya sebesar 30 N,

    sehingga dalam waktu 6 detik kecepatannya

    menjadi 30 m/s dari keadaan diam. Berapa

    berat benda jika g = 10 m/s2?

    Pada sebuah benda yang bergerak, bekerja gayasehingga mengurangi kecepatan gerak benda

    tersebut dari 10 m/s menjadi 6 m/s dalam waktu

    2 detik. Bila massa benda 5 kg, besar gaya

    tersebut adalah ....a. 5N d. 10N

    b. 6 N e. 11N

    c. 8N

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    55/59

    F

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    56/59

    Pada 1905 Einstein :

    teori baru

    Kecepatan cahaya :

    300.000 km/detik ;

    kecepatan tertinggi di alam

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    57/59

    Al-Qur'an surat As Sajadah ayat 5 ,

    kecepatan malaikat turun dari langit ke bumi &kembali menghadap Allah dlm 1 hari yang lamanya

    = 1000 th menurut ukuran manusia

    Dr. Mansour Hasaf ElNabi , ahli astrofisika MesirPerhitungan kecepatan cahaya :

    [Jarak yang ditempuh oleh Sang Uruan ( Malaikat /nur ) dalam

    satu hari ] = [Jarak yang ditempuh oleh bulan selama 1000 tahun

    atau 12000 bulan ]

    c = kecepatan cahaya

    t = waktu selama 1 hari

    L = panjang rute edar bulan

    selama 1 bulan

    c.t = 12000 . L

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    58/59

    Bila dihitung lebih lanjut

    c . t = 12000 . L L = v . T

    c . t = 12000 . v . T v = v* . cos c . t = 12000 . ( v* . cos ). T

    v* = kec. Relatif bulan

    T = periode revolusi bulan

    t = 1 hari = 23 jam 56 4,0906 = sudut revolusi bulan

    sehingga

    c = 12000 . ( v* . cos ) . T / t

    = 12000 ( 3682,07 .cos 26,928480 ) 655,71986 / 86164,0906

    = 299792,5 km/detik

    C perhitungan Al Quran C Einstein

  • 8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi

    59/59