Yusie Rizal, S.Si, M.Sc.

Biomekanika Hukum dasar dalam biomekanika

Gaya-gaya pada tubuh dan didalam tubuh

Analisa gaya dan kegunaan klinik

Pusat gravitasi tubuh (center of gravity of humans)

Keseimbangan (labil dan stabil)

Momentum

Pengantar Dalam berbagai cara, banyak gerakan tubuh yang

menerapkan prinsip-prinsip mesin sederhana.

Dengan memahami prinsip tsb, diharapkan perawatdapat menghindari terjadinya cidera baik bagi perawatdan pasien mereka dalam pelaksanaan tugasnya.

Contoh: cedera punggung serius yang sering kali disebabkan oleh kesalahan dalam cara pengankatanseorang pasien.

Hukum Newton I Semua objek atau benda akan bergerak apabila ada

gaya yang mengakibatkan pergerakan itu (sifatkelembaman).

Contoh :Tetap terus diam

Tetap terus bergerak

Hukum Newton II Apabila ada gaya (F) yg bekerja pada suatu benda (m)

maka benda akan mengalami suatu percepatan (a) yang arahnya sama dengan arah gaya.

Hubungan tersebut dapat dituliskan dgn F = m.a

Satuan F (N atau kg.m/s2), m (kg) dan a (m/s2).

Contoh :

F

4

23

1

Hukum Newton III Untuk setiap aksi, selalu ada reaksi yang arahnya

berlawanan.

Hubungan aksi-reaksi ini dapat dituliskan : F = -R.

F merupakan gaya berat (N) dan R adalah gaya normal (N).

Contoh :

Besaran Vektor dan operasinya Definisi vektor : besaran yang memiliki nilai dan arah.

Operasi penambahan : F1 + F2 = F3

Operasi pengurangan : F1 – F2 = F3

F1 F1

F2F2

F3F3

..berlanjut

Besaran Vektor dan operasinya Perkalian skalar : menghasilkan skalar (bukan vektor)

Perkalian vektor : menghasilkan besaran vektor.

F1 F1

F2F2

F3

|F3|= F1.F2=|F1|.|F2|cosα F3= F1×F2=|F1|.|F2|sinα

(mengikuti aturan tangan kanan)

α α

Gaya pada dan dalam tubuh Ada gaya yg bekerja pada tubuh kita dan ada gaya yg

bekerja dalam tubuh kita.

Pada tubuh : saat kita menabrak objek, kitamerasakan adanya gaya yang bekerja pada tubuh kita.

Dalam tubuh : contohnya seperti gaya otot yang menyebabkan mengalirnya darah dan paru-paru yang memperoleh udara.

Ditinjau dari segi statis dan dinamisnya, gaya ygbekerja pada tubuh manusia dpt dibagi menjadi : gayapada tubuh dalam keadaan statis dan gaya pada tubuhdalam keadaan dinamis.

Gaya dalam keadaan statis Definisi : Gaya yang bekerja pada tubuh yang

menyebabkan objek/tubuh berada dalam kondisisetimbang.

Artinya : jumlah gaya dalam segala arah sama dengannol, dan jumlah momen gaya terhadap sumbu jugasama dengan nol.

Ada 3 macam sistem pengumpil yang bekerja dalamtubuh manusia, sebagai berikut:

Klas pertama sistem pengumpil

Titik tumpuan (O) terletak diantara gaya berat (W) dan gaya otot (M).

Tumpuan

Klas kedua sistem pengumpil

Gaya berat (W) terletak diantara titik tumpuan (O) dan gaya otot (M).

Klas ketiga sistem pengumpil Gaya otot (M) terletak di antara titik tumpuan (O) dan

gaya berat (W).

Contoh 1:

R = gaya reaksi humerus terhadap ulna

M = gaya otot

W = gaya berat

Cg = titik tengah gravitasi (titik pusat gravitasi)

Sistem tulang dan otot Arah gaya dan dimensi

Contoh 2:

(a) Sistem tulang dan otot

(b) Arah gaya dan dimensi

Lengan depan membuat sudut terhadap bidang horisontal

Contoh 3:Tarikan otot deltoideus

..berlanjut

Pertanyaan:

Bagaimana rumus T muncul?

Keuntungan mekanik (K.M) Definisi: rasio atau perbandingan antara gaya otot dan

gaya berat.

..berlanjut

Keuntungan Mekanik (K.M)M

W

Keuntungan mekanik (K.M)

Oleh karena momen gaya terhadap titik O adalah0, maka :

. .

(K.M)

W M

W

M

W

M

W I M I

IM

W I

IM

W I

Analisa gaya dan kegunaannya

Gaya yang bekerja bisa Vertikal, Horisontal maupunmembentuk sudut.

Penggunaan klinik

Dalam traksi leher, beban yang digunakan sebesar 12 pounds.

Traksi leher

..berlanjut

Penggunaan klinik

Pada traksi tulang, pemberat W yg digunakan sebesar1/7 dari berat badan pasien.

Traksi tulang

..berlanjut

Penggunaan klinik

Pada traksi kulit, berat pemberat sebesar 1/10 dariberat badan (catatan : traksi kulit hanyadiperuntukkan bagi anak-anak kurang dari 12 tahun).

Traksi kulit

Gaya yang membentuk sudut

Definisi : Gaya tarikan yg membentuk sudut dengangaris horisontal dan vertikal.

F1 dan F2 adalah hasil (gaya pada komponen x dany), dimana

1

2

cos

sin

F F

F F

F R

..berlanjut

Gaya yang membentuk sudut

Sebuah objek yang ditarik dengan dua gaya.

S : gaya hasil penjumlahan F1 dan F2.

Pusat gravitasi tubuh (cg) Definisi : titik yang dipakai gaya gravitasi pada tubuh

yang merupakan bagian dari pusat massa.

Cara penentuan pusat gravitasi ada beberapa macam:

(a) Menggantungkan objek pada titik yang berbeda.

Gantungkan pada titik P.

..berlanjut

Pusat gravitasi tubuh (cg)

Gantungkan pada titik yang lain (misal P1)

Tarik garis potong antara kedua garis diatas...berlanjut

Pusat gravitasi tubuh (cg)(b) Berdiri diatas papan dgn ujung-ujungnya memiliki timbangan.

1 2

2

1 2

Pada titik P, torsi = 0:

( ) ( )( ) 0X W L X W

WX L

W W

Catatan : Lakukan dengan berbagai posisi.

..berlanjut

Pusat gravitasi tubuh (cg)Data pusat gravitasi tiap segmen sesuai dengan posisi tubuh

..berlanjut

Pusat gravitasi tubuh (cg)

..berlanjut

Tabel massa dan pusat cg tiap segmen pada posisi (a) dan (b)

Pusat gravitasi tubuh (cg)Dari laporan penelitian Borelli, Braune, Fischer dan Dempster mengenaiberat relatif tiap segmen tubuh (lihat tabel), dapat dipakai untukmenentukan cg tiap segmen melalui kalkulus.