BIOMEKANIKA PERTEMUAN 2 ARIYO PRABOWO FAKULTAS ILMU KESEHATAN

KEMAMPUAN AKHIR YANG DIHARAPKAN Mahasiswa mampu untuk menguraikan hukum dasar dalam biomekanik, gaya, analisa gaya dan kegunaan klinik

Pengertian Biomekanika • Mekanika adalah : Salah satu cabang ilmu Fisika yang mempelajari gerakan dan perubahan bentuk materi yang diakibatkan gangguan mekanik yang disebut gaya • Biomekanika adalah kombinasi antara disiplin ilmu mekanika terapan, ilmu-ilmu biologi dan fisiologi, yang sangat berhubungan dengan tubuh manusia dan mahluk hidup lain • Biomekanika adalah : ilmu pengetahuan yang menerapkan hukum-hukum mekanika terhadap struktur tubuh terutama perpindahan gerak tubuh yang juga melibatkan berat tubuh

BIOMEKANIKA Penggunaan Fisika di kesehatan : 1. Untuk menentukan fungsi tubuh yang meliputi kesehatan dan penyakit 2. Pengetahuan tentang benda yang digunakan dalam kesehatan seperti ultrasonik, laser, radiasi, dan lain sebagainya

PENGUKURAN

Pengukuran • Fisika : pengukuran kuantitas satuan standard (Satuan Internasional / SI) • Fisika kedokteran : satuan non standard Contoh : tekanan : N/m 2 ; Dyne/cm 2 ; Pound/inch 2 tekanan darah : mm air raksa

• • False positif dan negatif False positif Error yang terjadi dimana penderita dinyatakan menderita suatu penyakit padahal tidak False negatif Error yang terjadi dimana penderita dinyatakan tidak sakit padahal menderita suatu penyakit Cara mencegahnya : 1. Proses pengukuran yang mumpuni 2. Pengulangan pengukuran dengan teliti 3. Penggunaan alat yang dapat dipercaya 4. Melakukan kalibrasi alat secara periodik Proses pengukuran Ketelitian dan kebenaran Data data lain False positif atau negatif

Proses Pengukuran 1. Proses pengukuran dengan pengulangan * Sejumlah pengulangan /detik/mnt/jam Mis : pengukuran pernafasan 15/mnt denyut nadi 70/mnt 2. Proses pengukuran tanpa pengulangan * Dilakukan sekali terhadap individu Mis : substansi asing yang dikeluarkan ginjal, potensial aksi dari sel saraf

Yang perlu diperhatikan : 1. Ketelitian (akurasi) 2. Kebenaran (presisi) Ketelitian / akurasi : - Menunjukkan pengukuran yang memberikan pendekatan untuk memperoleh suatu standar Contoh : pengukuran tinggi badan seseorang yaitu 1, 765 m dengan ketelitian 0, 033 m (33 mm) dibanding dengan patokan (standard) dalam satuan meter

Kebenaran / presisi : berhubungan dengan kemampuan pengembalian dari suatu pengukuran tanpa mempedulikan ketelitian dalam pengukuran Contoh : Penderita yang diukur temperaturnya dalam 10 x pengukuran : (36, 1 ; 36, 0 ; 36, 2 ; 36, 1 ; 36, 4 ; 36, 3 ; 36, 0 ; 36, 3 ; 36, 4 ; dan 36, 2 o. C), dengan temperatur tubuh normal 37 o. C Hasil ini menunjukkan kebenaran dalam pengukuran dengan nilai rata-rata 36, 2 o. C dan variasi 0, 2 o. C

AKURASI VS PRESISI AKURASI TINGGI ; PRESISI RENDAH PRESISI TINGGI ; AKURASI RENDAH

Besaran : SKALAR & VEKTOR • Skalar adalah besaran yang hanya mempunyai nilai Contoh : waktu, massa, intensitas, usaha, kalor • Vektor adalah besaran yang mempunyai nilai dan arah Contoh : kecepatan, perpindahan, gaya, momentum

SATUAN Satuan satuan dasar SI : Besaran Dasar SI Panjang meter Massa kilogram Waktu sekon Arus Listrik ampere Temperatur kelvin Jumlah zat mole Intensitas cahaya candela Simbol m kg s A K mol cd

Tabel Turunan Satuan International Kuantitas Satuan Singkatan Dimensi Gaya Tekanan Energi Newton Pascal Joule N Pa ; N/m 2 J ; Nm Kg m/sec 2 Kg / msec 2 Kg m 2 /sec 2 Daya Frekuensi Watt Hertz W ; J/sec Hz Kg m 2 /sec 3 sec -1

Non Satuan Internasional Kuantitas Satuan Singkatan Gaya Tekanan Energi Dyne Atmosfir Kalori Atm Cal Daya Waktu Kilo kalori/menit Kcal/mnt Menit min Temperatur Fahrenheit F

Data Standar Manusia Umur Berat badan Tinggi badan Massa Luas permukaan Temperatur tubuh Basal Metabolisme Kebutuhan O 2 30 tahun 690 N (154 lb) 172 cm 70 Kg 1, 85 m 2 37, 0 o. C 38 Kcal/m 2 hr 260 ml/min

Data Standar Manusia Produksi CO 2 Volume darah 260 ml/mnt 5, 2 lt Cardiac output 5 lt/min Tekanan darah 120/80 mm. Hg Heart rate 70 beat/min Total lung capacity 6 lt Muscle mass 30. 000 g (43% dari massa tubuh)

HUKUM DASAR & GAYA KERJA

Hukum Dasar • Hukum Newton pertama (kelembaman) Dipakai untuk mengukur suatu pengamatan → ΣF=0 • Hukum Newton kedua ΣF=m. a • Hukum Newton ketiga (aksi reaksi)

Hukum Newton I (kelembaman) “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 dengan kecepatan konstan”

HK NEWTON II • Jika yang bekerja pada benda lebih dari satu gaya, maka : ΣF = m a ; Σ F = jumlah vektor gaya yang bekerja (N) m = massa (Kg) a = percepatan (m/dt 2)

HUKUM NEWTON III : F aksi = - F reaksi (arah berlawanan) Aplikasi :

Gaya pada tubuh dan dalam tubuh • Gaya pada tubuh dapat dideteksi, ex : menabrak meja • Gaya dalam tubuh tidak dapat dideteksi, ex : gaya otot Gaya pada tubuh ada 2 macam : 1. Gaya pada tubuh dlm keadaan statis 2. Gaya pada tubuh dalam keadaan dinamis

Gaya pada tubuh saat keadaan statis Statis : Tubuh dalam keadaan setimbang, jumlah gaya dan momen gaya yang ada sama dengan nol, sistem tulang dan otot berfungsi sebagai pengumpil / pengungkit Ada 3 kelas sistem pengungkit : a. Kelas pertama Titik tumpuan terletak diantara gaya berat dan otot W W = gaya berat M = gaya otot M

b. Kelas kedua Gaya berat diantara titik tumpu dan gaya otot M W c. Kelas ketiga Gaya otot terletak diantara titik tumpuan dan gaya berat M M W W

Keuntungan mekanik Perbandingan antara gaya otot dan gaya berat Iw Gaya berat (W) Keuntungan Mekanik = IM Gaya otot (M)

KESEIMBANGAN

• Keseimbangan stabil 1. Pusat gravitasinya naik jika diberi gaya 2. Muncul gaya pemulih yang menyebabkan kembali ke keadaan semula 3. Tenaga potensial bertambah

• Keseimbangan labil 1. Pusat gravitasinya turun jika diberi gaya 2. Posisi benda akan mengalami perubahan 3. Tenaga potensial berkurang

• Keseimbangan normal 1. Pusat gravitasinya tidak berubah jika diberi gaya 2. Tenaga potensial bertambah

Pusat Grafitasi tubuh Teknik menentukan pusat grafitasi : a. Menggantungkan sebuah objek pada dua titik yang berbeda b. Berdiri diatas sebuah papan dimana kedua papan terletak diatas timbangan c. Metoda grafik

Keseimbangan Tubuh • Tubuh dalam keadaan setimbang apabila gaya yang bekerja padanya saling meniadakan dan tubuh tetap dalam keadaan istirahat • Keseimbangan tubuh dapat dicapai : a. Letak pusat grafitasi direndahkan (posisi duduk atau tidur) b. Peningkatan luas permukaan penyangga (posisi duduk, tidur berjalan)

Keseimbangan tubuh dapat dikurangi dengan : a. Menaikkan letak pusat grafitasi (mengangkat tangan keatas, menjunjung barang di atas kepala) b. Mengurangi dasar permukaan penyangga (berjinjit atau berdiri dengan satu kaki)

APLIKASI BIOMEKANIKA DALAM OLAH RAGA & KESEHATAN

Tujuan Biomekanika dalam terapan ilmu kesehatan • Mengetahui konsep ilmiah dasar yang diaplikasikan dalam bentuk gerak manusia • Memahami bentuk / model gerak dasar dalam olahraga sehingga mampu mengembangkan dengan baik • Mampu memahami perkembangan gerak dasar • Mampu menerapkan suatu bentuk yang sesuai dengan karakteristik fisik seseorang dalam berolahraga, dengan baik dan benar, sehingga tenaga lebih efisien serta hasil lebih optimal

DIAGRAM BIOMEKANIKA

Tujuan Biomekanika dalam terapan ilmu kesehatan

BIOSTATIKA • TORSO LIFT LEG LIFT FLOOR LIFT HIGH NEAR LIFT

BIODINAMIKA