Fisiologi KerjaFisiologi Kerja Setiap kegiatan yang berlangsung pada diri manusia membutuhkan Setiap kegiatan yang berlangsung pada diri manusia membutuhkan

energi. Kemampuan manusia untuk melakukan berbagai kegiatan energi. Kemampuan manusia untuk melakukan berbagai kegiatan tergantung pada struktur fisik dari tubuhnya sendiri, struktur tulang, tergantung pada struktur fisik dari tubuhnya sendiri, struktur tulang, otot-otot rangka, sistem saraf dan proses metabolisme. Dua ratus otot-otot rangka, sistem saraf dan proses metabolisme. Dua ratus enam tulang membentuk rangka manusia yang berfungsi menopang enam tulang membentuk rangka manusia yang berfungsi menopang dan melakukan kegiatan-kegiatan fisik. Tulang-tulang tersebut dan melakukan kegiatan-kegiatan fisik. Tulang-tulang tersebut saling berhubungan dengan sendi-sendi yang merupakan saling berhubungan dengan sendi-sendi yang merupakan gumpalan-gumpalan serabut otot yang dapat berkontraksi. Fungsi gumpalan-gumpalan serabut otot yang dapat berkontraksi. Fungsi dari serabut otot adalah utnuk mengubah energi kimia menjadi dari serabut otot adalah utnuk mengubah energi kimia menjadi energi mekanik. Kegiatan-kegiatan otot dikontrol oleh sistem saraf energi mekanik. Kegiatan-kegiatan otot dikontrol oleh sistem saraf sedemikian rupa sehingga kerja otot secara keseluruhan dapat sedemikian rupa sehingga kerja otot secara keseluruhan dapat berlangsung dengan baik. berlangsung dengan baik.

Untuk melakukan semua kegiatan manusia diperlukan Untuk melakukan semua kegiatan manusia diperlukan suplai energi. Energi terbentuk karena adanya proses metabolisme suplai energi. Energi terbentuk karena adanya proses metabolisme dalam otot, yaitu berupa serangkaian proses kimia yang mengubah dalam otot, yaitu berupa serangkaian proses kimia yang mengubah bahan makanan menjadi dua bentuk energi : energi mekanis dan bahan makanan menjadi dua bentuk energi : energi mekanis dan energi panas.energi panas.

Aktivitas otot akan mengubah fungsi-fungsi faal Aktivitas otot akan mengubah fungsi-fungsi faal

dalam tubuh sebagai berikutdalam tubuh sebagai berikut : :

Denyut jantungDenyut jantung Tekanan darahTekanan darah Keluaran/output jantung (liter darah/menit)Keluaran/output jantung (liter darah/menit) Komposisi kimia dalam darah dan tubuhKomposisi kimia dalam darah dan tubuh Temperatur tubuhTemperatur tubuh Laju penguapanLaju penguapan Ventilasi paru-paru ( liter darah/menit)Ventilasi paru-paru ( liter darah/menit) Konsumsi oksigen oleh ototKonsumsi oksigen oleh otot

Proses MetabolismeProses Metabolisme

Proses metabolisme yang terjadi dalam tubuh manusia Proses metabolisme yang terjadi dalam tubuh manusia merupakan fase yang penting sebagai penghasil merupakan fase yang penting sebagai penghasil energi yang diperlukan untuk kerja fisik. energi yang diperlukan untuk kerja fisik.

Proses metabolisme ini bisa dianalogikan dengan Proses metabolisme ini bisa dianalogikan dengan proses pembakaran yang kita jumpaibdalam mesin proses pembakaran yang kita jumpaibdalam mesin motor bakar (motor bakar (combustion engine)combustion engine). Lewat proses . Lewat proses metabolis akan dihasilkan panas dan energi yang metabolis akan dihasilkan panas dan energi yang diperlukan untuk kerja mekanis lewat sistem otot diperlukan untuk kerja mekanis lewat sistem otot manusia. Di sini zat-zat makanan akan bersenyawa manusia. Di sini zat-zat makanan akan bersenyawa dengan oksigen (O2) yang dihirup, terbakar dan dengan oksigen (O2) yang dihirup, terbakar dan menimbulkan panas serta energi mekanik.menimbulkan panas serta energi mekanik.

Proses Metabolisme Dalam Tubuh ManusiaProses Metabolisme Dalam Tubuh Manusia

Zatmakanan

Oksigen(O2)

Lambung,usus

Paru-paru

Hati

PROSES METABOLISME

Panas Energi

Pengukuran Konsumsi OksigenPengukuran Konsumsi Oksigen Besarnya pengeluaran energi sebagai akibat kerja fisik sangat Besarnya pengeluaran energi sebagai akibat kerja fisik sangat

berkaitan dengan konsumsi energi. Satuan pengukuran konsumsi berkaitan dengan konsumsi energi. Satuan pengukuran konsumsi energi adalah kilo kalori (KKal). 1 KKal adalah jumlah panas yang energi adalah kilo kalori (KKal). 1 KKal adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan tempertaur 1 liter air dari 14,5o C dibutuhkan untuk menaikkan tempertaur 1 liter air dari 14,5o C menjadi 15,5o C. Energi yang dikonsumsikan seringkali bisa diukur menjadi 15,5o C. Energi yang dikonsumsikan seringkali bisa diukur secara langsung yaitu melalui konsumsi oksigen (O2) yang dihisap. secara langsung yaitu melalui konsumsi oksigen (O2) yang dihisap. Menurut Menurut Mc. Cormick, Mc. Cormick, volume oksigen yang dibutuhkan bekerja volume oksigen yang dibutuhkan bekerja dapat dipakai sebagai dasar menentukan jumlah kalori yang dapat dipakai sebagai dasar menentukan jumlah kalori yang diperlukan selama kerja atas dasar persamaan berikut ini :diperlukan selama kerja atas dasar persamaan berikut ini :

1 liter oksigen = 4,7 – 5 Kkal1 liter oksigen = 4,7 – 5 Kkal Sedangkan menurut Nurmianto (2000), jika 1 liter oksigen Sedangkan menurut Nurmianto (2000), jika 1 liter oksigen

dikonsumsi oleh tubuh, maka tubuh akan mendapatkan 4,8 KKal dikonsumsi oleh tubuh, maka tubuh akan mendapatkan 4,8 KKal energi. Faktor inilah yang merupakan nilai kalori suatu oksigen. energi. Faktor inilah yang merupakan nilai kalori suatu oksigen.

Volume oksigen yang digunakan tersebut dihitung dengan cara Volume oksigen yang digunakan tersebut dihitung dengan cara mengukur volume udara ekspirasi dan kemudian kadar oksigennya mengukur volume udara ekspirasi dan kemudian kadar oksigennya ditentukan dengan teknik sampling. Dengan mengetahui temperatur ditentukan dengan teknik sampling. Dengan mengetahui temperatur dan tekanan udaranya, maka volume oksigen yang digunakan dan tekanan udaranya, maka volume oksigen yang digunakan dapat dihitung.dapat dihitung.

Pengukuran Denyut JantungPengukuran Denyut Jantung Derajat beban kerja tidak hanya tergantung pada jumlah kalori yang Derajat beban kerja tidak hanya tergantung pada jumlah kalori yang

dikonsumsi, akan tetapi juga bergantung pada jumlah otot yang dikonsumsi, akan tetapi juga bergantung pada jumlah otot yang terlibat pada pembebanan otot statis. Sejumlah konsumsi energi terlibat pada pembebanan otot statis. Sejumlah konsumsi energi tertentu akan lebih berat jika hanya ditunjang oleh sejumlah kecil tertentu akan lebih berat jika hanya ditunjang oleh sejumlah kecil otot relatif terhadap sejumlah besar otot.otot relatif terhadap sejumlah besar otot.

Astrand Astrand dan dan ChristensenChristensen meneliti pengeluaran energi dari tingkat meneliti pengeluaran energi dari tingkat denyut jantung dan menemukan adanya hubungan langsung antara denyut jantung dan menemukan adanya hubungan langsung antara keduanya. Tingkat pulsa dan denyut jantung per menit dapat keduanya. Tingkat pulsa dan denyut jantung per menit dapat digunakan untuk menghitung pengeluaran energi. digunakan untuk menghitung pengeluaran energi. [Retno Megawati, [Retno Megawati, 2003]2003]

Secara lebih luas dapat dikatakan bahwa kecepatan denyut jantung Secara lebih luas dapat dikatakan bahwa kecepatan denyut jantung dan pernapasan dipengaruhi oleh tekanan fisiologis, tekanan oleh dan pernapasan dipengaruhi oleh tekanan fisiologis, tekanan oleh lingkungan atau tekanan akibat kerja keras, di mana ketiga faktor lingkungan atau tekanan akibat kerja keras, di mana ketiga faktor tersebut memberikan pengaruh yang sama besar. Pengukuran tersebut memberikan pengaruh yang sama besar. Pengukuran berdasarkan kriteria fisiologis ini bisa digunakan apabila faktor-berdasarkan kriteria fisiologis ini bisa digunakan apabila faktor-faktor yang berpengaruh tersebut dapat diabaikan atau situasi faktor yang berpengaruh tersebut dapat diabaikan atau situasi kegiatan dalam keadaan normal.kegiatan dalam keadaan normal.

Besarnya denyut jantung Besarnya denyut jantung dapat meningkat dapat dapat meningkat dapat disebabkan karena disebabkan karena beberapa hal antara lain :beberapa hal antara lain :– Temperatur sekeliling Temperatur sekeliling

yang tinggi.yang tinggi.– Tingginya Tingginya

pembebanan otot pembebanan otot statis.statis.

– Semakin sedikitnya Semakin sedikitnya otot yang terlibat otot yang terlibat dalam suatu kondisi dalam suatu kondisi kerja. kerja. [Nurmianto, [Nurmianto, 2000]2000]

Pengukuran denyut Pengukuran denyut jantung => salah satu alat jantung => salah satu alat untuk mengetahui beban untuk mengetahui beban kerja. kerja. Hal ini dapat Hal ini dapat dilakukan dengan dilakukan dengan berbagai cara :berbagai cara :– Merasakan denyut yang Merasakan denyut yang

ada pada arteri radial pada ada pada arteri radial pada pergelangan tangan.pergelangan tangan.

– Mendengarkan denyut Mendengarkan denyut jantung dengan jantung dengan stethoscope.stethoscope.

– Menggunakan ECG Menggunakan ECG ((Electrocardiogram)Electrocardiogram), yaitu , yaitu mengukur signal elektrik mengukur signal elektrik yang diukur dari otot yang diukur dari otot jantung pada permukaan jantung pada permukaan kulit dada. kulit dada.

Muller memberikan beberapa definisi sebagai berikutMuller memberikan beberapa definisi sebagai berikut Denyut jantung pada saat istirahat Denyut jantung pada saat istirahat (resting pulse)(resting pulse) : :

rata-rata denyut jantung sblm suatu pekerjaan dimulai.rata-rata denyut jantung sblm suatu pekerjaan dimulai. Denyut jantung selama bekerja Denyut jantung selama bekerja (working pulse) :(working pulse) : rata- rata-

rata denyut jantung pada saat seseorang bekerja.rata denyut jantung pada saat seseorang bekerja. Denyut jantung untuk kerja Denyut jantung untuk kerja (work pulse)(work pulse) adalah selisih adalah selisih

antara denyut jantung selama bekerja dan selama antara denyut jantung selama bekerja dan selama istirahat.istirahat.

Denyut jantung selama istirahat total Denyut jantung selama istirahat total (recovery cost or (recovery cost or recovery cost)recovery cost) adalah jumlah aljabar denyut jantung adalah jumlah aljabar denyut jantung dari berhentinya denyut pada saat suatu pekerjaan dari berhentinya denyut pada saat suatu pekerjaan selesai dikerjakan sampai dengan denyut berada pada selesai dikerjakan sampai dengan denyut berada pada kondisi istirahatnya.kondisi istirahatnya.

Denyut kerja total Denyut kerja total (Total work pulse or cardiac cost)(Total work pulse or cardiac cost) adalah jumlah denyut jantung dari mulainya suatu adalah jumlah denyut jantung dari mulainya suatu pekerjaan sampai dengan denyut berada pada kondisi pekerjaan sampai dengan denyut berada pada kondisi istirahatnya istirahatnya (resting level)(resting level). . [Nurmianto, 2000][Nurmianto, 2000]

Tahap pertama adalah menyetarakan besaran kecepatan denyut Tahap pertama adalah menyetarakan besaran kecepatan denyut jantung ke dalam bentuk energi. Untuk merumuskan hubungan jantung ke dalam bentuk energi. Untuk merumuskan hubungan antara antara Energy expenditureEnergy expenditure kecepatan denyut jantung dilakukan kecepatan denyut jantung dilakukan pendekatan kuantitatif hubungan antara pendekatan kuantitatif hubungan antara energi expenditureenergi expenditure dengan dengan kecepatan denyut jantung dengan analisa regresi. Bentuk regresi kecepatan denyut jantung dengan analisa regresi. Bentuk regresi hubungan energi dengan kecepatan denyut jantung secara umum hubungan energi dengan kecepatan denyut jantung secara umum adalah regresi kuadratis dengan persamaan sebagai berikut :adalah regresi kuadratis dengan persamaan sebagai berikut :

Y = 1,80411 – 0,0229038 X + 4,71733.10-4 X2Y = 1,80411 – 0,0229038 X + 4,71733.10-4 X2 Di mana : Y = Energi (Kilokalori/menit)Di mana : Y = Energi (Kilokalori/menit) X = Kecepatan denyut jantung (denyut per menit)X = Kecepatan denyut jantung (denyut per menit) Lalu ditentukan besarnya konsumsi energi yang ada dengan rumus Lalu ditentukan besarnya konsumsi energi yang ada dengan rumus

matematis :matematis : KE = Et – EiKE = Et – Ei Di mana : KE = Konsumsi energi untuk kegiatan tertentu (Kkal/mnt)Di mana : KE = Konsumsi energi untuk kegiatan tertentu (Kkal/mnt) Et = Pengeluaran energi pada waktu kerja tertentu Et = Pengeluaran energi pada waktu kerja tertentu

(Kilokalori/menit)(Kilokalori/menit)

Ei = Pengeluaran energi pada waktu istirahat Ei = Pengeluaran energi pada waktu istirahat (Kilokalori/menit) (Kilokalori/menit) [Martyaningsih, 2003][Martyaningsih, 2003]

Grandjean (1988) menyatakan pengeluaran energi untuk Grandjean (1988) menyatakan pengeluaran energi untuk metabolisme basal selama waktu istirahat dan konsumsi metabolisme basal selama waktu istirahat dan konsumsi energi untuk keperluan pribadi adalah sekitar 2000 – 2300 energi untuk keperluan pribadi adalah sekitar 2000 – 2300 Kkal. Ini Berarti dalam bekerja rata-rata dikeluarkan energi Kkal. Ini Berarti dalam bekerja rata-rata dikeluarkan energi sebesar 4,5 – 5 Kkal/menit. Untuk menjaga kebugaran sebesar 4,5 – 5 Kkal/menit. Untuk menjaga kebugaran fisik, setiap hari harus dicukupi kebutuhan energi minimal fisik, setiap hari harus dicukupi kebutuhan energi minimal 3000 Kkal untuk pria dan 2400 Kkal untuk wanita. [3000 Kkal untuk pria dan 2400 Kkal untuk wanita. [Retno Retno Megawati, 2003Megawati, 2003]]

Kebutuhan fisik akan berbeda untuk setiap aktivitas. Kebutuhan fisik akan berbeda untuk setiap aktivitas. Semakin tinggi beban fisik, maka semakin tinggi pula Semakin tinggi beban fisik, maka semakin tinggi pula kebutuhan energinya. Tabel di bawah ini menunjukkan kebutuhan energinya. Tabel di bawah ini menunjukkan klasifikasi beban kerja untuk berbagai tingkat reaksi klasifikasi beban kerja untuk berbagai tingkat reaksi fisiologis tubuh :fisiologis tubuh :

Reaksi Fisiologis terhadap Beban Kerja FisikReaksi Fisiologis terhadap Beban Kerja Fisik

KategoriKategori Konsumsi Konsumsi OksigenOksigen

(liter/menit)(liter/menit)

Denyut Denyut JantungJantung

(Denyut/mnt)(Denyut/mnt)

Pengeluaran Pengeluaran EnergiEnergi

(Kkal/menit)(Kkal/menit)

Sangat RinganSangat Ringan

RinganRingan

ModeratModerat

BeratBerat

Sangat BeratSangat Berat

Berat EkstrimBerat Ekstrim

< 0,5< 0,5

0,5 – 1,00,5 – 1,0

1,0 – 1,51,0 – 1,5

1,5 – 2,01,5 – 2,0

2,0 – 2,52,0 – 2,5

> 2,5> 2,5

< 60< 60

60 – 10060 – 100

100 – 125100 – 125

125 – 150125 – 150

150 – 175150 – 175

> 175> 175

< 2,5< 2,5

2,5 – 5,02,5 – 5,0

5,0 – 7,55,0 – 7,5

7,5 – 10,07,5 – 10,0

10,0 – 12,510,0 – 12,5

> 12,5> 12,5

Peningkatan denyut nadi mempunyai peran yang sangat penting di dalam peningkatan Peningkatan denyut nadi mempunyai peran yang sangat penting di dalam peningkatan cardiac cardiac outputoutput dari istirahat sampai kerja maksimum. Peningkatan yang potensial dalam denyut nadi dari dari istirahat sampai kerja maksimum. Peningkatan yang potensial dalam denyut nadi dari istirahat sampai kerja maksimum tersebut oleh Rodahl (1989) didefinisikan sebagai istirahat sampai kerja maksimum tersebut oleh Rodahl (1989) didefinisikan sebagai Heart Rate Heart Rate Reserve (HR Reserve). Reserve (HR Reserve). HR ReserveHR Reserve tersebut diekspresikan dalam presentase yang dapat tersebut diekspresikan dalam presentase yang dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

% HR Reserve =% HR Reserve =

Lebih lanjut, Manuaba & Vanwonteerghem (1996) menentukan klasifikasi Lebih lanjut, Manuaba & Vanwonteerghem (1996) menentukan klasifikasi beban kerja berdasarkan peningkatan denyut nadi kerja yang dibandingkan beban kerja berdasarkan peningkatan denyut nadi kerja yang dibandingkan dengan denyut nadi maksimum karena beban kerja kardiovaskuler dengan denyut nadi maksimum karena beban kerja kardiovaskuler ((cardiovasculair load = %CVL)cardiovasculair load = %CVL) yang dihitung dengan rumus sebagai yang dihitung dengan rumus sebagai berikut :berikut :

Di mana : Di mana : Denyut nadi istirahat = rerata denyut nadi sebelum pekerjaan dimulaiDenyut nadi istirahat = rerata denyut nadi sebelum pekerjaan dimulai Denyut nadi kerja = rerata denyut nadi selama bekerjaDenyut nadi kerja = rerata denyut nadi selama bekerja Denyut nadi maksimum = (220 – umur) untuk laki-laki dan (200 – umur) Denyut nadi maksimum = (220 – umur) untuk laki-laki dan (200 – umur)

untuk wanita.untuk wanita.

istirahatnadiDenyutmaksimumnadiDenyut

istirahatnadiDenyutjanadiDenyutxCVL

)ker(100

%

100ker

xistirahatnadiDenyutMaksimumNadiDenyut

istirahatnadiDenyutjanadiDenyut

Dari hasil perhitungan %CVL tersebut kemudian Dari hasil perhitungan %CVL tersebut kemudian dibandingkan dengan klasifikasi yang telah dibandingkan dengan klasifikasi yang telah

ditetapkan sebagai berikut :ditetapkan sebagai berikut :

< 30%< 30% Tidak terjadi kelelahan Tidak terjadi kelelahan

30 s.d. < 60%30 s.d. < 60% = Diperlukan perbaikan= Diperlukan perbaikan

60 s.d < 80%60 s.d < 80% = Kerja dalam waktu = Kerja dalam waktu singkatsingkat

80 s.d <100%80 s.d <100% = Diperlukan tindakan = Diperlukan tindakan segerasegera

> 100%> 100% = Tidak diperbolehkan = Tidak diperbolehkan

beraktivitasberaktivitas