ANALISA PENGARUH STA TERHADAP ENERGI KAYUH DAN ENERGI BIOMEKANIK PENGENDARA PADA 3

JENIS SEPEDA

Dosen Pembimbing:Prof. Dr. Ing. I Made Londen Batan, M.Eng

Dinny Harnany2107100 058

STA

LATAR BELAKANG

ALI SAFRANI, KOMANG GEDE NARA

(2005-2006)

AGUS SYAIFULLAH BAHKTIAR,R,

KURNIAWAN A.H(2007-2008)

PUTU PUSPARINI, ARISANDI, TRILAKSANA, INTAN LAZUARDI(2009)

NOVI H ARIANTO(2004)

SONI WICAKSONO (2010)

WIDHIE AKBAR (2004)

PERUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana hubungan STA terhadap energi kayuh dan energibiomekanik per segmen kaki pengendara pada 3 jenis rangka sepeda

2. Berapa STA optimum untuk tiap jenis rangka sepedatersebut.

BATASAN MASALAH

1. Penelitian dilakukan didalam ruangan atau laboratoriumdimana kondisi lantai dianggap mendatar

2. Penelitian dititik beratkan pada variasi STA pada rangkasepeda

3. Kondisi lingkungan pengambilan data sama

4. Gaya drag pada sepeda diabaikan dan kecepatan mengayuhkonstan

5. Optimasi STA hanya dibatasi oleh besar energi kayuh

TUJUAN PENELITIAN

1. Mengetahui hubungan STA dengan energi kayuh dan energibiomekanik segmen kaki

2. Mencari sudut STA yang optimal pada 3 jenis sepeda denganmengukur energi kayuh menghitung energi biomekanik segmenkaki pengendara sepeda

STA (Seat Tube Angle)STA adalah sudut yang

terbentuk antara garis sumbuseat tube terhadap garis

horizontal pada pusat pedal crank

(Vandewalle, 1991)

STA = 1800 – (β + 900)

STA

BIOMEKANIKA

Biomekanika adalah ilmu pengetahuan yangmenerapkan hukum – hukum mekanika terhadapstruktur hidup terutama sistem pergerakan daritubuh. (Hidayat, 2003)

Konsumsi Oksigen dan Heart-Rate

Skema penggunaan energi, energi yang digunakan dan denyut jantungsaat kondisi kerja steady – state.

(Kroemer, Kroemer, dan Kroemer-Elbert, 1990)

DENYUT JANTUNG

Hea

rt r

ate

duri

ng th

e w

ork

Dynamic under hot condition

Static muscular work

Dynamic work involving few

musclesDynamic work involving

many muscles

Energy consumption with increasing stress

Meningkatnya denyut jantung yang berhubungan denganberbagai macam kondisi kerja (Grandjean, 1986)

PENELITIAN TERDAHULU

Intan Lazuardi (2010)

Mencari sudut STA optimalberdasarkan energi kayuh melaluiheart – rate dan volume asupanoksigen.Sudut yang digunakan :1. Sepeda balap : 74o – 78o

dengan ketinggian sadel 570 mm2. Sepeda gunung : 68o – 72o denganketinggian sadel 500 mm3. Sepeda santai : 62o – 66o denganketinggian sadel 430 mm

HASIL PENELITIAN

0

10

20

30

40

50

72 74 76 78 80

Ene

rgi K

ayuh

(K

cal)

STA (⁰)

STA vs Energi Kayuh Rata-Rata (Jenis Sepeda Balap)

berdasar VO2

berdasar heart rate

05

10152025303540

66 68 70 72 74

Ene

rgi K

ayuh

(K

cal)

STA (⁰)

STA vs Energi Kayuh Rata-Rata (Jenis Sepeda Gunung)

berdasar VO2

berdasar heart rate

05

10152025303540

60 62 64 66 68

Ene

rgi K

ayuh

(K

cal)

STA (⁰)

STA vs Energi Kayuh Rata-Rata (Jenis Sepeda Santai)

berdasarkan VO2

berdasarkan heart rate

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

Mulai

Study Literature dan Study Lapangan

Perumusan Masalah

Penetapan Tujuan Penelitian

Uji kayuh Sepeda dengan Variasi STA pada 3 jenis Rangka Sepeda(hasil berupa data heart – rate, asupan oksigen dan rekaman video)

Perhitungan Energi Kayuh(berdasarkan data heart-rate dan asupan oksigen)

Pengolahan Data video(hasil berupa data koordinat x dan y)

Perhitungan Energi Biomekanik Segmen Kaki Pengendara

Analisa Pengaruh STA Terhadap Energi KayuhDan Energi Biomekanik

Kesimpulan dan Saran

Selesai

PERALATAN PENELITIAN

Sepeda yang dapat diubah STA (sepeda fleksibel karyaSoni W)

Indoor bicycle trainer Stop watch Busur Bilah (Bevel Protactor) Alat ukur detak jantung (cyclometer) Spirometer Alat ukur kecepatan (speedometer) Video kamera Tripod Marker

VARIASI STA PENELITIAN

Jenis Rangka Sepeda Ketingian Seat Tube (mm) STA (o)

Santai 470 mm

62

63

64

65

66

Gunung 500 mm

67

68

69

70

71

72

Balap 530 mm

73

74

75

76

77

78

UJI KAYUH

3

responden

Sepeda Balap

Sepeda Gunung

Sepeda Santai

78o, 77o, 76o, 75o, 74o, 73o

72o, 71o, 70o, 69o, 68o, 67o

66o, 65o, 64o, 63o, 62o

Spirometer

Cyclometer

Uji kayuh dilakukan selama 6 menit dengankecepatan 6 km/jam

HASIL PERCOBAAN KAYUH

0

10

20

30

40

50

62 63 64 65 66

Ene

rgi K

ayuh

(K

cal)

STA VS Energi KayuhPada Rangka Santai

Heart Rate

Spirometer

Pada rangka santai tren grafikenergi kayuh yaitu menurun

dengan STA optimal 66o

HASIL PERCOBAAN KAYUH

05

10152025303540

67 68 69 70 71 72

Ene

rgi K

ayuh

(K

cal)

STA VS Energi KayuhPada Rangka Gunung

Heart Rate

Spirometer

Pada rangka gunung tren grafikenergi kayuh yaitu membentukpalung dengan STA optimal 68o

HASIL PERCOBAAN KAYUH

05

10152025303540

73 74 75 76 77 78

Ene

rgi K

ayuh

(K

cal)

STA VS Energi KayuhPada Rangka Balap

Heart Rate

Spirometer

Pada rangka balap tren grafikenergi kayuh yaitu membentukpalung dengan STA optimal 75o

Percobaan Energi Biomekanik

Pengambilan dilakukan selama 5 detik padakecepatan 6km/jam

Kemudian video dipotong menjadi1 sikluskayuh dan dibagi kedalam beberapa gambar

LANGKAH PERHITUNGAN ENERGI BIOMEKANIK

Mulai

Pengambilan Video Kayuh

Pemotongan dan Pembagian Video

Menentukan Posisi Titik Pengamatan Gambar (a,b)

Apakah Semua Gambar Telah Ditentukan Posisi Titik

Pengamatannya?

Merubah Titik Koordinat Pengamatan (X,Y)

Ya

Tidak

A

Kalibrasi

Merubah Satuan (dari Pixel ke cm)

Menentukan Titik Cg Bagian Kaki

Menghitung Kecepatan Perubahan Posisi Bagian Kaki (Vcg)

Menghitung Kecepatan Perubahan Posisi Titik Pengamatan Bagian Kaki

(Va, Vb, Vc)

Menghitung Kecepatan Sudut (ω)

Menghitung Inersia

Menghitung Energi Kinetik

Menghitung Energi Potensial

Total Energi Biomekanik

Selesai

A

0.000

200.000

400.000

600.000

800.000

62 63 64 65 66

E. B

iom

ekan

ik (

Joul

e)

STA VS Energi Biomekanik Rata-RataBagian Kaki pada Rangka Santai

Paha

Betis

Pada rangka santai tren grafikenergi biomekanik yaitu menurun

dengan STA optimal 66o

HASIL PERHITUNGAN ENERGI BIOMEKANIK

HASIL PERHITUNGAN ENERGI BIOMEKANIK

0.000100.000200.000300.000400.000500.000600.000700.000

67 68 69 70 71 72

E. B

iom

ekan

ik (

Joul

e)

STA VS Energi Biomekanik Rata-RataBagian Kaki Pada Rangka Gunung

paha

betis

Pada rangka gunung tren grafikenergi biomekanik yaitu

membentuk palung dengan STA optimal 68o

HASIL PERHITUNGAN ENERGI BIOMEKANIK

0.000

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

700.000

73 74 75 76 77 78

E. B

iom

ekan

ik (

Joul

e)

STA VS Energi Biomekanik Rata-RataBagian Kaki Pada Rangka Balap

Paha

Betis

Pada rangka balap tren grafikenergi biomekanik yaitu

membentuk palung dengan STA optimal 75o

STA Optimum

Jenis Rangka Sepeda STA Besar Energi KayuhRata-rata (Kcal)

Rangka Sepeda Balap 75o 13,327 Kcal

Ranka Sepeda Gunung 68o 15,488 Kcal

Rangka Sepeda Santai 66o 17,148 Kcal

KESIMPULAN

1. Pada rangka sepeda balap, hubungan STA dengan energi kayuhadalah membentuk tren grafik yang menyerupai palung denganSTA optimal sebesar 75o.

2. Pada rangka sepeda gunung, hubungan STA dengan energikayuh adalah membentuk tren grafik yang menyerupai palungdengan STA optimal sebesar 68o.

3. Pada rangka sepeda santai, hubungan STA dengan energi kayuhadalah membentuk tren grafik menurun dengan STA optimalsebesar 66o.

SARAN

1. Hasil percobaan ini dapat digunakan sebagai rekomendasi untuk kasus yang sama, sesuai dengan penelitian yang dilakukan.

2. Apabila akan melakukan penelitian menggunakan bantuankamera hendaknya memakai kamera dengan resolusi tinggisehingga gambar yang dihasilkan baik dan jelas.

3. Untuk lebih memperkuat hasil, hendaknya dilakukan penelitianlanjutan mengenai ketegangan otot responden setelahmelakukan percobaan kayuh.

Terima Kasih.Mohon Saran dan Bimbingan

Demi Kemajuan Tugas Akhir ini