1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Mekanika adalah salah satu cabang ilmu dari bidang ilmu fisika yang mempelajari

gerakan dan perubahan bentuk suatu materi yang diakibatkan oleh gangguan mekanik yang

disebut gaya.

Biomekanik adalah suatu ilmu yang menggunakan hukum-hukum fisika dan konsep

keteknikan untuk mempelajari gerakan yang dialami oleh beberapa segmen tubuh dan gaya-

gaya yang terjadi pada bagian tubuh tersebut selama aktivitas normal. Biomekanika adalah

ilmu yang mempelajari penelitian tentang kekuatan fisik manusia yang mencakup kekuatan

atau daya fisik manusia ketika bekerja dan mempelajri bagaimana cara kerja dan peralatan

harus dirancang sesuai dengan kemampuan fisik manusia ketika melakukan aktivitas kerja

tersebut.

Kalau sudah berbicara tentang kerja, berarti ada gaya dan gerakan. Dalam

keperawatan/kebidanan/kedokteran, pembahasan gaya dan gerakan itu banyak terjadi pada

pasien, misalnya mendorong pasien dengan menggunakan kursi dorong, pasien berbaring di

tempat tidur, dan lain-lain.

Pada ilmu kedokteran, biomekanika dibagi menjadi 2 (dua) pandangan, yaitu:

1. Ilmu Kinetika, merupakan ilmu yang mempelajari tentang faktor-faktor gaya yang

menyebabkan benda bergerak atau diam.

2. Ilmu Kinematika, adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat gerak tanpa memperhatikan

bidang mana atau bagaimana sifat gerakannya atau sudutnya apakah penuh atau tidak.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan diatas, maka dapat dirumuskan

“Bagaimana proses gaya dan gerakan dalam bidang biomekanika?”.

C. Batasan Masalah

2

Aplikasi biomekanika dalam bidang keperawatan sangat banyak, karena dibatasi oleh

waktu untuk menjelaskan semuanya, maka makalah ini hanya membahas aplikasi

biomekanika pada proses gaya dan gerakan.

D. Tujuan Pembuatan Makalah

Berikut ini merupakan tujuan dari pembuatan makalah ini :

1. Untuk mengetahui proses gaya dan gerak pada bidang biomekanika;

2. Untuk mengetahui contoh-contoh dari proses gaya dan gerak dalam biomekanika.

E. Manfaat Pembuatan Makalah

Manfaat dibuatnya makalah ini diantaranya :

1. Memberikan tambahan wawasan kepada pembaca mengenai aplikasi biomekanika dalam

proses keperawatan/kebidanan.

2. Sebagai bahan referensi mahasiswa dalam melakukan penelitian mengenai aplikasi

biomekanika dalam keperawatan/kebidanan.

3

BAB II

ISI

A. Pengertian Biomekanika

Biomekanika merupakan ilmu yang membahas aspek-aspek mekanika dari gerakan-

gerakan tubuh manusia. Biomekanika adalah kombinasi antara keilmuwan mekanika,

antropometri dan dasar ilmu kedokteran.

Pada pendekatan biomekanik ada beberapa definisi biomekanik yang dapat kita

gunakan, diantaranya adalah :

1. Menurut Hatze, Biomekanik adalah ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi sistem

biologi dengan menggunakan pengetahuan dan metode makanika.

2. Menurut Hay’s, Biomekanik adalah ilmu yang mempelajari gaya-gaya yang terjadi pada

struktur biologi dan efek yang dihasilkan oleh gaya-gaya tertentu.

3. Biomekanik adalah suatu ilmu yang menggunakan hukum-hukum fisika dan konsep

keteknikan untuk mempelajari gerakan yang dialami oleh beberapa segmen tubuh dan

gaya-gaya yang terjadi pada bagian tubuh tersebut selama aktivitas normal.

Biomekanika dapat diterapkan pada:

1. Merancang kembali pekerjaan yang sudah ada.

2. Mengevaluasi pekerjaan.

3. Penyaringan pegawai.

4. Tugas-tugas penanganan manual.

Tujuan mempelajari ilmu biomekanika antara lain:

1. Untuk menjelaskan tiap komponen dari seluruh sistem tubuh dan interaksinya.

2. Untuk mensimulasikan kondisi berbahaya, sulit untuk diukur atau waktu dan biaya yang

dikeluarkan untuk melakukan sebuah pekerjaan.

3. Untuk memperkirakan resiko yang mungkin muncul dari sebuah pekerjaan dan

memperkirakan beban maksimal yang aman untuk diangkat.

4

Biomekanika diklasifikasikan menjadi 2, yaitu:

1. General Biomechanic

General Biomechanic adalah bagian dari biomekanika yang berbicara mengenai

hukum-hukum dan konsep-konsep dasar yang mempengaruhi organ tubuh manusia baik

dalam posisi diam maupun bergerak. General Biomechanic dibagi menjadi 2, yaitu

a. Biostatic adalah bagian dari biomekanika umum yang hanya menganalisis tubuh pada

posisi diam atau bergerak pada garis lurus dengan kecepatan seragam (uniform).

b. Biodinamic adalah bagian dari biomekanika umum yang berkaitan dengan gambaran

gerakan-gerakan tubuh tanpa mempertimbangkan gaya yang terjadi (kinematika) dan

gerakan yang disebabkan gaya yang bekerja dalam tubuh (kinetik).

2. Occupational Biomechanic

Occupational Biomechanic didefinisikan sebagai bagian dari biomekanika terapan

yang mempelajari interaksi fisik antara pekerja dengan mesin, material, dan peralatan dengan

tujuan untuk meminimumkan keluhan pada sistem kerangka otot agar produktifitas kerja

dapat meningkat.

B. Hukum Dasar Biomekanika

1. Hukum Newton Pertama Mengenai Gerakan

Ide yang dinyatakan oleh Hukum Newton Pertama mengennai gerakan adalah

‘sesuatu benda akan tetap dalam posisi istirahat atau berada dalam keadaan gerakan yang

sama kecuali jika diberikan gaya yang dapat menghilangkan keseimbangan’.

Gambar 1: Mendorong benda kecil dan besar

5

Arah gerakan benda akan sama dengan arah gaya yang diberikan sehingga gaya

dideskripsikan sebagai suatu vector yang memiliki basar dan arah.

Ide ini mungkin nampak sederhana tetapi sangat penting jika kita melihat gaya-gaya

yang melawan gerakan suatu benda.

2. Hukum Newton Kedua Mengenai Gerakan

Hukum ini menyatakan bahwa percepatan suatu benda (seberapa cepat kecepatannya

bertambah) adalah sebanding dengan gaya yang diberikan kepadanya. Hal ini dapat

dirangkum dengan persamaan berikut:

Gaya = massa x percepatan

Suatu gaya sebesar 1 Newton yang diberikan pada benda bermassa 1 kg akan memberikan

percepatan 1 m/s (msˉ1).

Gambar 2: Mendorong brankar

Bayangkan dimana anda harus mendorong troli atau tempat tidur. Pada awal gerakan

akan terjadi percepatan. Normalnya, benda digerakkan dengan kecepatan yang konstan

sehingga tidak lagi bertambah cepat dan gaya yang diberikan lebih sedikit. Untuk

menggerakan suatu benda kita harus mengatasi inersia benda tesebut. Jika inersia sudah

dilampaui, maka gaya yang diperlukan untuk menjaganya tetap bergerak akan lebih sedikit.

6

3. Hukum Newton Ketiga Mengenai Gerakan

Hukum ketiga ini menyatakan bahwa ‘untuk setiap aksi terdapat reaksi sebaliknya

yang setara dan berlawanan arah’ dan hal ini membantu menjelaskan ide keseimbangan gaya

yang telah disebutkan.

Gambar 3 : Pasien berbaring di tempat tidur

Pasien yang berbaring di atas tempat tidur, kita menyadari bahwa tempat tidur

menyokong pasien. Tanpa tempat tidur, pasien akan jatuh ke lantai.

C. Gaya pada Tubuh

Gaya adalah sebuah konsep yang digunakan untuk menerangkan interaksi fisik dari

obyek dengan sekelilingnya. Gaya dalam fisika didefinisikan sebagai kuantitas yang dapat

menyebabka perubahan dari state dari suate benda sehingga terjadi percepatan pada benda

itu.

Gaya pada tubuh ada 2 tipe :

1. Gaya pada tubuh dalam keadaan statis.

Gaya Berat dan Gaya Otot sebagai Sistem Pengumpil. Tubuh dalam keadaan Statis

berarti tubuh dalam keadaan setimbang, jumlah gaya dan momen gaya yang ada sama dengan

nol. Tulang dan otot tubuh manusia berfungsi sebagai sistem pengumpil.

Tubuh dalam keadaan Statis berarti tubuh dlm keadaan setimbang, jumlah gaya dan

momen gaya yang ada sama dengan nol. Tulang dan otot tubuh manusia berfungsi sebagai

sistem pengumpil.

7

2. Gaya pada tubuh dalam keadaan dinamis.

Ada 3 kelas sistem pengumpil :

a. Klas pertama

Titik tumpuan terletak diantara gaya berat dan otot Contoh:

kepala& leher.

b. Klas Kedua

Gaya berat diantara titik tumpu dan Gaya otot.contoh: tumit

menjinjit

c. Klas Ketiga

Gaya otot terletak diantara titik tupuan dan gaya berat Contoh: otot

lengan

Gaya paling sering diterapkan untuk menstabilkan ekstremitas yang cedera leher,

punggung, atau area pelvik. Traksi terapeutik didapat dengan memberikan tarikan pada

kepala, tubuh atau anggota gerak menuju sedikitnya dua arah, misalnya: tarikan traksi dan

tarikan traksi lawannya. Gaya traksi – lawan atau gaya keduanya biasanya berasal dari berat

tubuh pasien pada saat bertumpu atau berat lain.

D. Penerapan Analisa Gaya dalam Terapan Kesehatan

1. Gaya Berat Tubuh & Posisi Duduk yang menyehatkan Tulang Belakang

Punggung adalah salah satu organ tubuh yang bekerja nonstop selama 24 jam. Dalam

keadaan tidur pun, punggung tetap menjalankan fungsinya untuk menjaga postur tubuh.

Punggung tersusun dari 24 buah tulang belakang

(vertebrae), dimana masing-masing vertebrae dipisahkan

satu sama lain oleh bantalan tulang rawan atau diskus.

Seluruh rangkaian tulang belakang ini membentuk tiga

buah lengkung alamiah, yang menyerupai huruf S.

Lengkung paling atas adalah segmen servikal

(leher), yang dilanjutkan dengan segmen toraks (punggung

tengah), dan segmen paling bawah yaitu lumbar

8

(punggung bawah). Lengkung lumbar inilah yang bertugas untuk menopang berat seluruh

tubuh dan pergerakan.

Berdasarkan data British Chiropractic Association, sekitar 32% populasi dunia

menghabiskan waktu lebih dari 10 jam sehari untuk duduk di depan meja kerja. Separuh dari

populasi tenrsebut tidak pernah meninggalkan meja kerja, bahkan saat makan siang.

Sementara itu, dua pertiga populasi menambah porsi duduk tegak saat berada di rumah.

”Postur tubuh yang baik akan melindungi dari cedera sewaktu melakukan gerakan

karena beban disebarkan merata keseluruh bagian tulang belakang,” ungkap Barbara Dorsch.

Postur tubuh yang baik, lanjut dia, akan dicapai jika telinga, bahu, dan pinggul berada dalam

satu garis lurus ke bawah.

Duduk dalam posisi tegak 90 derajat, kerap menyebabkan timbulnya pergerakan sendi

belakang sehingga posisi tubuh tidak seimbang. Maka itu, posisi duduk santai dengan postur

miring 135 derajat adalah posisi terbaik. Dalam posisi ini, tulang belakang akan berada dalam

posisi ideal, di mana tulang belakang bagian bawah akan berbentuk seperti huruf S.

Gambar 4 : posisi duduk

Kelebihan dari posisi ini adalah posisi duduk dengan sudut kemiringan 135 derajat

akan memperbaiki sirkulasi darah di bagian bawah tubuh, sehingga dapat terhindar dari

gangguan varises, selulit, dan penggumpalan darah di kaki serta mengurangi kelelahan di

kaki. “Tubuh akan terasa lebih rileks, sehingga mengurangi terjadinya ketegangan otot,”

papar Barbara.

Duduk dengan posisi kemiringan 135 derajat juga akan menghasilkan mobilitas yang

lebih baik, mudah bergerak di atas kursi, dan lebih mudah untuk naik turun kursi.

9

2. Traksi dalam Praktik Klinik

Traksi adalah tahanan yang dipakai dengan berat atau alat lain untuk menangani

kerusakan atau gangguan pada tulang dan otot. Tujuan dari traksi adalah untuk menangani

fraktur, dislokasim atau spasme otot dalam usaha untuk memperbaiki deformitas dan

mepercepat penyembuhan. Ada dua tipe utama dari traksi : traksi skeletal dan traksi kulit,

dimana didalamnya terdapat sejumlah penanganan.

Prinsip Traksi adalah menarik tahanan yang diaplikasikan pada bagian tubuh, tungkai,

pelvis atau tulang belakang dan menarik tahanan yang diaplikasikan pada arah yang

berlawanan yang disebut dengan countertraksi. Tahanan dalam traksi didasari pada hokum

ketiga (Footner, 1992 and Dave, 1995). Traksi dapat dicapai melalui tangan sebagai traksi

manual, penggunaan talim splint, dan berat sebagaimana pada traksi kulit serta melalui pin,

wire, dan tongs yang dimasukkan kedalam tulang sebagai traksi skeletal (Taylor, 1987 and

Osmond, 1999).

Traksi dapat dilakukan melalui kulit atau tulang. Kulit hanya mampu menanggung

beban traksi sekitar 5 kg pada dewasa. Jika dibutuhkan lebih dari ini maka diperlukan traksi

melalui tulang. Traksi tulang sebaiknya dihindari pada anak-anak karena growth plate dapat

dengan mudah rusak akibat pin tulang.

Indikasi traksi kulit diantaranya adalah untuk anak-anak yang memerlukan reduksi

tertutup, traksi sementara sebelum operasi, traksi yang memerlukan beban 5 kg. Akibat traksi

kulit yang kelebihan beban di antaranya adalah nekrosis kulit, obstruksi vaskuler, oedem

distal, serta peroneal nerve palsy pada traksi tungkai. Traksi tulang dilakukan pada dewasa

yang memerlukan beban > 5 kg, terdapat kerusakan kulit, atau untuk penggunaan jangka

waktu lama. Kontratraksi diperlukan untuk melawan gaya traksi, yaitu misalnya dengan

memposisikan tungkai lebih tinggi pada traksi yang dilakukan di tungkai.

10

Gambar 5 : Traksi Tulang

Gambar 6 :Traksi Kulit

Gambar 7 : Traksi Leher

E. Koordinasi Gerakan

Filosof Yunani Aristotle (384-322 SM) adalah orang yang pertama kali melakukan

studi secara sistematik terhadap gerakan tubuh manusia. Banyak prinsip yang

mendeskripsikan aksi dan karakteristik gemometri dari otot. Walaupun penemuan Aristotle

untuk menerangkan gerakan banyak mengandung kontradiksi, usaha awal yang telah ia ristis

menjado pondasi bagi studi berikutnya seperti Galen (131-201), Galileo (1564-1643), Borelli

(1608-1679), Newton (1642-1727), dan Marey (1830-1904). Studi dari para filosof dan

ilmuwan tersebut telah mengakibatkan kita bisa membuktikan bahwa gerakan tubuh manusia

merupakan konsekuensi dari interkasi anatara otot dan gaya yang diakibatkan oleh

lingkungan sekitar tubuh manusia. Seperi yang ditulis oleh Aristotle bahwa bianatang yang

berjalan membuat posisisnya berubah dengan menekan apa yang ada dibawahnya.

11

Pernayataan ini menekankan bahwa dalam studi gerakan harus menekankan pada (Higgins,

1985):

Pengkarateran interaksi fisik anatara hewan (manusia) dan lingkungan sekitar.

Menetukan cara hewan (manusia) mengorganisasikan interkasi fisik tersebut

Dengan kerangka seperti ini maka gerakan tubuh system biologis dapat diakui sebagai

hasil interaksi system biologis dengan lingkungan sekelilingnya.  Beberapa factor berikut

turut menentukan interaksi tersebut:

Stuktur dari lingkunngan (bentuk dan stabilitas).

Medan dari gaya (arah relatif terhadap gravitasi, kecepatan gerakan).

Stuktur dari sistem (susunan tulang, aktifitas otot, sususan segment dari tubuh, ukuran,

integrasi motorik yang dibutuhkan untuk mendukung postur)

Peranan dari keadaan psikologis (level keatifan, motivasi).

Bentuk gerakan yang akan dikerjakan (kerangka dari organisasi dari gerakan)

Higgins menyatakan bahwa gerakan adalah bagian yang tak terpisahkan dengan

struktur yang mendukungnya dan lingkungan yang mendefinisikannya.

Dalam biomekanika, pada dasarnya ada 2 jenis model gerakan, yaitu:

1. Single- segment Static Model

Menggambarkan beban diterima oleh siku (elbow), yaitu gaya reaksi siku (RE) dan

momen reaksi siku (ME).

2. Two-segment Static Model

Menggambarkan beban diterima oleh bahu (shoulder), yaitu gaya reaksi bahu (RE)

dan momen reaksi bahu (MS).

Berat adalah gaya tubuh yang digunakan terhadap gravitasi. Ketika suatu obyek

diangkat, pengangkat harus menguasai berat obyek dan mengetahui pusat gravitasinya.

Karena manusia tidak mempunyai bentuk geometris yang sempurna, maka pusat gravitasinya

biasanya berada pada 55% sampai 57% tinggi badannya ketika berdiri dan berada ditengah.

Friksi adalah gaya yang muncul dengan arah gerakan yang berlawanan dengan arah gerakan

benda. Misalnya menggerakkan klien diatas tempat tidur maka akan terjadi friksi. Perawat

dapat mengurangi friksi dengan mengikuti beberapa prinsip dasar. Semakin besar area

permukaan suatu obyek yang bergerak, semakin besar friksi.

12

Klein pasif atau immobilisasi akan menghasilkan friksi yang lebih besar untuk

bergerak. Friksi dapat juga dikurangi dengan mengangkat, bukan mendorong klien.

Mengangkat merupakan komponen gerakan keatas dan mengurangi tekanan antara klien dan

tempat tidur atau kursi.

Koordinasi gerakan tubuh membutuhkan integrasi fungsi sistem skeletal, otot skelet,

dan sistem saraf.

1. Skelet

Mendukung struktur penyokong tulang untuk bergerak, menghubungkan ligament dan

otot, melindungi organ penting, mengatur produk kalsium dan sel darah merah.

2. Sistem saraf

Mendukung gerakan awal dan control gerakan volunter.

13

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari pembahasan diatas, maka dapat disimpulkan :

1. Biomekanik adalah suatu ilmu yang menggunakan hukum-hukum fisika dan konsep

keteknikan untuk mempelajari gerakan yang dialami oleh beberapa segmen tubuh dan

gaya-gaya yang terjadi pada bagian tubuh tersebut selama aktivitas normal.

2. Gaya adalah sebuah konsep yang digunakan untuk menerangkan interaksi fisik dari obyek

dengan sekelilingnya. Gaya pada tubuh terbagi atas dua jenis yaitu gaya pada tubuh dalam

keadaan statis dan gaya pada tubuh dalam keadaan dinamis.

3. gerakan adalah bagian yang tak terpisahkan dengan struktur yang mendukungnya dan

lingkungan yang mendefinisikannya. Ada dua model gerakan yaitu Two-segment Static

Model dan Single- segment Static Model.

B. Saran

Perkembangan ilmu untuk kedepannya akan semakin maju, dan konsep-konsep

biommekanik akan semakin luas. Oleh karena itu, bagi pembaca hendaknya dapat

melengkapi makalah ini jika ada terjadi kekurangan.

14

DAFTAR PUSTAKA

Dr. J. F. Gabriel, 1996, Fisika Kedokteran, EGC, Jakarta.

http://makalahcenter.blogspot.com/2010/03/materi-kajian-fisika-kesehatan.html. Diakses

pada tanggal 08 April 2013.

http://alifis.wordpress.com/2009/10/28/seri-fisikakesehatan_biomekanika_02/. Diakses pada

tanggal 08 April 2013.

James, Joyce., Baker, Colin dan Swain, Helen. 2002. Prinsip-Prinsip Sains untuk

Keperawatan. Jakarta : Erlangga.

Images From http://www.google.co.id/imghp?hl=id&tab=wi. Diakses pada tanggal 12 April

2013.

http://kazmidang.blogspot.com/2012/02/aplikasi-biomekanika-dalam-proses.html . Diakses pada

tanggal 12 April 2013.

http://www.othe.org/ilmu-pengetahuan/kedokteran/1790/fisika-kesehatan-biomekanika-bagian-2/ .

Diakses pada tanggal 12 April 2013.