Praktikum ini dilakukan untuk menguji beban maksimal otot lengan pada berbagai sudut

untuk melihat pengaruh sudut pada sendi siku dengan kekuatan otot secara biomekanis. Pengujian

dilakukan dengan beban barbel yang bisa diatur bebannya, hingga beban maksimal 12,5 kg. Pengujian

dilakukan kepada seorang probandus pria dan seorang probandus wanita.

Pengujian dilakukan dengan memposisikan lengan atas probandus sejajar dengan meja dan

lengan bawah probandus pada posisi sedemikan rupa sehingga sudut yang dibentuk antara lengan

bawah dan lengan atas sesuai dengan sudut yang ingin diuji. Setelah itu, beban diberikan kepada

tangan probandus, dan mereka diinstruksikan untuk menahannya sekuat mungkin selama beberapa

detik. Pembebanan dimulai dari sudut yang terkecil dan berat beban yang terkecil dan beban

dinaikkan perlahan-lahan sampai tangan tidak mampu lagi menahan beban pada posisi sudut tertentu

selama beberapa detik sehingga akan diperoleh nilai beban maksimal untuk sudut tertentu. Kemudian

hal yang sama dilakukan untuk sudut yang berbeda, lalu kemudian pengujian diulang untuk tangan

yang lain. Pengujian dilakukan kepada 1 orang probandus perempuan dan 1 orang probandus laki-

laki.

Dari hasil pengujian didapatkan hasil bahwa beban maksimal paling rendah diperoleh

pada sudut 20°, dan kemudian pada sudut 45° kemampuan ototnya untuk menahan beban mulai naik,

dan terus naik hingga 60° hingga kemampuan maksimal diperoleh pada sudut 90°

Secara biomekanis, kemampuan otot dalam berbagai sudut untuk menahan beban dapat

dijelaskan pada diagram bebas gaya seperti berikut:

Diagram tersebut menggambarkan analisis gaya yang bekerja pada lengan yang diberikan

beban. Secara umum, untuk mempertahankan lengan tetap pada posisi sudutnya, dibutuhkan tenaga

otot yang cukup untuk menimbulkan torsi yang paling tidak sama besarnya dengan torsi yang terjadi

karena beban ( simbol sigma tau=0). Dari diagram, F adalah gaya otot yang bekerja, dalam hal ini

adalah otot bisep, kecuali pada sudut 1200 dimana otot yang berperan dalam menahan beban adalah

otot trisep.

Untuk sudut 200, 450, dan 600, beban W akan menghasilkan torsi I yang akan memberikan

gerakan rotasi lengan jika tidak ada gaya yang melawan. Gaya otot lengan digambarkan dengan F,

yang terbagi menjadi komponen yang sejajar lengan, dan tegak lurus lengan. Komponen gaya yang

tegak lurus dengan lengan bawah merupakan gaya yang efektif dalam melawan gaya gravitasi yang

ditimbulkan oleh beban. Berdasarkan persamaan gaya menurut diagram bebas gayanya, dimana untuk

menahan beban seberat W, otot biseps harus menghasilkan gaya sebesar WR/r cotangen α dengan R

dan X adalah panjang sumbu antara titik beban (pergelangan tangan) dengan titik T sebagai sumbu

rotasi, sementara r adalah jarak antara insersio otot bisep atau otot trisep (titik M) terhadap titik T

sebagai sumbu rotasi (panjang insersio bisep adalah 2,54 cm untuk wanita dan 5 cm untuk pria),

sehingga gaya yang dihasilkan oleh otot bisep adalah berturut:

Besar

SudutJenny Alberikus Kwarta Boynoveneranda

Kiri kanan kiri Kanan

20° 1572 N 1922 N 1203 N 1685 N

45° 1208 N 1589 N 613 N 613 N

60° 844 N 917 N 421 N 421 N

90° 0 0 0 0

120° 507 N 575 N 349 N 349 N

Dari hasil perhitungan didapatkan hasil bahwa semakin besar sudut yang diuji maka semakin

sedikit gaya yang dibutuhkan oleh otot bisep untuk mengangkat beban maksimum, hal ini

dikarenakan dari perhitungan diperoleh, cot 200 = 2,7, cot 450 = 1, cot 600 = 0,58. Terlihat

bahwa nilai kotangen akan menurun jika sudut semakin besar sampai 600, yang berarti gaya

yang dibutuhkan untuk mengkompensasi beban akan semakin kecil. Hal ini berarti posisi siku

yang paling memberikan keuntungan biomekanis adalah pada sudut 600. Hal ini menjelaskan

hasil pada sebagian besar responden bahwa dengan kekuatan otot yang sama, antara sudut

200, 450 dan 600, sudut 600 memiliki kekuatan menahan beban maksimal paling tinggi.

Untuk sudut 900, hasil kotangennya 0, yang berarti sebenarnya otot tidak perlu mengeluarkan

tenaga untuk mencegah beban jatuh. Selain itu, beban yang diberikan juga ditahan oleh struktur tulang

sehingga beban semaksimal mungkin dapat ditahan. Tetapi kekuatan otot diperlukan untuk

menyeimbangkan posisi sudut agar tetap pada tempatnya, karena struktur siku yang tidak seimbang

dan bentuk beban yang memungkinkan terjadinya penyimpangan ke kiri dan kanan, diperlukan

koordinasi antara otot-otot antagonis, bisep dan trisep, untuk mempertahankan posisi.

Untuk sudut 1200, beban tidak ditahan oleh gaya yang dihasilkan oleh otot biseps, melainkan

otot triseps, yang secara vektor akan memberikan gaya putaran searah jarum jam, sementara beban

akan memberikan gaya putaran berlawanan arah jarum jam (kebalikan dari penahanan beban di sudut

yang lebih kecil dari 90 derajat). Dari hasil perhitungan, didapatkan hasil bahwa nilai cotangen sudut

120° yang bekerja pada sudut ini sama dengan nilai pada sudut 60°, sehingga gaya yang diperlukan

otot triseps untuk menahan beban pada beban dengan berat tertentu pada sudut 1200 tidak

jauh berbeda dengan gaya yang diperlukan otot bisep untuk menahan beban yang sama pada

sudut 600 posisi ini juga memberikan keuntungan biomekanis yang lebih baik daripada sudut 20°

maupun 45°. Hal ini menyebabkan nilai beban maksimal seseorang tidak terlalu berbeda

antara pada sudut 600,900 dan 1200.

Prinsip biomekanika ini juga dapat dijelaskan melalui prinsip yang mengatakan bahwa Otot-

otot bekerja dengan menggunakan tegangan pada tempat insersi di dalam tulang, dan tulang-tulang

kemudian membentuk berbagai jenis sistem pengungkit. Bila kita menganggap bahwa sebuah otot

biseps yang besar mempunyai luas penampang lintang sebesar 6 inchi persegi, maka kekuatan

kontraksi maksimal adalah 300 pound. Bila lengan bawah berada tepat pada sudut siku-siku dengan

lengan atas , perlekatan tendo biseps kira-kira 2 inchi di sebelah anterior fulkrum sendi siku, dan

panjang seluruh pengunngkit lengan bawah kira-kira 14 inchi. Oleh karena itu , jumlah daya angkat

biseps pada tangan hanya 1/7 dari 300 pound, atau kira-kira 43 pound. Tetapi bila tangan dah keadaan

ekstensi penuh, perlekatan biseps akan lebih pendek dari 2 inchi di sebelah anterior fulkrum, dan

kekuatan yang dapat menggerakkan tangan ke depan juga lebih kecil dari 43 pound.(guyton) Hal

inilah yang terbukti dalam percobaan dalam praktikum dumbbell kali ini, dimana kemampuan

mengangkat beban lebih besar pada sudut 900 dan semakin mengecil pada sudut lebih kecil dari 900.

Kekuatan otot biseps terbesar berada pada posisi sudut 900, karena pada sudut ini otot biseps

berada pada panjang optimumnya (50% dari panjang otot sewaktu relaksasi). Sehingga jumlah

jembatan siang yang terbentuk antara aktin dan miosin juga maksimal, yang akan menghasilkan

kekuatan otot yang lebih besar. Sedangkan pada sudut yang lebih kecil daripada 900 (200,450, dan 600),

otot berada pada panjang yang melebihi panjang optimalnya (l0) sebelumnya berkontraksi, sehingga

lebih sedikit tempatnya pengikatan filament tipis yang dapat berikatan dengan jembatan silang

filament tebal, karena filament tipis tertarik ke luar dari antara filament-filamen tebal. Akibatnya

kekuatan otot yang dihasilkan lebih kecil daripada panjang optimalnya (l0). Sebaliknya jika sudut

lebih besar dari sudut lebih besar daripada 900, dalam praktikum ini 1200, otot menjadi lebih pendek

daripada panjang optimalnya (l0), sehingga lebih sedikit tempat pengikatan filament tipis yang

terpajan ke jembatan silang filament tebal, karena filament tipis salin tumpang tindih. Akibatnya

kekuatan otot yang dihasilkan juga lebih kecil.

Selain itu, dari pengamatan didapatkan hasil bahwa faktor jenis kelamin juga berpengaruh,

dimana dari pengamatan didapatkan hasil bahwa laki-laki dapat mengangkat beban maksimum yang

lebih berat daripada beban maksimum yang dapat diangkat oleh perempuan dan gaya yang diperlukan

oleh otot bisep pria untuk mengangkat beban maksimumnya lebih sedikit dari jumlah gaya yang harus

dihasilkan oleh otot bisep wanita sehingga dapat disimpulkan bahwa pria memiliki kekuatan otot yang

lebih besar dari wanita. Hal ini sejalan dengan studi pustaka yang mengatakan bahwa secara

komponen tubuh, massa otot laki-laki lebih besar dibandingkan perempuan. Testosterone yang

disekresi oleh testis pria memiliki efek anabolik yang kuat terhadap protein aktin dan miosin yang

menyusun struktur otot. Testosteron dapat merangsang sintesis protein aktin dan miosin. Testosteron

dapat meningkatan kerja gen IGF-I yang berfungsi untuk menstimulasi proliferasi sel satelit dan

mempertahankan jumlah sel satelit di dalam serabut otot. Sel satelit berfungsi untuk mensintesis

protein aktin dan miosin penyusun miofibril otot sehingga semakin banyak jumlah sel satelit, maka

semakin banyak protein penyusun otot, dan semakin besar dan kuat juga otot pria dibanding wanita.

Bahkan pria yang sangat sedikit melakukan aktivias olahraga tetapi memiliki testosterone yang

banyak, akan memiliki otot yang lebih besar daripada otot pasangan wanitanya yang tanpa

testosterone.

Hormon kelamin wanita estrogen mungkin juga berperan pada beberapa perbedaan antara

wanita dan pria, walaupun mungkin tidak begitu banyak seperti testosterone. Estrogen diketahui

meningkatkan penimbunan lemak pada wanita terutama pada payudara, paha dan jaringan subkutan.

Sehingga berpengaruh terhadap rasio antara total kekuatan tubuh terhadap berat tubuh. Hal-hal diatas

menunjukkan mengapa pria dapat mengangkat beban lebih banyak (berat) dibanding wanita.

Jadi, dalam praktikum ini hal-hal yang berpangaruh terhadap kerja otot biceps terhadap

kemampuan maksimum beban yang dapat diangkat antara lain adalah sudut yang dibentuk terhadap

bidang datar yang berpengaruh terhadap panjang otot yang berkontraksi dan hasil kerja dari otot yang

bersangkutan, serta pengaruh gender (jenis kelamin).