BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Definisi Fisiologi Kerja

Fisiologi Kerja adalah Ilmu yang mempelajari fungsi/faal tubuh

manusiapada saat bekerja. Merupakan dasar berkembangnya

ergonomi.Bisadikatakan juga fisiologi kerja adalah fokus dengan respon

tubuh terhadapkebutuhan metabolisme pada saat kerja dengan mengukur

aktivitas daricardiovaskular respiratory dan sistem otot pada saat kerja kita

bisamendapatkan informasi untuk mencegah kelelahan.

Dengan diketahuinya fisiologi kerja diharapkan mampu

meringankanbeban kerja seorang pekerja dan meningkatkan produktivitas

kerja.Pengetahuan dasar mengenai fisiologi kerja memungkinkan untuk

dapatdievaluasi suatu sistem kerja secara efektif. Diupayakan evaluasi

kerjasemaksimal mungkin bersifat objektif dan kuantitatif. Penilaian

secarakualitatif misalnya adanya kelelahan kerja, hal ini memerlukan

analisis lebihlanjut mengingat kemampuan individual yang berbeda.

2.2. Kerja Fisik dan Konsumsi Energi

Menurut Ismaryati (2009), kerja fisik merupakan sekumpulan atau

sejumlah kegiatan yang harus diselesaikan oleh suatu unit organisasi atau

pemegang jabatan dalam jangka waktu tertentu. Pengukuran beban kerja

diartikan sebagai suatu teknik untuk mendapatkan informasi tentang

efisiensi dan efektivitas kerja suatu unit organisasi, atau pemegang jabatan

yang dilakukan secara sistematis dengan menggunakan teknik analisis

jabatan, teknik analisis beban kerja atau teknik manajemen lainnya. Lebih

lanjut dikemukakan pula, bahwa pengukuran beban kerja merupakan salah

satu teknik manajemen untuk mendapatkan informasi jabatan, melalui

proses penelitian dan pengkajian yang dilakukan secara analisis. Informasi

jabatan tersebut dimaksudkan agar dapat digunakan sebagai alat untuk

menyempurnakan aparatur baik di bidang kelembagaan, ketatalaksanaan,

dan sumber daya manusia. Pada dasarnya kerja fisik juga memberikan

tekanaan (stress) pada tubuh secara teratur, sistematik, dan

berkesinambungan. Agar memberi pengaruh yang berarti, latihan harus

dilakukan dalam jangka waktu yang cukup lama, progresif dan individual.

Kerja fisik mengakibatkan pengeluaran energi yang berhubungan erat

dengan konsumsi energi. Konsumsi energi pada waktu kerja biasanya

dilakukan secara tidak langsung.

Menurut Umiyarni (2012), kecukupan konsumsi energi dan protein

dalam makanan para pekerja sangat menunjang produktivitas dalam

pekerjaannya. Pada penelitian ini sebanyak 50% pekerja mengalami defisit

energi. Defisit energi terjadi karena pekerja mengkonsumsi makanan di

bawah AKG, yaitu 1800 kkal – 2200 kkal. Hubungan antara konsumsi

energi dengan kelelahan. Hubungan yang terjadi merupakan hubungan

negatif, artinya defisit energi akan menigkatkan peluang untuk terjadinya

kelelahan, demikian juga sebaliknya. Hubungan antara konsumsi energi

dengan produktivitas kerja. Konsumsi energi yang defisit akan berdampak

pada berkurangnya pasokan glikogen dan oksigen kepada jaringan otot,

akibatnya otot akan sulit melakukan kontraksi yang diperlukan untuk

melakukan. Semakin banyak aktivitas fisik yang melibatkan fungsi otot,

maka semakin banyak energi yang diperlukan. Pencegahan terhadap

kelelahan terutama ditujukan kepada upaya menekan faktor – faktor yang

berpengaruh secara positif. Berdasarkan penelitian, faktor negatif yang

perlu ditekan adalah upaya untuk mengurangi terjadinya defisit konsumsi

energi pada pekerja melalui usaha perbaikan gizi pekerja. Sebaiknya ada

penyediaan makanan khusus yang diselenggarakan oleh perusahaan

dengan kontrol oleh seorang ahli gizi profesional, sehingga para pekerja

dapat memenuhi konsumsi energi sesuai dengan angka kebutuhan gizinya.

Selain itu juga ada upaya untuk mengurangi terjadinya sakit / keluhan

setelah bekerja melalui penyediaan meja dan kursi kerja yang lebih

memenuhi persyaratan ergonomis, serta pemeriksaan kesehatan secara

rutin. Faktor positif yang perlu dipertahankan / ditingkatkan adalah

penyediaan air minum yang mencukupi bagi pekerja dan pemutaran alunan

musik yang dapat meningkatkan semangat dan motivasi dalam bekerja.

2.3. Pengukuruan Denyut Jantung

Menurut Nurmianto (2005), Denyut jantung merupakan jumlah

dari denyutan jantung per satuan waktu. Sejumlah konsumsi energi

tertentu akan lebih berat jika hanya ditunjang oleh sejumlah kecil otot

relatif terhadap sejumlah besar otot. Begitu juga untuk konsumsi energi

dapat juga menganalisa denyut jantung yang berbeda-beda. Pengukuran

denyut jantung dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Denyut jantung pada saat istirahat (resting pulse)

Merupakan rata-rata denyut jantung sebelum suatu pekerjaan dimulai.

2. Denyut jantung selama bekerja (working pulse)

Merupakan denyut jantung selama ketika seorang bekerja.

3. Denyut jantung untuk bekerja (work pulse)

Merupakan selisih antara denyut jantung selama bekerja dan selama

istirahat.

4. Denyut jantung selama istirahat total (total recovery cost or recovery

cost)

Merupakan jumlah aljabar denyut jantung dari berhentinya denyut

pada saat suatu pekerjaan selesai dikerjakan sampai dengan denyut

berada pada kondisi istirahatnya.

5. Denyut jantung kerja total (total work pulse or cardiac cost)

Merupakan jumlah denyut jantung dari mulainya suatu pekerjaan

sampai dengan denyut berada pada kondisi istirahatnya (resting level).

.

2.4. Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Kelelahan

Menurut Umiyarni (2012), definsi umum dari kelelahan kerja

adalah suatu kondisi dimana terjadi pada syaraf dan otot manusia,

sehingga tidak dapat berfungsi lagi sebagaimana mestinya. Kelelahan

dipandang dari sudut industri adalah pengaruh dari kerja dan pikiran tubuh

manusia yang cenderung untuk mengurangi kecepatan kerja mereka atau

menurunkan kualitas produksi dari perfomasi optimis seorang operator.

Kelelahan mempunyai empat cakupan yaitu penurunan dalam perfomasi

kerja. Maksudnya adalah pengurangan dalam kecepatan dan kualitas

output yang terjadi bila melewati suatu periode terntentu (fetigue

imdustri). Cakupan kelelahan yang kedua adalah pengurangan dalam

kapasitas kerja, maksudnya adalah perusakan otot atau ketidakseimbangan

susunan syaraf untuk memberikan stimulus (fatigue fisiologi). Cakupan

kelelahan yang ketiga adalah laporan – laporan subyektif dari pekerja,

berhubungan dengan perasaan gelisah dan bosan (faigue fisologi).

Cakupan yang terakhir adalah perubahan - perubahan dalam aktivitas dan

kapasitas kerja, maksudnya adalah perubahan fungsi fisiologi atau

perubahan dalam kemampuan dalam melakukan aktivitas fisiologi (fatigue

fungsional). Adapun faktor – faktor yang dapat mempengaruhi suatu

tingkatt kelelahan pada pekerja disaat menjalankan operasi atau

melakukan pekerjaannya, adlah sebagai berikut :

1. Penentuan dan lamanya waktu kerja.

2. Penentuan dan lamanya waktu istirahat.

3. Sikap mental pekerja.

4. Besarnya beban tetap.

5. Kemonotonan pekerjaan dalam lingkungan kerja yang tetap.

6. Kondisi tubuh operator pada waktu melaksanakan pekerjaan.

7. Lingkungan fisik kerja.

2.5. Faktor yang Mempengaruhi Heart Rate

Frekuensi denyut nadi manusia bervariasi, tergantung dari

banyak faktor yang mempengaruhinya, yaitu :

a. Usia

Frekuensi nadi secara bertahap akan menetap memenuhi

kebutuhan oksigenselama pertumbuhan. Pada orang dewasa efek

fisiologi usia dapat berpengaruh pada sistem kardiovaskuler. Pada usia

yang lebih tua lagi dari usia dewasa penentuan nadi kurang dapat

dipercaya

Frekuensi denyut nadi pada berbagai usia, dengan usia antara

bayi sampaidengan usia dewasa. Denyut nadi paling tinggi ada pada

bayi kemudian frekuensi denyut nadi menurun seiring dengan

pertambahan usia.

Tabel 2.1Frekuensi Denyut Nadi Berdasarkan Usia

No. Usia Frekuensi Nadi (denyut / menit)

1. <1 bulan 90 – 170

2. <1 tahun 80 – 160

3. 2 tahun 80 – 120

4. 6 tahun 75 – 115

5. 10 tahun 70 – 110

6. 14 tahun 65 – 100

7. >14 tahun 60 – 100

b. Jenis Kelamin

Denyut nadi yang tepat dicapai pada kerja maksimum pada

wanita lebih tinggi dari pada pria. Pada laki-laki muda dengan kerja

50% maksimal rata-rata nadi kerja mencapai 128 denyut per menit,

pada wanita 138 denyut per menit. Pada kerja maksimal pria rata-rata

nadi kerja mencapai 154 denyut per menit dan pada wanita 164 denyut

per menit.

c. Ukuran Tubuh

Ukuran tubuh yang penting adalah berat badan untuk ukuran

tubuh seseorang yaitu dengan menghitung IMT (Indeks Masa Tubuh)

dengan Rumus :

BB(Kg)IMT=TB(m) X TB(m)

Keterangan :

IMT = Indek Masa Tubuh

BB = Berat Badan

TB = Tinggi Badan.

D.      Kehamilan

Frekuensi jantung meningkat secara progresif selama masa

kehamilan dan mencapai maksimal sampai masa aterm yang

frekuensinya berkisar 20% diatas keadaan sebesar hamil.

d. Keadaan Kesehatan

Pada orang yang tidak sehat dapat terjadi perubahan irama

atau frekuensi jantung secara tidak teratur. Kondisi seseorang yang baru

sembuh dari sakit makafrekuensi jantungnya cenderung meningkat.

e. Riwayat Kesehatan

Riwayat seseorang berpenyakit jantung, hipertensi, atau

hipotensi akan mempengaruhi kerja jantung. Demikian juga pada

penderita anemia (kurang darah)akan mengalami peningkatan

kebutuhan oksigen sehingga Cardiac output meningkat yang

mengakibatkan peningkatan denyut nadi.

f. Rokok dan Kafein

Rokok dan kafein juga dapat meningkatkan denyut nadi. Pada

suatu studi yang merokok sebelum bekerja denyut nadinya meningkat

10 sampai 20 denyut permenit dibanding dengan orang yang dalam

bekerja tidak didahului merokok. Pada kafein secara statistik tidak ada

perubahan yang signifikan pada variable metabolickardiovaskuler kerja

maksimal dan sub maksimal.

g. Intensitas dan Lama Kerja

Berat atau ringannya intensitas kerja berpengaruh terhadap

denyut nadi. Lama kerja, waktu istirahat, dan irama kerja yang sesuai

dengan kapasitas optimal manusia akan ikut mempengaruhi frekuensi

nadi sehingga tidak melampaui batas maksimal. Batas kesanggupan

kerja sudah tercapai bila bilangan nadi kerja (rata-rata24nadi selama

kerja) mencapai angka 30 denyut per menit dan di atas bilangan nadi

istirahat. Sedang nadi kerja tersebut tidak terus menerus menanjak dan

sehabis kerja pulih kembali pada nadi istirahat sesudah ± 15 menit.

h. Sikap Kerja

Posisi atau sikap kerja juga mempengaruhi tekanan darah.

Posisi berdiri mengakibatkan ketegangan sirkulasi lebih besar

dibandingkan dengan posisi kerja duduk.

i. Faktor Fisik 

Kebisingan merupakan suatu tekanan yang merusak

pendengaran. Selama itu dapat meningkatkan denyut nadi, dan

mempengaruhi parameter fisiologis yang lain yang dapat menurunkan

kemampuan dalam kerja fisik. Penerangan yang buruk menimbulkan

ketegangan mata, hal ini mengakibatkan kelelahan mata yang berakibat

pada kelelahan mental dan dapat memperberat beban kerja.

j. Kondisi Psikis

Kondisi psikis dapat mempengaruhi frekuensi jantung.

Kemarahan dan kegembiraan dapat mempercepat frekuensi nadi

seseorang. Ketakutan, kecemasan, dankesedihan juga dapat

memperlambat frekuensi nadi seseorang.

2.6. Panjang Periode Kerja dan Istirahat

Menurut Bridger (2003), Panjang periode kerja dan istirahat

berdasarkan kelelahan yang dirasakan operator. Istirahat dilakukan dalam

rangka memulihkan kelelahan pada operator setelah beberapa lama bekerja.

Periode kerja dan istirahat juga dapat sebagai tolak ukur ketahanan seorang

operator. Waktu saat kita bekerja harus seimbang dengan waktu saat kita

istirahat. Semua orang mempunyai tingkat ketahanannya sendiri. Waktu

istirahat sewaktu kita bekerja dapat kita hitung melalui denyut nadi yang

digunakan juga untuk menghitung energi yang kita konsumsi. Waktu

istirahat berfungsi untuk mengembalikan kondisi tubuh kita untuk kembali

pada keadaan semula.

Jika seseorang bekerja pada tingkat energi diatas 5,2 kcal per

menit, maka pada saat itu akan timbul rasa lelah. Menurut Murrel (1965)

kita masih mempunyai cadangan sebesar 25 kcal sebelum munculnya

Asam Laktat sebagai tanda saat dimulainya waktu istirahat. Cadangan

energi akan hilang jika kita bekerja lebih dari 5,0 kcal per menit. Selama

periode istirahat, cadangan energi tersebut dibentuk kembali.

Lamanya waktu istirahat

Untuk menghitung waktu kerja maka menggunakan rumus seperti

dibawah ini jika diketahui bahwa:

E = Konsumsi energi selama pekerjaan berlagsung (kcal/menit)

(E-5,0) = Habisnya cadangan ebergi (kcal/menit)

Tw = Waktu kerja( working time)( menit )

Yang dirumuskan sebagai berikut:

Tw=25E−5

menit

Lamanya waktu istirahat

1. Lamanya waktu istirahat diharapkan cukup untuk menghasilkan

cadangan energi tersebut.

2. Diasumsikan bahwa selama istirahat jumlah energi adalah 1,5

kcal/menit.

3. Tingkat energi dimana cadangan energi akan dibangun kembali

adanya adalah (5,0 – 1,5) kcal/menit.

4. Periode istirahat yang dibutuhkan adalah :

T R=255−1,5

=7,1 menit

Waktu istirahat ini adalah konstan atau tetap dan

diasumsikan berdasar pada 25 kcal.

Beberapa contoh dari penerapan konsumsi oksigen untuk

perancangan produk dan kerja ,alternatif metode kerja dan lain-lain

1. Perancangan kerja untuk pemindahan beban variebel yang ditinjau

adalah :

a. Pemindahan material pada satu macam beban

b. Pemindahan material pada beberapa macam beban yang bervariasi

c. Analisis resiko untuk beban yang terlalu berat

2. Perancangan produk parameter yang diasumsikan adalah:

a. Energi yang dikonsumsi sebagai fungsi dari diameter roda yang

diputar pada perancangan produk

b. Meningkatnya energi dengan bertambah besarnya diameter dan

tekanan udara didalam suatu produk

c. Menurunnya beban otot statis

d. Pengukuran frekuensi optimum untuk berbagai macam power

output pada produk.

2.7. Perhitungan Waktu Istirahat

Setelah melakukan aktivitas lari selama 5 menit dengan treadmill,

maka dihitung pengeluaran energi yang digunakan pada waktu aktivitas

tersebut dengan menggunakan persamaan Astuti (1985) sebagai berikut :

Y = 1,804 – 0,0229 X + 4,717.10-4 X2

Dimana : Y = energi (kilokalori per menit)

X = kecepatan denyut jantung / heart rate (denyut per menit)

Perhitungan dilakukan dua kali, yaitu dengan :

X1 = HR Normal, akan diperoleh Y1 = energi pada saat istirahat

X2 = HR saat Aktivitas tertinggi (pada detik ke-10 setelah

aktivitas), akan diperoleh Y2 = energi pada saat aktivitas

Selanjutnya untuk menghitung konsumsi energi saat berlari pada

treadmill,dapat ditulis dengan persamaan berikut :

KE = Et – Ei

Dengan : KE = konsumsi energi (kilokalori per menit)

Et = Y2 = pengeluran energi pada saat waktu kerja tertentu

(kilokalori per menit)

Ei = Y1 = pengeluaran energi pada saat istirahat (kilokalori per

menit)

Konsumsi energi pada waktu berlari di treadmill merupakan selisih

antara pengeluaran energi pada waktu kerja tersebut dengan pengeluaran

energi saat istirahat.

Selanjutnya dilakukan perhitungan mengenai waktu istirahat agar

sejalan dengan beban kerja. Berikut ini persamaan matematis (Murrel) yang

digunakan :

R = T (W −S)W −1 ,5

Dengan : R = waktu istirahat yang dibutuhkan (menit)

T = total waktu kerja ( = 5 menit )

W = KE = konsumsi energi rata-rata untuk bekerja (kilokalori per

menit)

S = pengeluaran energi rata2 yang direkomendasikan (gunakan 4

kcal/min untuk wanita atau 5 kcal/min untuk pria)