Data Antropometri Petani Pria Pengguna Cangkul di Kecamatan Trangkil Menurut Sanders dan Mc Cormick (1987), Pheasant (1988), dan Pulat (1992), antropometri adalah pengukuran dimensi tubuh atau karakteristik fisik tubuh lainnya yang relevan dengan desain yang dipakai orang pada umumnya. Tujuan utama pengukuran antropometri pada penelitian ini dipakai untuk mendesain cangkul yang ergonomis di kecamatan Trangkil, Pati. Produk dapat dikatakan berhasil ketika seseorang dapat menggunakannya dengan baik. Hal ini sesuai dengan prinsip ergonomi yang disesuaikan dengan manusia (Kroemer dan Grandjean 1997 yang diacu dalam Chuan 2010).
Hasil pengolahan data antropometri akan disajikan dalam Lampiran 1. Masing-masing pengukuran antropometri petani akan dicari nilai rata-rata, simpangan baku, sebaran persentil ke-5, persentil ke-50, dan persentil ke-95 serta coefficient of variation untuk digunakan dalam analisis kesesuaian desain.
Menurut Walpole (1992), persentil adalah nilai-nilai yang membagi segugus pengamatan menjadi 100 bagian yang sama. Nilai-nilai itu dilambangkan dengan P1-P99. Nilai persentil yang digunakan dalam perencanaan desain cangkul yang ergonomis adalah persentil 5 yang mewakili penggguna cangkul yang dimensi tubuhnya kecil, persentil 50 yang mewakili pengguna cangkul dengan dimensi tubuh rata-rata serta persentil ke-95 yang mewakili pengguna cangkul yang dimensi tubuhnya besar. Nilai persentil ke-50 digunakan penulis untuk merencanakan desain cangkul dikarenakan dapat mewakili pengguna cangkul sesuai rataan (tidak memperhatikan dimensi tubuh yang besar dan kecil).
Simpangan baku biasanya digunakan untuk melihat penyimpangan nilai yang terdapat dalam suatu kumpulan data. Apabila simpangan baku nilainya lebih besar berarti dimensi tubuh petani lebih bervariasi dan kurang seragam. Berdasarkan hasil analisis data didapatkan bahwa nilai simpangan baku terbesar (SD > 10%) terdapat pada pengukuran antropometri tinggi bahu baik pada posisi berdiri maupun posisi duduk. Hal ini membuktikan bahwa tinggi bahu petani lebih bervariasi dibandingkan pengukuran dimensi tubuh lainnya. Berdasarkan hasil perhitungan CV, dapat dilihat bahwa nilai CV terbesar (CV> 10%) terdapat pada pengukuran antropometri posisi berdiri, antara lain berat badan, tinggi lutut, panjang ibu jari, panjang jengkal tangan, serta pada posisi duduk, antara lain tinggi dudukan, tinggi lutut, tinggi pinggul, tinggi bahu, tebal badan, lebar pantat,
12
panjang siku ke pergelangan tangan, panjang kedudukan hingga lutut, panjang kedudukan hingga siku kaki.
Analisis Korelasi Antarparameter
Koefisien korelasi menunjukkan seberapa dekat hubungan suatu variabel dengan variabel lain. Koefisien korelasi antarparameter dalam pengukuran ini diperoleh dari pengolahan data antropometri di SPSS 22. Nilai koefisien korelasi -1.00 s/d 1.00. Apabila diperoleh data koefisien korelasi yang nilainya lebih besar dari koefisien korelasi antarparameter lain berarti korelasi antarparameter tersebut memiliki hubungan yang lebih erat dari korelasi antar parameter lain.
Berdasarkan hasil analisis data pada 45 parameter pengukuran pada saat posisi berdiri dan posisi duduk terdapat 8 parameter pengukuran yang mempunyai korelasi sangat tinggi atau dapat diandalkan (nilai koefisien korelasi 0.9≤r≤1.0), yaitu parameter saat posisi berdiri antara lain parameter tinggi badan dengan tinggi mata, parameter tinggi pinggang dan tinggi pinggul, parameter jangkauan tangan ke atas terbuka dengan jangkauan tangan ke atas menggenggam, serta parameter tinggi bahu dan tinggi mata saat posisi duduk).
Tabel 5 Nilai koefisien korelasi Pearson yang dapat diandalkan 0.9 ≤ r ≤ 1.0
Parameter pengukuran Tinggi badan Tinggi pinggang Jangkauan tangan ke atas terbuka Tinggi bahu Tinggi mata 0.900** 0.651** 0.815** 0.846** Tinggi pinggul 0.459** 0.901** 0.467** 0.758**
Jangkauan tangan ke atas
menggenggam 0.856** 0.586** 0.951** 0.803**
Tinggi mata saat posisi
duduk 0.205* 0.286** 0.16 0.913**
*Signifikansi pada alfa 0.05 **Signifikansi pada alfa 0.01
Hasil analisis korelasi yang disajikan pada Tabel 5 menunjukkan bahwa nilai koefisisen korelasi antarparameter antropometri diatas memiliki keeratan hubungan antarparameter, antara lain :
1. Parameter tinggi badan berkorelasi sangat kuat dengan parameter tinggi mata dengan tingkat kepercayaan sebesar 99%. Hal ini menunjukkan bahwa adanya keseragaman panjang wajah responden pengguna cangkul.
2. Parameter tinggi pinggang berkorelasi sangat kuat dengan parameter tinggi pinggul dengan tingkat kepercayaan 99%. Hal ini menunjukkan bahwa bagian atas tubuh dan bagian bawah tubuh memiliki rasio keseragaman.
3. Parameter jangkauan tangan ke atas terbuka berkorelasi sangat kuat dengan jangkauan tangan ke atas menggenggam dengan tingkat kepercayaan 99%. Hal ini menunjukkan bahwa keduanya memiliki rasio yang seragam.
4. Parameter tinggi bahu berkorelasi sangat kuat dengan tinggi mata saat posisi duduk dengan tingkat kepercayaan 99%. Hal ini dikarenakan adanya keseragaman antara ukuran panjang wajah dengan panjang leher.
13 Analisis Gerakan Mencangkul
Kegiatan mencangkul yang dilakukan di kecamatan Trangkil sebagian besar dilakukan di lahan sawah. Gerakan-gerakan mencangkul di 16 daerah memiliki karakteristik yang hampir sama yang terdiri dari kegiatan mengangkat cangkul dalam kondisi kosong, memasukkan cangkul ke dalam tanah sehingga dapat mengambil tanah sesuai kemampuan petani tersebut, serta membuang tanah hasil cangkulan tersebut.
Gerakan mencangkul yang dilakukan subjek umumnya belum memperlihatkan kenyamanan dalam bekerja. Berdasarkan hasil wawancara yang dilakukan penulis, sebagian besar petani pria melakukan kegiatan pencangkulan di sawah pada pagi hari dimulai pada pukul 05.30-12.00 WIB tergantung luasan lahan yang digarap petani pada waktu itu. Umumnya lahan dengan luas 160 membutuhkan 2 petani pria untuk mengolah lahan. Proses wawancara dilakukan di rumah petani dan di sawah berdasarkan persepsi subjektif dari masing-masing petani. Petani tersebut mengaku sering mengalami nyeri otot di daerah lengan, bahu, pinggang, dan punggung apabila mencangkul dalam waktu yang lama (4-5 jam). Sebagian besar dari petani tersebut mencangkul selama satu jam kemudian istirahat selama 10 menit baru melakukan kegiatan mencangkul kembali. Keluhan yang ditanyakan kepada petani terdiri dari 6 pertanyaaan, yaitu keluhan pada daerah leher, punggung, bahu, pinggang, betis atau kaki, dan tangan atau lengan. Petani diperbolehkan untuk menjawab lebih dari satu keluhan. Berdasarkan hasil pengolahan data keluhan petani pria pada segmen tubuh tertentu di kecamatan Trangkil didapatkan grafik seperti disajikan pada Gambar 3. Pada grafik tersebut dapat dilihat bahwa seluruh petani menjadi subjek pada penelitian ini mengeluhkan sakit didaerah lengan dan yang kedua di daerah punggung sebesar 99.09% dari populasi petani dan pinggang sebesar 90.91% dari populasi petani di daerah tersebut.
Gambar 3 Grafik keluhan petani pengguna cangkul
Selama melakukan gerakan pencangkulan, pengguna cangkul harus menghindari gerakan berulang-ulang (repetitive) dalam waktu yang lama. Menurut Openshaw (2006) terdapat empat zona yang dihadapi manusia ketika duduk dan berdiri (Gambar 4), yaitu : Zona 0 (zona hijau/ green zone), yaitu merupakan zona yang dianjurkan untuk melakukan sebagian besar gerakan. Pada
17.27 81.82 99.09 90.91 77.27 100.00 0 20 40 60 80 100 120 P ros e n ta se (% ) Parameter
14
zona ini terdapat tekanan minimal pada otot dan sendi. Zona 1 (zona kuning/ yellow zone), yaitu merupakan zona yang dianjurkan untuk melakukan sebagian besar gerakan. Pada zona ini terdapat tekanan minimal pada otot dan sendi. Zona 2 (zona merah/ red zone), yaitu zona dimana terdapat banyak posisi tubuh yang ekstrim. Pada zona ini terdapat lebih besar tekanan pada otot dan sendi. Zona 3 (melewati zona merah), yaitu zona dimana terdapat sangat banyak posisi tubuh yang ekstrim, sebaiknya dihindari jika memungkinkan, terutama ketika mengangkat beban berat atau kegiatan yang dilakukan berulang-ulang.
Zona-zona tersebut merupakan zona dimana anggota tubuh dapat bergerak secara bebas. Pada zona 0 dan 1 terdapat pergerakan sendi yang kecil, sedangkan zona 2 dan 3 menunjukkan posisi yang ekstrim. Zona 0 dan 1 merupakan zona dimana pergerakan banyak terjadi, sedangkan zona 2 dan 3 seharusnya dihindari khususnya untuk pekerjaan barat dan berulang. Gerakan dalam zona 2 dan 3 akan menempatkan ketegangan otot dan tendon yang berlebih sehingga menyebabkan gangguan pada muskoskeletal. Tabel 6 dan Gambar 4 menunjukkan selang dari zona gerakan (º) berdasarkan Chaffin (1999) dan Woodson (1992) diacu dalam Openshaw (2006).
Tabel 6 Selang gerakan berdasarkan zona gerakan
Sumber : Chaffin (1999) dan Woodson (1992) diacu dalam Openshaw (2006)
Gerakan Selang dari zona gerakan (dalam °)
Zona 0 Zona 1 Zona 2 Zona 3
Pergelangan tangan
Fleksi (Flexion) 0 – 10 11 – 25 26 – 50 51+ Ekstensi (Extension) 0 – 9 10 – 23 24 – 45 46+ Deviasi Radial (Radial Deviation) 0 – 3 4 – 7 8 – 14 15+ Deviasi Ulnar (Ulnar Deviation) 0 – 5 6 – 12 13 – 24 25+
Bahu Fleksi (Flexion) 0 – 19 20 – 47 48 – 94 95+ Ekstensi (Extension) 0 – 6 7 – 15 16 – 31 32+ Aduksi (Adduction) 0 – 5 6 – 12 13 – 24 25+ Abduksi (Abduction) 0 – 13 14 – 34 35 – 67 68+ Punggung Fleksi (Flexion) 0 – 10 11 – 25 26 – 45 46+ Ekstensi (Extension) 0 – 5 6 – 10 11 – 20 21+ Berputar (Rotation) 0 – 10 11 – 25 26 – 45 46+ Membengkok ke samping (Lateral
bend) 0 – 5 6 – 10 11 – 20 21+
Leher
Fleksi (Flexion) 0 – 9 10 – 22 23 – 45 46+ Ekstensi (Extension) 0 – 6 7 – 15 16 – 30 31+ Berputar (Rotation) 0 – 8 9 – 20 21 – 40 41+ Membengkok ke samping (Lateral
15
Gambar 4 Selang alami gerakan pada tubuh manusia
16
Gambar 5 Proses kegiatan pencangkulan
Gambar 5 memperlihatkan bahwa pada saat memasukkan cangkul ke dalam tanah untuk memotong tanah, mengangkat tanah, dan membuang tanah hasil cangkulan. Rata-rata posisi punggung pada saat lurus berada pada sudut 70.04º dan berdasarkan pengamatan (Tabel 6) itu masuk ke dalam zona 3 (posisi ekstrim) sebaiknya dihindari karena memungkinkan terjadinya cidera jika dilakukan secara berulang-ulang dan dalam jangka waktu yang lama. Begitu juga dengan rat-rata posisi punggung pada saat serong kiri dan serong kanan yang masuk pada zona 3 yaitu zona ekstrim dalam SAG. Berdasarkan pengamatan di lapangan bahwa gerakan seluruh subjek belum menunjukkan gerakan yang aman. Hal ini dapat dibuktikan bahwa gerakan mereka sebagian besar masuk ke dalam zona 3 yang termasuk dalam kategori ekstrim dan mengakibatkan cidera apabila dilakukan dalam waktu yang lama.
Pengaruh Perbedaan Berat Cangkul
Menurut Kurniadi (1990), cangkul merupakan salah satu alat pengolah tanah tradisional yang murah dan banyak digunakan oleh masyarakat Indonesia. Cangkul juga termasuk alat pertanian yang mudah dalam penggunaannya bagi semua kalangan baik remaja maupun lanjut usia. Penggunaan cangkul sangat luas
63º
17 baik di bidang pertanian maupun bidang lainnya. Oleh karena itu cangkul masih menjadi perhatian petani sampai saat ini.
Berdasarkan pengamatan di lapangan, ukuran dan berat cangkul di kecamatan Trangkil sangat beraneka ragam dikarenakan keadaan lahan serta mata pencaharian penduduk di kecamatan tersebut yang beraneka ragam pula. Misalnya cangkul orang daerah pesisir umumnya mempunyai ukuran tangkai cangkul lebih pendek daripada cangkul orang daerah pegunungan, akan tetapi pada dasarnya fungsi cangkul itu sama yaitu untuk mengolah tanah. Menurut Suma’mur (1987)
dalam Kurniadi (1990) menyatakan bila dilihat dari fungsinya, cangkul dapat melipatgandakan kemampuan daya tahan tangan manusia sebagai sumber tenaga dalam memecah, menarik, mengaduk, dan mengangkat tanah atau barang lain yang sedang dikerjakan. Pelipatgandaan ini mungkin puluhan atau lebih dari seratus kali hasil kerja tangan manusia dan tergantung dari sifat tanah serta faktor bentuk, berat serta ukuran cangkul.
Beraneka ragamnya cangkul di daerah menyebabkan perbedaan dalam gerakan tangan serta cara kerja penggunanya yang akan berdampak pada produktivitas kerja, keselamatan serta kenyamanan dalam bekerja. Bentuk cangkul yang digunakan masyarakat pada umumnya bervariasi baik berat maupun dimensinya.
Berat maksimal hasil cangkulan petani pengguna cangkul dapat dihitung dengan pendekatan dibawah ini :
Keterangan :
k = Panjang tangkai cangkul (cm) a = Panjang pisau cangkul (cm)
b = Kedalaman pencangkulan ( asumsi 10-20 cm) c = Permukaan tanah
α = Sudut kemiringan antara tangkai cangkul dan pisau cangkul (º)
α1 = Sudut antara tangkai cangkul dan permukaan tanah (º)
α2 = Sudut antara permukaan tanah dan pisau cangkul (º)
Gambar 6 Ilustrasi berat maksimal tanah yang dapat diambil dengan memperhatikan luas permukaan cangkul dan sudut bilah cangkul
α2 α1 a b c k
18
Berat maksimal tanah yang dapat diangkut oleh cangkul seperti ditunjukkan ilustrasi pada Gambar 6 dapat dihitung dengan pendekatan persamaan 8 dibawah ini :
m = ρ x V (8) Untuk mendapatkan besarnya sudut α2 dapat dicari dengan persamaan trigonometri seperti ditunjukkan dengan persamaan 9 :
Arc sin (9) Massa tanah didapat dari massa jenis tanah dibagi dengan volume. Massa jenis tanah yang digunakan pada penelitian ini menggunakan 2700 kg/m3. Volume tanah dapat dicari dari persamaan 10 :
Volume = Luas alas x tinggi (lebar pisau cangkul)
Luas alas = ½ × (P sin α2) × (P cos α2) (10) Berdasarkan analisis data dimensi cangkul yang diambil dari 110 responden
diperoleh bahwa berat hasil cangkulan dipengaruhi oleh panjang dan lebar pisau cangkul. Semakin panjang dan lebar pisau cangkul maka semakin banyak tanah yang bisa diambil, semakin dalam pisau cangkul masuk dalam tanah maka semakin banyak tanah yang terambil, dan semakin besar sudut antara permukaan tanah dengan pisau cangkul maka semakin banyak tanah yang dapat diangkat oleh petani. Hasil analisis ini dapat dilihat pada grafik yang disajikan pada Gambar 7, 8 dan 9.
Gambar 7 Grafik hubungan antara panjang pisau cangkul dan berat maksimal tanah yang dapat diangkat
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 0 5 10 15 20 25 30 35 Be ra t m a ksi m a l ta n a h y a n g d ia n g ka t (g )
Panjang pisau cangkul (cm)
19
Gambar 8 Grafik hubungan antara lebar pisau cangkul dengan berat maksimal tanah yang bisa diangkat
Gambar 9 Grafik hubungan antara sudut pisau dan tangkai cangkul dan berat maksimal tanah yang dapat diangkat
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 0 20 40 60 80 Be ra t m a ksi m a l ta n a h y a n g d ia n g ka t (g )
Sudut antara pisau cangkul dan tangkai cangkul (º)
sudut antara pisau cangkul dengan tangkai cangkul 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 0 5 10 15 20 25 Be ra t m a ksi m a l ta n a h y a n g d a p a t d ia m b il ( g )
Lebar pisau cangkul (cm)
20
Analisis Diameter Tangkai Cangkul
Menurut Pheasant (2003), ahli anatomi telah membuat sejumlah upaya untuk mengklasifikasikan secara bebas jenis-jenis gerakan yang mampu dilakukan oleh tangan manusia. Tangan manusia memiliki kemampuan untuk melakukan berbagai aktivitas mulai dari aktivitas yang membutuhkan kontrol penuh maupun yang membutuhkan tenaga besar. Secara garis besar ada 3 tipe kebutuhan penggunaan tangan yaitu ketepatan, perpindahan, dan kekuatan.
Penentuan diameter tangkai cangkul dapat dilihat dari parameter diameter genggaman tangan, keliling genggaman tangan, dan lebar telapak tangan. Diameter tangkai cangkul sebaiknya menggunakan persentil ke-5 supaya rata-rata dan sebagian besar dari populasi dapat menggenggam tangkai cangkul tersebut. Hasil analisis antropometri yang terkait dengan diameter tangkai cangkul dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7 Parameter pengukuran yang terkait dengan desain tangkai cangkul Parameter pengukuran (cm) Persentil 5 Persentil 50 Persentil 95 Diameter genggaman tangan 5.0 5.3 6 Lebar telapak tangan 5 jari 10.0 10.5 12 Keliling genggaman tangan 14.0 16.3 17.5
Pada saat menggenggam tangkai cangkul biasanya petani melakukannya pada dua bagian yaitu bagian ujung tangkai cangkul dan bagian tengah tangkai cangkul. Menurut Napier (1956) yang diacu dalam Pheasant (2003), gerakan menggenggam dibagi menjadi dua kategori utama:
1. Genggaman kekuatan (power grip), dimana jari-jari (dan kadang-kadang ibu jari) digunakan untuk menjepit objek berlawanan dengan telapak tangan (Gambar 10).
2. Genggaman keakuratan (precision grip), dimana objek digerakkan atau dimainkan diantara ujung-ujung (alas/bantalan/sisi-sisinya) dan jari-jari dan ibu jari.
Berdasarkan penjelasan diatas, penulis mengamati genggaman petani saat melakukan kegiatan pencangkulan termasuk tipe power grip dimana jari-jari (kadang-kadang ibu jari) digunakan untuk menjepit objek berlawanan dengan telapak tangan. Hal ini dikarenakan gerakan mencangkul yang dilakukan oleh petani itu membutuhkan kekuatan untuk menggenggam kuat tangkai cangkul dalam menekan pisau cangkul supaya masuk ke dalam tanah untuk memotong tanah yang sedang diolah. Berdasarkan pengamatan penulis, pada saat petani menggenggam tangkai cangkul bagian tengah yaitu genggaman antara ibu jari dan jari tengah, posisi ibu jari tidak berada tepat pada jari tengah melainkan terjadi overlap sebesar 1 ruas jari (Gambar 10). Jika diasumsikan overlap 1 ruas jari bernilai 2 cm, maka data diameter genggaman tangan tersebut adalah 3 cm (persentil ke 5), 3.3 cm (persentil ke-50), dan 4 cm (persentil ke-95). Penulis menggunakan persentil ke-5 yaitu 3 cm untuk rekomendasi desain diameter tangkai cangkul.
21
Gambar 10 Genggaman tangan manusia
Analisis Panjang Tangkai Cangkul
Analisis panjang tangkai cangkul penting untuk dilakukan supaya mendapatkan cangkul yang sesuai dengan antropometri tubuh petani sehingga petani tersebut dapat mencangkul dengan aman dan nyaman. Pada umumnya petani di kecamatan Trangkil hanya membeli pisau cangkulnya saja, sedangkan untuk panjang tangkai serta diameter tangkai cangkul disesuaikan dengan memperhatikan kenyamanan masing-masing pengguna. Hal inilah yang membuat penulis melakukan studi kasus mengenai desain cangkul yang ergonomis untuk petani tanpa harus memisahkan antara pisau cangkul dan tangkai cangkul.
Setelah mendapatkan data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil dan mengetahui beberapa gerakan petani berdasarkan SAG ternyata masuk pada zona 3 (zona ekstrim) maka diperlukannya perbaikan desain tangkai cangkul yang sesuai untuk petani di kecamatan Trangkil. Ilustrasi kegiatan orang mencangkul dapat ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 11 Ilustrasi kegiatan mencangkul
Berdasarkan Rahmawan (2011) menyatakan bahwa panjang tangkai cangkul merupakan panjang dari perpanjangan dari titik B menuju titik A hingga ke bawah tanah dikurangi panjang BA. Untuk mendapatkan nilai panjang cangkul dapat diperoleh dari trigonometri sudut ABC dan telah diketahui besar sudutnya yaitu 70.04º namun belum diketahui panjang dari titik B menuju titik C ke bawah tanah,
22
untuk itu diperlukan tinggi titik B. Tinggi titik B bisa didapatkan dari tinggi titik D dikurangi panjang DB. Secara umum dapat dirumuskan pada persamaan 11 dan 12 sebagai berikut :
(11) (12) Tinggi titik D ditentukan dari trigonometri sudut DEF, maka didapatkan rumus seperti pada Gambar 12 dan persamaan 13 dibawah ini :
Gambar 12 Ilustrasi mencari panjang tangkai cangkul
(13) Berdasarkan hasil analisis terdapat beberapa parameter yang terkait dengan desain tangkai cangkul beserta perhitungannya, antara lain seperti ditunjukkan pada Tabel 8.
23 Tabel 8 Parameter yang terkait desain tangkai cangkul
No Parameter pengukuran (cm) Persentil ke-
5 50 95
1.
Sudut membungkuk rata-rata petani dengan pinggang sebagai porosnya (70.04º) 2. Sudut membengkok lengan
bawah terhadap lengan atas rata-rata petani (º)
29.00 34.00 48.00
3.
Sudut membengkok bahu terhadap lengan rata-rata (64°)
4. Parameter tinggi lutut 36.00 44.50 52.55
5. Parameter tinggi pinggang 84.00 92.35 100.00
6. Parameter tinggi bahu 121.45 130.00 139.55
7. Parameter tinggi badan 150.00 158.55 170.00
8. Parameter panjang lengan 61.00 69.00 76.27
9. Parameter panjang lengan atas
37.00 42.00 46.50
10. Parameter panjang telapak tangan (sampai jari)
16.00 18.00 19.11
11. Panjang tangkai cangkul 40.21 53.00 77.50
Berdasarkan Tabel 8, panjang tangkai cangkul yang sesuai dengan antropometri petani di kecamatan Trangkil adalah 40.21 cm (persentil ke-5), 53.00 cm (persentil ke-50), serta 77.50 cm (persentil ke-95). Panjang tangkai cangkul ini dihitung dari genggaman tangan ditengah tangkai cangkul sampai tangkai cangkul bagian bawah dikarenakan rata-rata petani disana memegang tangkai cangkulnya dari tengah bukan dari ujung tangkai cangkul. Panjang tangkai cangkul dari tengah ke ujung diasumsikan rata-rata adalah 18.00 cm. Jadi panjang tangkai cangkul yang direkomendasikan adalah 58.21 cm (persentil ke-5), 71.00 cm (persentil ke-50), dan 95.50 cm (persentil ke-95). Panjang tangkai cangkul yang dipakai pada penelitian ini adalah 71.00 cm (persentil ke-50). Hal ini dimaksudkan supaya subjek baik yang punya lengan pendek ataupun lengan panjang dapat menggunakan cangkul tersebut. Gambar teknik cangkul rekomendasi dapat dilihat pada Lampiran 4.
Analisis Momen Pencangkulan
Secara umum biomekanika dapat diartikan ilmu yang menggunakan konsep fisika dan teknik untuk menjelaskan gerakan pada bagian tubuh dan gaya pada manusia yang melakukan aktivitas sehari-hari. Pencangkulan merupakan salah satu aktivitas petani yang dilakukan secara repetitive (berulang-ulang) pada saat mengolah tanah, oleh karena itu untuk meminimumkan kelelahan dan risiko
24
terhadap rusaknya tulang dan otot maka dalam penggunaan cangkulnya harus seergonomis mungkin sehingga dalam mengoperasikan alat tersebut dalam keadaan yang paling efisien. Setelah melakukan perhitungan diameter dan panjang tangkai cangkul maka selanjutnya adalah menentukan momen yang terjadi pada kegiatan pencangkulan. Perhitungan momen ini dimaksudkan untuk menghindari cidera pada saat mengangkat beban secara berulang-ulang dalam waktu yang relatif lama. Beberapa elemen kerja yang akan dihitung terdiri dari kegiatan memasukkan cangkul ke dalam tanah untuk memotong tanah, mengangkat hasil cangkulan, serta membuang tanah hasil cangkulan tersebut. Pada kegiatan memasukkan cangkul ke dalam tanah hanya memperhatikan berat cangkulnya saja (Wo), sedangkan untuk mengangkat cangkul beserta tanah hasil cangkulan memperhatikan 2 faktor yang mempengaruhi yaitu berat cangkul dan berat maksimal tanah yang diangkat (We). Berikut adalah diagram gaya pada tangan saat memasukkan cangkul ke dalam tanah (Gambar 13), mengangkat cangkul dengan tanah (Gambar 14) serta membuang hasil cangkulan (Gambar 15).
Gambar 13 Diagram gaya pada tangan saat mengangkat cangkul kosong Persamaan untuk menghitung gaya dan momen yang terjadi pada tangan saat mengangkat cangkul kosong dapat disajikan pada persamaan 14 :
∑ ∑ ∑ (14) Keterangan :
Wo = Gaya berat benda (cangkul kosong) (N) Fye = Resultan gaya (y) pada tangan (N) Fxe = Resultan gaya (x) pada tangan (N) ab = Lengan atas (m)
bc = Lengan bawah (m) SL = Panjang lengan (m)
25
Gambar 14 Diagram gaya pada tangan saat mengangkat cangkul berisi tanah Persamaan untuk menghitung gaya dan momen yang terjadi pada tangan saat mengangkat cangkul berisi tanah dapat disajikan pada persamaan 15 :
∑ ∑ ∑ (15) Keterangan :
We = Gaya berat benda (cangkul berisi tanah) (N) Fye = Resultan gaya (y) pada tangan (N)
Fxe = Resultan gaya (x) pada tangan (N) ab = Lengan atas (m)
bc = Lengan bawah (m) SL = Panjang lengan (m)
26
Gambar 15 Diagram gaya pada tangan saat membuang tanah hasil cangkulan Persamaan untuk menghitung gaya dan momen yang terjadi pada tangan saat membuang tanah hasil cangkulan dapat disajikan pada persamaan 16 : ∑ ∑ ∑ (16) Keterangan :
We = Gaya berat benda (cangkul berisi tanah) (N) Fye = Resultan gaya (y) pada tangan (N)
Fxe = Resultan gaya (x) pada tangan (N) ab = Lengan atas (m)
bc = Lengan bawah (m) SL = Panjang lengan (m)
Berdasarkan hasil perhitungan momen pada 3 fase yaitu pada saat memasukkan cangkul ke dalam tanah untuk memotong tanah, mengangkat tanah hasil cangkulan, serta membuang tanah hasil cangkulan diperoleh nilai keseimbangan momen gaya terbesar terjadi pada saat membuang tanah hasil cangkulan. Hal ini dikarenakan pada saat membuang tanah hasil cangkulan lengan tangan petani tersebut membentuk sudut yang lebih besar dibandingkan pada saat memasukkan cangkul ke dalam tanah dan mengangkat cangkul yang berisi tanah. Hubungan antara sudut dan momen gaya saat melakukan beberapa elemen kerja yaitu memukulkan cangkul ke dalam tanah dapat dilihat pada Gambar 16, mengangkat cangkul beserta tanah dapat dilihat pada Gambar 17, serta membuang tanah hasil cangkulan dapat dilihat pada Gambar 18. Contoh hasil perhitungan analisis momen dilakukan secara manual terdapat pada Lampiran 2.
27
Gambar 16 Grafik hubungan antara sudut dan keseimbangan momen gaya saat memasukkan cangkul ke dalam tanah
Gambar 17 Grafik hubungan antara sudut dan momen gaya pada saat mengangkat cangkul berisi tanah
-15 -10 -5 0 5 10 15 0 50 100 150 M om e n g a y a ( Nm ) Sudut (º)
Hubungan antara sudut dan momen gaya saat
memasukkan cangkul ke dalam tanah -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 0 50 100 150 200 250 M om e n g a y a ( Nm ) Sudut (º)
hubungan antara sudut dan momen gaya saat
mengangkat cangkul yang berisi tanah
28
Gambar 18 Grafik hubungan antara sudut dan momen gaya pada saat membuang tanah hasil cangkulan
