• Tidak ada hasil yang ditemukan

TINJAUAN PUSTAKA

8. Terminal swing (decceleration),

2.4 STUDI GERAK BIOMEKANIKA

2.4.1 Keseimbangan, Equilibrium dan Stabilitas Gerak

Keseimbangan, equilibrium dan stabilitas merupakan tiga hal yang

esensial dalam studi tentang gerak (Thompson, 1994). Ketiga hal tersebut

dipengaruhi oleh adanya gaya yang terjadi pada suatu obyek. Kemampuan untuk

menyeimbangkan massa tubuh dengan bidang tumpu akan membuat manusia mampu untuk beraktivitas secara efektif dan efisien.

Keseimbangan adalah kemampuan untuk mempertahankan kesetimbangan tubuh ketika ditempatkan diberbagai posisi. Keseimbangan juga diartikan sebagai

kemampuan untuk mengendalikan kondisi equilibrium baik statis maupun dinamis

(Thompson, 1994). Hall (1999) menyebutkan bahwa equilibrium merupakan

karakteristik keadaan dimana terjadi keseimbangan gaya dan torsi (momen gaya).

Tubuh dalam kondisi equilibrium ketika dalam keadaan diam (motionless) atau

bergerak dengan kecepatan konstan. Ketika tubuh dalam keadaan diam, misalnya

keseimbangan saat berdiri dengan satu kaki, kondisi ini disebut sebagai static

equilibrium. Dynamic equilibrium merupakan kondisi dimana terjadi

keseimbangan antara gaya luar dan gaya inersial pada obyek yang bergerak.

commit to user

II-15

semua gaya yang bereaksi pada tubuh seimbang dengan gaya inersial yang melawan gaya reaksi tubuh tersebut, sehingga tidak terjadi pertambahan kecepatan ataupun perubahan arah gerak. Sedangkan stabilitas merupakan kemampuan untuk menahan perubahan pada tubuh yang bergerak dengan percepatan tertentu (Thompson, 1994).

2.4.2 Torsi

Menurut Hall (1999), selain bergerak sesuai arah bekerjanya, benda cenderung untuk memutar dalam suatu sumbu. Perputaran benda tersebut dikarenakan adanya gaya yang menyebabkan perpindahan, atau disebut torsi.

Torsi (T) yang juga dikenal sebagai puntiran (momen gaya) merupakan hasil kali

antara gaya (F) dan lengan gaya (d).

T= F x d... (2.2)

Gambar 2.14 Sebuah torsi

Sumber: Lohat, 2010

Pada tubuh manusia, torsi dibangkitkan oleh otot dalam suatu pusat persendian yang merupakan hasil dari gaya yang bereaksi terhadap jarak antara garis gaya otot dengan pusat persendian tersebut (Hall, 1999). Saat segmen bergerak pada suatu persendian, terjadi perubahan torsi pada otot yang melintasi persendian. Saat berjalan, secara signifikan akan lebih banyak gaya dibutuhkan

ketika torsi dibangkitkan oleh single support foot dimana hanya salah satu kaki

yang berfungsi sebagai tumpuan tubuh.

Young dan Freedman (1999) menyatakan bahwa torsi merupakan besaran vektor, sehingga selain mempunyai besar, torsi juga mempunyai arah. Suatu

vektor T mempunyai arah tegak lurus terhadap bidang benda. Arah T adalah

tergantung pada arah berputarnya benda akibat gaya F dan d yang merupakan

jarak gaya dari titik acuan (sumbu 0). Apabila arah rotasi berlawanan dengan putaran jarum jam, maka torsi bernilai positif. Sebaliknya, apabila arah rotasi

commit to user

II-16

searah dengan putaran jarum jam, maka arah torsi bernilai negatif. Penentuan arah torsi secara umum dilakukan dengan menggunakan kaidah aturan tangan kanan.

2.4.3 Work

Work merupakan kombinasi lain dari analisis kinematika dan kinetika

(Karduna, 2004). Secara ilmiah work terjadi ketika gaya bekerja pada suatu objek

sehingga objek bergerak dalam jarak tertentu. Sebuah gaya melakukan work

apabila benda yang dikenai gaya mengalami perpindahan. Work merupakan

besaran skalar, dimana satuan dalam Sistem Internasional (SI) adalah Joule. Secara matematis, usaha yang dilakukan oleh gaya didefinisikan sebagai hasil kali

perpindahan (s,θ) dengan gaya (F, T) yang searah dengan perpindahan.

Wtranslasi =F x s

Wrotasi = Tx θ... (2.3)

Gambar 2.15 Usaha oleh sebuah gaya

Sumber: Lohat, 2010

Analisis perubahan kerja mekanik dalam center of mass (COM) pada

gerakan berjalan manusia dibedakan menjadi dua macam perspektif (Willems,

1994). Perspektif pertama adalah internal work dimana merupakan perubahan

energi mekanik relatif terhadap COM akibat gaya internal yang menyebabkan

terjadinya pergerakan pada tubuh. Perspektif kedua adalah external work dimana

berkebalikan dengan konsep internal work. Pergerakan segmen tubuh relatif

terhadap COM yang diakibatkan adanya gaya eksternal dimana terjadi perubahan

energi relatif terhadap COM disebut sebagai external work.

2.4.4 Energi

Whittle (2007) mengemukakan, keistimewaan dari normal gait adalah

bagaimana energi disimpan dalam jumlah yang optimal saat berjalan. Salah satu

bentuk pola abnormal gait adalah hilangnya kestabilan yang menyebabkan

commit to user

II-17

transfer energi selama berjalan pada persendian dan konsumsi energi secara keseluruhan merupakan bagian penting dalam analisis cara berjalan ilmiah.

Energi didefinisikan sebagai kapasitas untuk melakukan kerja (Winter, 1990). Usaha dilakukan ketika energi dipindahkan dari satu benda ke benda lain. Jumlah total energi pada sistem dan lingkungan bersifat kekal (Young dan Freedman, 1999). Energi tidak pernah hilang, tetapi hanya dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi lain. Secara garis besar, energi terbagi dalam dua macam, energi potensial dan energi kinetik.

Energi kinetik (KE) merupakan energi gerak. Tubuh memproses energi kinetik hanya saat tubuh dalam keadaan bergerak. Jika tubuh tidak bergerak maka (v=0) besarnya energi kinetik juga nol. Berikut persamaan matematis energi kinetik dalam gerak translasi dan gerak rotasi (angular).

2 2 1 mv KEtranslasi 2 2 1 I KErotasi ... (2.4)

dengan, KE = Energi kinetik (J)

m = Massa (kg)

v = Kecepatan (m/s)

Bentuk yang lain dari energi adalah energi potensial, dimana merupakan energi yang menyatakan posisi suatu objek. Persamaan matematis energi potensial, sebagai berikut:

EP = mgh... (2.5)

dengan, EP = Energi potensial (J)

m = Massa (kg)

g = Gaya gravitasi (m/s2)

h = Tinggi pusat massa (m)

Pada aplikasi biomekanik perubahan energi potensial disebabkan oleh adanya perubahan tinggi dari pusat massa, karena biasanya massa tubuh manusia cenderung tetap. Hall (1999) menyatakan, energi potensial seringpula disebut sebagai energi penyimpanan. Hal ini merupakan bentuk implikasi dari adanya energi kinetik dalam tubuh ketika bergerak. Salah satu bentuk potensial energi

commit to user II-18 2 2 1 kx Epegas ... (2.6)

dengan k merupakan konstanta elastis yang menunjukkan keelastisan bahan atau

kemampuan untuk menyimpan energi dan berdeformasi. Sedangkan x

menunjukkan besarnya deformasi yang terjadi otot.

Dokumen terkait