GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN
LANDASAN TEOR
3.1. Musculoskeletal Disorders (MSDs)
3.2.2. Klasifikasi Biomekanika
Biomekanika adalah jabaran ilmu yang berhubungan dengan gaya dan pembebanan tubuh. Bimekanika dibagi atas beberapa bagian diantaranya adalah: 1. General Biomechanic
General Biomechanic adalah bagian dari biomekanika yang berbicara mengenai hukum dan konsep dasar yang mempengaruhi tubuh organic manusia baik dalam posisi diam maupun bergerak. Dibagi menjadi 2 bagian, yaitu:
a). Biostatics mechanics adalah merupakan ilmu pengetahuan mengenai struktur organ-organ dalam hubungannya dengan gaya yang dihasilkan oleh interaksinya. Biostatics mechanics menunjukkan kebutuhan dasar untuk mengetahui gaya-gaya pada setiap segmen tubuh manusia. Elemen dasar dalam melakukan perhitungan gaya yang diperlukan adalah tinggi badan (H) dan berat badan (W) dan free body dikembangkan menjadi analisis dalam perhitungan. Berikut tabel 3.1 panjang dan berat setiap segmen tubuh manusia.
Tabel 3.1 Model Data Antropometri Manusia Segmen Tubuh Panjang Segmen
Tubuh (M)
Berat Segme Tubuh (Kg)
Kepala dan leher 0,17 0,08 Lengan dan tangan 0,2 0,02
Tabel 3.1 Model Data Antropometri Manusia (Lanjutan) Segmen Tubuh Panjang Segmen
Tubuh (M)
Berat Segme Tubuh (Kg)
Lengan atas 0,3 0,03
Lengan 0.4 0,05
Kepala, leher, dan kedua lengan - 0,18
Dada dan perut 0,3 0,36
3
Phillips A. Chandler. 1998. Human Factors Engineering. Gordon and breach. New York. Hal. 35-70
Panggul - 0,16 Kaki dan kaki bagian depan 0,29 0,05 Kaki bagian atas 0,24 0,1
Kaki 0,53 0,15
Kepala, leher, kedua lengan, perut, dan tiga perdelapan panggul
- 0,6
Satu kaki dan lima perdelapan panggul - 25
Biostatisc mechanics mempertimbangkan tubuh yang kaku dalam gerakan dua dimensi. Analisis akan mempertimbangkan ukuran tubuh sebagaimana gaya yang akan bertindak atas partikel-partikel berbeda supaya gaya eksternal akan diaplikasikan dalm poin yang berbeda. Tubuh dalam hal ini diasumsikan kaku, tubuh yang kaku merupakan salah satu yang tidak mengalami perubahan bentuk. Meskipun sejumlah deformasi selalu ada dalam sistem fisik yang nyata, pendekatan tubuh yang kaku tidak mempengaruhi sistem pusat keseimbangan tubuh. Prosedur umum untuk menganalisis gaya dan momen yang dihasilkan dalam tubuh yang kaku dalam dua dimensi untuk kondisi keseimbangan statis dapat dilakukan dengan :
1. Gambarkan diagram free-body setiap elemen tubuh yang terkait. 2. Tentukan titik koordinat x dan y dan tunjukkan arah positif untuk seiap
perpindahan translasi maupun rotasi.
3. Untuk free-body, aplikasikan kondisi yang dibutuhkan untuk keseimbangan perpindahan translasi maupun rotasi.
4. Selesaikan persamaan diatas secara simultan untuk parameter yang tidak diketahui.
Biostatisc mechanics dalam perhitungannya juga membutuhkan struktur pendukung sederhana, hubungan yang spesifik dan alalt-alat pendukung
digunakan dalam sistem mekanik teristimewa ketika menunjukkan hubungan analisis keseimbangan statis dari analisis sistem muskuloskeletal. Hubungan anatara yang dimaksud menggambarkan sebuah balok yang merupakan bagian setiap tubuh yang dihubungkan dengan balok lain atau segmen tubuh yang lain. Hal ini digunakan untuk mempermundah dalam setiap perhitungan dalam Biostatisc mechanics.
Biostatisc mechanics mengkaji tentang otot sebagai pusat dalam menghasilkan gaya, tujuan dari aplikasi faktor keteknikan manusia, sistem anatomi secara khusus akan fokus pada otot. Segmen dapat digolongkan menjadi lima, akan tetapi yang akan di bahas dalam perhitungan adalah segmen proximal dan segmen distal. Otot yang cedera adalah otot yang melewati persambungan. Salah satu ujungnya biasanya dihubungkan segmen proximal dan salah satu ujnungnya akan dihubungkan segmen distal. Keadaan seperti biasanya disebut dengan otot antagonis dimana persambungannya melewati titik asal proximal dan perpotongannya pada distal. Otot antagonis membangun sebuah gaya yang berlawanan. Dibeberapa model biostatis mekanik dari sisitem ototnya hanya satu yang dipresentasikan, ini akan menjadi sebuah fungsi yang otot agonist dimana gaya dalam yang dihasilkan akan berbeda antar struktur otot agonist dan strutur antagonis. Pada sistem biologi kontraksi secara simultan dari kedua otot agonist dan antagonis harus stabil pada persambunganya.
Sesudah menentukan anatomi dan merancang model analitis pada setiap segmen tubuh manusia, ahli human factor harus mmengidentifikasi aplikasi yang cocok agar mendapatkan informasi yang berguna untuk merancang dan
pembagunan proses. Untuk penilaian gaya yang diperlukan pada setiap segmen tubuh dapat dilihat sebagai berikut.
1. Bahu dan lengan
Sistem anatomi untuk bahu dan lengan adalah sebagai berikut: Segmen proksimal : scapula (tulang bahu)
Segmen distal : humerus (tulang depan) Persambungan : sambungan bahu Otot (aksi) : deltoid
Otot deltoid adalah yaitu otot yang terdapat pada penarikan lengan ketika seseorang mengangkat lengan dan saat akan menutup lengan tubuh. Model untuk bahu dan lengan dapat dilihat pada gambar 3.1. sebagai berikut.
Gambar 3.1 Model dan Free-body Diagram Perkiraan Bahu dan Lengan
Maka analisis perhitungan biomekanika pada operator saat melakukan aktivitas dapat dirumuskan sebagai berikut.
∑Fy = 0
Fm. sin ( α) + Ry – C – Wd = 0 ... (1)
∑Fx = 0
∑Ma = 0
[Fm. sin (α)] x AB – (C)(AC) – (Wd) (AD) = 0 ... (3) Dimana:
Fm = Gaya pada otot deltoid (Newton)
Ry = Gaya reaksi vertikal dari tubuh (Newton) Rx = Gaya reaksi horizontal dari tubuh (Newton) Wd = Berat Beban (Newton)
W = Berat Tubuh Operator (Newton)
A = Persendian antara bahu dengan lengan tangan B = Otot deltoid
C = Siku pada tangan D = Pergelangan tangan AB = 0,08 x (H)
AC = 0,20 x (H) AD = 0,40 x (H) 2. Panggul dan kaki
Sistem anatomi untuk panggul dan kaki adalah sebagai berikut: Segmen proksimal : Pelvis (tulang pelvis)
Segmen distal : Femur (tulang paha) Persambungan : Sendi panggul Otot (aksi) : Gluteus
Otot gluteus adalah yaitu otot yang terjadi pada saat perluasan lurusan kaki bagian luar dari sisi tubuh, seperti yang terlihat pada seseorang yang menendang bola kesampinng dengan menggunakan sisi kaki. Model untuk panggul dan kaki dapat dilihat pada gambar 3.2. sebagai berikut.
Gambar 3.2 Model dan Free-body Diagram Perkiraan untuk Panggul dan Kaki
Maka analisis perhitungan biomekanika pada operator saat melakukan aktivitas dapat dirumuskan sebagai berikut.
∑Fy = 0
Fm. sin (θ) - Ry – C + (W-θ) = 0 ... (4)
∑Fx = 0
-Rx + Fm. cos (θ) = 0 ... (5)
∑Ma = 0
-[Fm. sin (θ)] x [AB] + (C)(AB-AC) + (W) (AB) = 0 ... (6) Gaya reaksi yang bekerja pada panggul (Rh).
Rh= √Ry + Rx ... (7) Dimana:
Fm = Gaya pada otot gluteus (Newton)
Ry = Gaya reaksi vertikal dari tubuh (Newton) Rx = Gaya reaksi horizontal dari tubuh (Newton) Rh = Gaya reaksi pada panggul (Newton) H = Tinggi Badan
A = Greater trochanter
C = Bagian lutut (0,15 x W) D = Pergelangan kaki AB = 0,04 x H
AC = 0,05 x H AD = 0,10 x H
3. Lutut dan kaki bagian depan
Sistem anatomi untuk lutut dan kaki bagian depan adalah sebagai berikut: Segmen proksimal : Femur (tulang paha)
Segmen distal : Tibia dan fibula (tulang kering) Persambungan : Sendi lutut
Otot (aksi) : Kuadrisep
Otot kuadrisep adalah yaitu otot yang terjadi pada saat lutut kaki bertekuk (tumit belakang ke paha bagian belakang), memperpanjang kaki bagian depan (tulang garas). Model untuk lutut dan kaki bagian depan dapat dilihat pada gambar 3.3. sebagai berikut.
Gambar 3.3 Model dan Free-body Diagram Perkiraan untuk Lutut dan Kaki Bagian Depan
Maka analisis perhitungan biomekanika pada segmen tubuh bagian lutut dan kaki bagian depan adalah sebagai berikut.
θ = sin (��
� ) ɸ = tan (∆�
α = θ - ɸ ∑Fy = 0 -Fm. Sin α– A – B + Ry = 0 ... (8) ∑Fx = 0 Fm. cos α - Rx = 0 ... (9) Sehingga: ∑Mc = 0
-Fm. Sin α[AC] x cos θ + (A). [AC] x cos θ –Fm cos α [AC] x sin θ +
(B). [AB] ). cos θ = 0 ... (10) Dimana:
Fm = Gaya pada otot kuadrisep (Newton)
Ry = Gaya reaksi vertikal pada persendian lutut (Newton) Rx = Gaya reaksi horizontal pada persendian lutut (Newton) R = Jarak langkah
A = Pangkal paha (N)
B = Titik tengah antara pangkal paha dan lutut ( N) C = Bagian lutut
D = Kaki bagian depan h = Jarak kaki dengan tanah AB = 0,12 x H AC = 0,24 x H CD = 0,29 x H CE = R + CD AE = h + AC + CD AF = AE - CE ∆y = 0,03 x H 4. Bagian Punggung
Sistem anatomi untuk punggung adalah sebagai berikut: Segmen proksimal : Sacrum
Persambungan : Lumbo-sacral Otot (aksi) : Ektersor
Otot ektersor adalah yaitu otot yang terjadi pada perpanjangan tulang belakang seperti ketika berdiri lurus ke atas pada perhatian selama pemeriksaan militer. Model untuk punggung dapat dilihat pada gambar 3.4. sebagai berikut.
Gambar 3.4 Model dan Free-body Diagram Perkiraan untuk Bagian Punggung
Maka analisis perhitungan biomekanika pada segmen tubuh bagian lutut dan kaki bagian depan adalah:
β = θ - α
Fex = Fe. Cos β ... (11) Fey = Fe. Sin β ... (12)
∑Fy = 0
Ry – 0,36Wb – 0,882 Fe – 0,18Wb = 0
∑Fx = 0
Rx – 0,469 Fe = 0
∑Ma = 0
Fex (AC.Hb). Sin θ - Fey(AC.Hb). Cos θ – (B Wb).(AB.Hb) cos θ°-
(D.Wb).(AD.Hb). Cos θ = 0
(Fe. Cos β) (AC.Hb) sin θ – (Fe. Sin β) (AC.Hb). cos θ = (B Wb).(AB.Hb) cos θ°- (D.Wb).(AD.Hb). Cos θ
Maka dilakukan perhitungan untuk Ra dan Rs
Ra = Ry . sin θ + Rx . cos θ
Rs = -Rx . cos θ + Rx . sin θ
Dimana:
Fe = Gaya yang dibutuhkan operator (Newton) Ra = Reaksi gaya aksial (Newton)
Rs = Reaksi gaya geser (Newton) W = Berat tubuh
H = Tinggi badan
A = Thoracolumbar spine
B = Titik pemberatan tubuh (0,38 x W) C = Otot erector spinae
D = Lower ribs (0,18 x W) AC = 0,2 x H
AB = 0,15 x H AD = 0,30 x H
α = 13°
θ = Sudut yang dibentuk pada posisi thoracolumbar spine
b). Biodinamic adalah bagian dari biomekanik umum yang berkaitan dengan gambaran gerakan – gerakan tubuh tanpa mempertimbangkan gaya yang terjadi (kinematik) dan gerakan yang disebabkan gaya yang bekerja dalam tubuh (kinetik).