STUDI ANTROPOMETRI PETANI PRIA DAN APLIKASINYA
PADA DESAIN CANGKUL DI KECAMATAN TRANGKIL,
PATI, JAWA TENGAH
SITI ASIYAH
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Studi Antropometri Petani Pria dan Aplikasinya pada Desain Cangkul di Kecamatan Trangkil, Pati, Jawa Tengah adalah benar karya saya dengan arahan dari Dr Ir Sam Herodian, MS dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
ABSTRAK
SITI ASIYAH. Studi Antropometri Petani Pria dan Aplikasinya pada Desain Cangkul di Kecamatan Trangkil, Pati, Jawa Tengah. Dibimbing oleh SAM HERODIAN.
Sebagian besar petani di kecamatan Trangkil menggunakan cangkul sebagai alat pengolah tanah yang masih bersifat tradisional. Hal ini menyebabkan banyaknya keluhan dari petani jika mencangkul dalam waktu yang lama. Tujuan dari penelitian ini untuk menganalisis kesesuaian desain cangkul dari sisi ergonomikanya khususnya pengukuran antropometri. Statistik deskriptif memberikan rata-rata, standar deviasi, dan nilai-nilai persentil dari masing-masing kelompok populasi. Terdapat perbedaan yang signifikan pada berat badan, tinggi badan, dan dimensi tubuh lainnya antar responden. Sudut pada lengan tangan manusia sangat berpengaruh terhadap momen gaya yang dihasilkan, begitu juga dengan titik berat benda. Semakin jauh jarak titik berat benda dari titik dasar maka semakin besar stabilitas ke arah badan atau benda bergerak dan semakin dekat jarak titik berat benda dari titik dasar maka semakin kecil stabilitasnya ke arah badan atau benda bergerak. Berdasarkan data antropometri, rekomendasi desain cangkul yang cocok untuk petani di kecamatan Trangkil adalah panjang pisau cangkul yaitu 28 cm (rata-rata), lebar pisau cangkul sebesar 18 cm (rata-rata), tebal pisau cangkul yaitu 0.3 cm (rata-rata), panjang tangkai cangkul 71 cm (persentil 50), diameter tangkai cangkul sebesar 3 cm (persentil 5).
Kata kunci : antropometri, cangkul, ergonomika, momen, titik berat
ABSTRACT
SITI ASIYAH. Anthropometry of Male Farmer and Its Application in Hoes Design in Trangkil District, Pati, Central Java. Supervised by SAM HERODIAN.
Most farmers in Trangkil district are using the conventional hoe as tilling tools. This led to many complaints from farmers when tilling a long time. The main purpose of this research is to analyze the suitability of the safety hoe design especially using anthropometric measurements. The descriptive statistics shows an average, standard deviation, and the percentile values of each population group. There are significant differences in body weight, height, and other body dimensions among respondents. The angle on the human arm is very influential on the force generated moment, as well as the weight of the object point. The farther distance of the center of gravity (cog) of the object base point, the greater stability towards the body or moving objects and the closer the center of gravity of the object, the smaller the base point stability direction the body or moving objects. Based on the anthropometric data, the recommended hoe design that suitable for farmers in the Trangkil district is a hoe blade length of 28 cm (average), the width of a hoe blade of 18 cm (average), hoe blade thickness of 0.3 cm (average), hoe steam length of 71 cm (percentile 50), diameter hoe of 3 cm (percentile 5).
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
STUDI ANTROPOMETRI PETANI PRIA DAN APLIKASINYA
PADA DESAIN CANGKUL DI KECAMATAN TRANGKIL,
PATI, JAWA TENGAH
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PRAKATA
Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Skripsi ini berjudul Studi Antropometri Petani Pria dan Aplikasinya pada Desain Cangkul di Kecamatan Trangkil, Pati, Jawa Tengah. Penelitian ini dilaksanakan sejak bulan Juli– Desember 2014. Terima kasih penulis ucapkan kepada:
1. Bapak Kaseh dan Ibu Istianah sebagai orang tua yang selalu hadir dan tidak pernah lelah dalam memberikan motivasi dan doa bagi kelancaran studi dan skripsi penulis.
2. Dr Ir Sam Herodian, MS selaku pembimbing yang senantiasa memberikan arahan, bimbingan, dan motivasinya kepada penulis.
3. Dr Lenny Saulia, STP, MSi yang memberikan arahan dan bimbingan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
4. Dr Ir Desrial, MEng dan Dr Ir M Faiz Syu’aib, MAgr sebagai dosen penguji pada skripsi ini yang telah banyak memberikan saran kepada penulis.
5. Beasiswa Utusan Daerah (BUD) Kementerian Agama RI yang telah memberikan kepercayaan beasiswa selama penulis belajar di IPB.
6. Prof Dr Ir Kudang Boro Seminar, MSc, Dr Ir Mohamad Solahudin, MSi, Dr Liyantono, STP, MAgr, Supriyanto, STP, Mkom, Dr Slamet Widodo, MSc, yang senantiasa memberikan motivasi kepada penulis.
7. Seluruh dosen dan staf departemen TMB IPB yang telah banyak memberi saran dan masukan.
8. Kepala Desa dan petani se-kecamatan Trangkil yang telah membantu saya dalam pencarian responden dan pengumpulan data.
9. Keluarga besar Kementerian Agama RI, BUD CSS 47, CSS MoRA IPB, TMB IPB 47, HIMATETA IPB, KMNU IPB, IKMP IPB, Ikamaru Jabodetabek dan keluarga besar Pondok Pesantren Al-Ihya Dramaga yang telah memberikan inspirasi, semangat, dan bantuannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi semua pihak.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN ix
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 3
Manfaat Penelitian 3
METODE 3
Waktu dan Tempat Penelitian 3
Alat dan Bahan Penelitian 3
Prosedur Penelitian 4
Pelaksanaan Penelitian 4
Penelitian Pendahuluan 4
Pengambilan Data 6
Pengolahan Data 8
Analisis Kesesuaian Desain 10
HASIL DAN PEMBAHASAN 11
Data Antropometri Petani Pria Pengguna Cangkul di Kecamatan Trangkil 11
Analisis Korelasi Antarparameter 12
Analisis Gerakan Mencangkul 13
Pengaruh Perbedaan Berat Cangkul 16
Analisis Diameter Tangkai Cangkul 20
Analisis Panjang Tangkai Cangkul 21
Analisis Momen Pencangkulan 23
Analisis Titik Berat (Center of Gravity) pada Cangkul 28
SIMPULAN DAN SARAN 29
Simpulan 29
Saran 29
DAFTAR PUSTAKA 29
DAFTAR TABEL
1 Distribusi jumlah sampel minimal subyek antropometri berdasarkan distribusi populasi petani di lokasi penelitian 6
2 Parameter pengukuran antropometri statis 7
3 Parameter pengukuran antropometri saat posisi membungkuk 8
4 Parameter pengukuran dimensi cangkul 8
5 Nilai koefisien korelasi Pearson yang dapat diandalkan 0.9 ≤ r ≤ 1.0 12
6 Selang gerakan berdasarkan zona gerakan 14
7 Parameter pengukuran yang terkait dengan desain tangkai cangkul 20 8 Parameter yang terkait desain tangkai cangkul 23 9 Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil pada saat posisi
berdiri 31
10 Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil pada saat posisi
duduk 32
11 Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil pada saat
membungkuk (satuan dalam (º)) 33
12 Data dimensi cangkul 110 petani di kecamatan Trangkil 33
DAFTAR GAMBAR
1 Bagian-bagian cangkul 2
2 Diagram alur penelitian 4
3 Grafik keluhan petani pengguna cangkul 13
4 Selang alami gerakan pada tubuh manusia 15
5 Proses kegiatan pencangkulan 16
6 Ilustrasi berat maksimal tanah yang dapat diambil dengan memperhatikan luas permukaan cangkul dan sudut bilah cangkul 17 7 Grafik hubungan antara panjang pisau cangkul dan berat maksimal
tanah yang dapat diangkat 18
8 Grafik hubungan antara lebar pisau cangkul dengan berat maksimal
tanah yang bisa diangkat 19
9 Grafik hubungan antara sudut pisau dan tangkai cangkul dan berat
maksimal tanah yang dapat diangkat 19
10 Genggaman tangan manusia 21
11 Ilustrasi kegiatan mencangkul 21
12 Ilustrasi mencari panjang tangkai cangkul 22
13 Diagram gaya pada tangan saat mengangkat cangkul kosong 24 14 Diagram gaya pada tangan saat mengangkat cangkul berisi tanah 25 15 Diagram gaya pada tangan saat membuang tanah hasil cangkulan 26 16 Grafik hubungan antara sudut dan keseimbangan momen gaya saat
memasukkan cangkul ke dalam tanah 27
17 Grafik hubungan antara sudut dan momen gaya pada saat
mengangkat cangkul berisi tanah 27
18 Grafik hubungan antara sudut dan momen gaya pada saat membuang
tanah hasil cangkulan 28
DAFTAR LAMPIRAN
1 Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil, Pati, Jawa Tengah (nilai rata-rata, simpangan baku, dan persentil) 31
2 Contoh perhitungan secara manual 34
3 Gambar pengukuran antropometri pada posisi berdiri dan duduk 42
47
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kecamatan Trangkil sebagai daerah tempat lahir penulis merupakan salah satu kecamatan di kabupaten Pati, Jawa Tengah, Indonesia. Kecamatan Trangkil memiliki potensi besar di bidang pertanian khususnya tanaman pangan dan hortikultura. Berdasarkan Badan Pusat Statistik (BPS) Pati 2013, kecamatan Trangkil terdiri dari 16 desa yang memiliki lahan sawah seluas 1035 ha dan lahan kering seluas 3249 ha. Sebagian besar wilayah kecamatan Trangkil merupakan daerah agraris yang sebagian penduduknya hidup dari pertanian. Sebagian besar petani di kecamatan tersebut masih menggunakan cangkul sebagai alat pengolah tanah yang masih bersifat tradisional.
Cangkul merupakan salah satu alat pertanian untuk mengolah tanah yang digunakan oleh masyarakat Indonesia sampai saat ini. Penggunaan cangkul sangat luas di bidang pertanian. Pada umumnya cangkul digunakan untuk membalik, memecah dan meratakan tanah pada petakan lahan yang sempit dimana tidak memungkinkan dilakukan pembajakan (Kurniadi 1990). Cangkul dapat digunakan pada lahan kering maupun lahan basah. Penggunaan cangkul pada lahan basah biasanya dipakai untuk mengolah tanah pada budidaya padi sawah, sedangkan pada lahan kering digunakan untuk mengolah tanah pada budidaya ketela maupun tebu, serta membuat guludan pada budidaya semangka dan bawang merah. Cangkul secara umum terdiri atas empat bagian, yaitu pisau cangkul, tangkai pacul, bawak, dan mata cangkul yang dapat dilihat pada Gambar 1. Pisau cangkul terbuat dari baja sedangkan tangkai cangkul biasanya terbuat dari kayu jati atau kayu waru.
Keterangan :
1. Tangkai cangkul 2. Pisau cangkul
1 3 4
2
3. Bawak 4. Mata cangkul
Gambar 1 Bagian-bagian cangkul
Dimensi cangkul di setiap daerah juga beraneka ragam dikarenakan perbedaan jenis tanah, keadaan topografi dan kebiasaan masyarakat setempat. Menurut Kurniadi (1990), tersedianya beraneka ragam cangkul di pasaran yang penggunaannya berhubungan dengan gerakan tangan serta dalam sikap-sikap tubuh, cara-cara kerja, bentuk, dan berat bilah serta tangkai yang secara ergonomis dapat diperbaiki untuk meningkatkan produktivitas kerja, kesehatan, keselamatan, dan kenyamanan dalam bekerja.
Penggunaan cangkul di kalangan petani lokal di Indonesia sangat banyak dan meluas, akan tetapi penelitian dari segi ergonomikanya masih belum banyak dilakukan terutama dalam hal antropometri. Hal ini dapat dilihat dari penelitian terdahulu tentang cangkul seperti yang dilakukan oleh Rahmawan (2011) yang bertujuan untuk mengetahui antropometri petani pria di kecamatan Dramaga, menganalisa serta mendesain tangkai cangkul dengan data yang telah diperoleh dari lapangan. Hasil penelitian tersebut menyatakan bahwa desain tangkai cangkul optimal yang direkomendasikan untuk wilayah Dramaga adalah panjang tangkai cangkul 106.80 cm (persentil ke-50), diameter genggaman tangkai cangkul bagian tengah yaitu 3.94 cm (persentil ke-5), diameter genggaman tangkai cangkul bagian ujung (grip) sebesar 3.54 cm (persentil ke-5) serta panjang gagang genggaman tangan bagian ujung (grip) sebesar 10.59 cm. Widanarti et al. (2013) juga melakukan penelitian di Merauke yang bertujuan mencari sebuah persamaan untuk menentukan panjang tangkai cangkul dengan pendekatan ergonomika sehingga membuat petani wanita merasa nyaman menggunakan cangkul. Hasil dari penelitian tersebut menyatakan bahwa mencangkul dengan membungkuk dalam waktu yang lama akan menurunkan daya tahan tubuh pengguna. Oleh karena itu, solusi yang digunakan dalam mengatasi permasalahan tersebut adalah menggunakan nomor Fibonacci, yaitu formula yang dikembangkan untuk menentukan panjang ergonomis tangkai cangkul. Berbeda lagi dengan Vanderwal et al. (2011) yang melakukan penelitian yang bertujuan untuk mengevaluasi penggunaan cangkul bergagang pendek dan cangkul bergagang panjang pada persiapan lahan yang digunakan untuk mengolah sayuran di Afrika. Metode yang digunakan dengan melakukan pengukuran dimensi cangkul dan denyut jantung manusia serta melakukan wawancara pada responden. Hasil dari penelitian tersebut meyatakan bahwa cangkul bergagang panjang lebih baik dalam uji coba pada penelitian ini akan tetapi responden lebih menyukai cangkul bergagang pendek. Oleh karena itu responden harus mengetahui manfaat cangkul bergagang panjang dari segi ergonomikanya.
3 Hal-hal yang dibutuhkan dalam mendesain ulang cangkul adalah mengidentifikasi faktor-faktor yang berpengaruh pada penggunaan cangkul yaitu menentukan posisi tubuh yang paling baik saat penggunaan cangkul, mengetahui bagian-bagian tubuh yang berisiko cidera, serta menentukan karakteristik cangkul yang baik dengan memperhatikan momen serta titik berat pada kegiatan pencangkulan. Penelitian ini nantinya diharapkan dapat menjadi rekomendasi desain cangkul yang ergonomis sesuai dengan antropometri petani lokal Indonesia serta dapat memberikan manfaat untuk perkembangan ilmu pengetahuan di Indonesia.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah mengidentifikasi dan menganalisis data antropometri petani pria, menganalisis momen serta titik berat pada proses pencangkulan serta membuat rekomendasi desain dimensional cangkul yang ergonomis.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat di antaranya untuk desainer dan produsen peralatan dan mesin pertanian baik alat pertanian modern maupun alat pertanian tradisional terutama pada cangkul dengan database antropometri yang telah didapatkan penulis, petani pengguna cangkul terutama di kecamatan Trangkil, serta pihak-pihak yang membutuhkan data antropometri lokal petani Indonesia.
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahap, yaitu pengambilan data yang dilakukan di 16 desa di kecamatan Trangkil, kabupaten Pati, Jawa Tengah selama 2 bulan terhitung dari bulan Juli-Agustus 2014 dan analisis data beserta penyusunan skripsi yang dilaksanakan di Bogor selama 4 bulan terhitung dari bulan September-Desember 2014.
Alat dan Bahan Penelitian
4
Prosedur Penelitian
Penelitian ini dibagi menjadi tiga tahap yaitu penelitian pendahuluan, pengambilan data, dan pengolahan data.
Pelaksanaan Penelitian
Alur pelaksanaan penelitian disajikan pada Gambar 2 berupa diagram alur penelitian.
Gambar 2 Diagram alur penelitian Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan dilakukan dengan pengambilan subjek di lokasi penelitian untuk diukur dimensi tubuhnya. Pengambilan subjek dilakukan penulis secara acak dikarenakan penulis tidak mengetahui penduduk kecamatan Trangkil
Rekomendasi desain
Selesai Mulai
Tahapan pendahuluan : pemilihan lokasi, pemilihan subyek dan obyek, metode pengambilan data
Data antropometri statis responden petani pria
Pengambilan video pencangkulan petani pria
Data dimensi cangkul responden petani pria
Analisis kesesuaian desain Analisis gerakan
mencangkul Analisis mean, standar
deviasi, persentil 5, 50, dan 95, coefficient of
variation
Analisis titik berat dan momen pada lengan
5 yang berprofesi sebagai petani, letak tempat tinggal mereka, umur dari petani di setiap daerah. Pengambilan subjek dilakukan dengan:
1. Mengunjungi petani secara langsung ketika di sawah maupun di ladang tanpa mengetahui tempat tinggal mereka.
2. Mengunjungi ketua Rukun Tetangga (RT), Rukun Warga (RW), Gapoktan (Gabungan Kelompok Tani), serta teman penulis yang bertempat tinggal di daerah tersebut untuk pengambilan data subjek. Hal ini untuk menghindari penilaian subjektif penulis saat melakukan penelitian.
Menurut Hu (2007), pengambilan subjek penelitian berdasarkan persamaan yang tersedia pada gabungan ISO 15535 : 2003 “Persyaratan umum dalam
membangun database antropometri” dengan selang kepercayaan 95% untuk
persentil ke-5, ke-50, dan ke-95 yang disajikan pada persamaan 1 dan 2.
(1) Keterangan :
CV = Coefficient of variation
α = Percentage of Relative Accuracy Desired n = Ukuran sampel
di mana,
(2)
Keterangan :
CV = Coefficient of variation
= Simpangan baku (standar deviasi) µ = Nilai rata-rata
Pengukuran data antropometri untuk kabupaten Pati belum pernah dilakukan sebelumnya, oleh karena itu penulis melakukan pengambilan data di salah satu kecamatan yang terdapat pada kabupaten tersebut. Penulis hanya memilih kecamatan Trangkil dalam pengambilan data sebagai sampel pada penelitian ini.
6
Tabel 1 Distribusi jumlah sampel minimal subyek antropometri berdasarkan distribusi populasi petani di lokasi penelitian
No Nama desa Jumlah
Sumber : BPS Kecamatan Trangkil 2013
Selain proses penentuan subjek, penentuan objek penelitian juga dilakukan dengan melakukan survei terlebih dahulu. Cangkul dipilih sebagai objek alat di sini dikarenakan banyak sekali petani di kecamatan Trangkil yang masih menggunakan cangkul pada pengolahan tanah baik pengolahan tanah primer maupun sekunder.
Pengambilan Data
7 Tabel 2 Parameter pengukuran antropometri statis
(satuan dalam cm kecuali berat badan dalam kg)
Data yang diukur dalam posisi berdiri Data yang diukur dalam posisi duduk
No Keterangan No Keterangan
11 Tinggi ujung tangan 42 Panjang kedudukan hingga siku kaki
12 Jangkauan tangan ke atas
menggenggam 43 Panjang kedudukan hingga lutut 13 Jangkauan tangan ke atas terbuka 44 Panjang pergelangan tangan 14 Jangkauan tangan ke depan
terbuka 45 Lebar bahu
15 Jangkauan tangan ke depan menggenggam
16 Jengkal dua tangan ke samping terbuka
17 Jengkal dua tangan ke samping menggenggam
18 Jengkal dua siku 19 Panjang telapak kaki 20 Lebar telapak kaki 21 Lebar telapak tangan
22 Diameter genggaman tangan 23 Panjang telapak tangan sampai
jari
24 Keliling genggaman tangan 25 Panjang ibu jari
26 Panjang jari telunjuk 27 Panjang jari tengah 28 Panjang jari manis 29 Panjang jari kelingking 30 Panjang jengkal tangan 31 Panjang siku ke genggaman
8
Tabel 3 Parameter pengukuran antropometri saat posisi membungkuk No Parameter pengukuran (º)
1 Posisi punggung sudut lurus 2 Posisi punggung serong kiri 3 Posisi punggung serong kanan 4 Posisi tangan nyaman
5 Posisi tangan maksimal
6 Posisi jangkauan tangan kanan maksimal serong 7 Posisi jangkauan tangan kiri maksimal serong 8 Posisi bukaan kaki
Tabel 4 Parameter pengukuran dimensi cangkul No Parameter pengukuran
1 Panjang pacul (cm) 2 Lebar pacul (cm)
3 Panjang tangkai pacul (cm)
4 Sudut pisau cangkul dan tangkai cangkul (°) 5 Diameter tangkai cangkul (cm)
6 Berat cangkul (kg) 7 Jenis kayu cangkul 8 Tebal cangkul (cm) Pengolahan Data
Pengolahan data ini meliputi pengolahan data antropometri, pengolahan data video dan pengolahan data untuk rekomendasi desain.
a. Pengolahan data antropometri
Software yang digunakan pada pengolahan data antropometri adalah spread- sheet. Berikut data-data yang akan dianalisis serta penjelasan pengolahan data baik secara manual maupun menggunakan formula di salah satu spread-sheet, yaitu Microsoft Excel 2010 dan SPSS statistik 22.
1. Rata-rata (Mean)
Mean atau nilai rata-rata dapat diperoleh dengan persamaan 3:
∑ (3)
Keterangan :
mean = Rata-rata n = Jumlah data xi = Data ke-i
Fomula di dalam Microsoft Excel 2010 adalah AVERAGE 2. Simpangan baku atau standar deviasi
Simpangan baku dapat diperoleh dari persamaan 4:
9
Formula dalam Microsoft Office Excel 2010 adalah STDEV 3. Persentil ke-5, ke-50, ke-95
Persentil dapat diperoleh dengan persamaan 5:
(5)
Keterangan :
Pn = Persentil yang dicari S = Simpangan baku m = Nilai rata-rata z = Z-score
Formula dalam Microsoft Excel 2010 adalah PERCENTILE 4. CV (Coefficient of Variation)
CV adalah gambaran tentang seberapa jauh keragaman yang didapat dalam suatu populasi dalam suatu percobaan. Sedangkan nilai CV itu sendiri dapat diperoleh dengan rumus pada persamaan 6 :
(6)
Keterangan :
CV = Koefisien keragaman (dalam %) s = Simpangan baku
m = Nilai rata-rata 5. Koefisien korelasi
Menurut Walpole (1992), koefisien korelasi adalah hubungan linier antara dua peubah X dan Y diduga dengan koefisien korelasi contoh r yang disajikan pada persamaan 7, yaitu :
∑ ∑ ∑
10
peubah lain tampak berubah dengan suatu teknik peramalan. Koefisien korelasi dinyatakan dengan bilangan, bergerak antara 0 sampai +1 atau 0 sampai -1. Jika variabel-variabel keduanya memiliki hubungan linier sempurna, koefisien korelasi itu akan bernilai 1 atau -1. Berikut adalah hubungan variabel menurut koefisien korelasi :
1. Koefisien korelasi yang diperoleh sama dengan nol (r=0), berarti hubungan kedua variabel yang diuji tidak ada
2. Koefisien korelasi yang diperoleh positif (r= +1), artinya kenaikan variabel yang satu diikuti variabel yang lain dan kedua variabel memiliki hubungan positif
3. Koefisien korelasi yang bernilai negatif (r = -1), artinya kedua variabel negatif dan menunjukkan meningkatnya variabel yang satu diikuti menurunnya variabel yang lain.
Suatu koefisien korelasi yang nilainya lebih besar (mendekati 1) menunjukkan hubungan yang lebih kuat sedangkan korelasi yang nilainya lebih kecil (mendekati 0.00) menunjukkan hubungan yang lebih lemah. Nilai koefisien korelasi sebesar 0.00 berarti tidak ada hubungan sedangkan nilai koefisien korelasi 1 berarti hubungan erat atau sempurna.
b. Pengolahan data video pencangkulan
Data video proses pencangkulan diperoleh dari rekaman video di sawah saat petani pengguna cangkul mengolah lahan. Video proses pencangkulan yang digunakan dibatasi menjadi 3 kondisi yaitu pada saat petani mengangkat cangkul dalam keadaan kosong, pada saat petani mengangkat cangkul dalam keadaan terisi tanah pada permukaan cangkul, dan pada saat petani membuang tanah yang menjadi beban cangkul tersebut. Hasil video rekaman yang telah dipilih akan dilakukan konversi dari format video menjadi format foto (.jpeg) kemudian hasil pengukuran penulis yang dilakukan secara statis terkait posisi sudut petani dimasukkan ke dalam gambar.
c. Pengolahan data analisis dimensi cangkul untuk rekomendasi desain
Terdapat beberapa tahapan yang dilakukan dalam menganalisis desain cangkul, antara lain:
a. Mengambil data antropometri petani pria sebanyak 110 sampel dan data dimensi cangkul yang digunakan oleh petani pria di kecamatan Trangkil, Pati, Jawa Tengah.
b. Menentukan data antropometri apa saja yang terkait dengan desain cangkul. c. Menghitung nilai rata-rata, standar deviasi, koefisien korelasi, persentil ke-5,
persentil ke-50, serta persentil ke-95 dari data antropometri yang telah diambil.
d. Menganalisis desain cangkul berdasarkan nilai momen dan titik berat. e. Menganalisa apakah desain cangkul yang digunakan petani sesuai dengan
data antropometri atau tidak.
f. Mendesain cangkul baru yang sesuai dengan data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil, Pati, Jawa Tengah.
Analisis Kesesuaian Desain
11 melakukan pengukuran. Analisis kesesuaian desain ini penting dilakukan untuk mendapatkan cangkul yang sesuai dengan antropometri tubuh petani sehingga aman dan nyaman pada saat digunakan. Pada penelitian ini, penulis juga mengamati dua model cangkul yang digunakan petani di kecamatan Trangkil yaitu model cangkul dengan pisau model kotak dan pisau model bulat. Penulis melakukan analisis titik berat pada cangkul dan analisis momen pada kegiatan pencangkulan sehingga didapatkan cangkul yang ergonomis bagi petani di kecamatan Trangkil.
HASIL DAN PEMBAHASAN
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).
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
*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.
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
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 °)
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
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.
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
Sudut antara pisau cangkul dan tangkai cangkul (º)
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.
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
23 Tabel 8 Parameter yang terkait desain tangkai cangkul
No Parameter pengukuran (cm) Persentil ke-
5 50 95
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
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)
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)
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)
27
Gambar 16 Grafik hubungan antara sudut dan keseimbangan momen gaya saat memasukkan cangkul ke dalam tanah
28
Gambar 18 Grafik hubungan antara sudut dan momen gaya pada saat membuang tanah hasil cangkulan
Analisis Titik Berat (Center of Gravity) pada Cangkul
29
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
1. Desain tangkai cangkul yang digunakan petani di kecamatan Trangkil belum sesuai dengan antropometri petani di daerah tersebut. 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. Sedangkan parameter yang terkait desain cangkul adalah tinggi badan, tinggi pinggang, tinggi lutut, panjang telapak tangan sampai jari, panjang lengan, lebar telapak tangan, diameter genggaman tangan, dan keliling genggaman tangan.
2. Sudut pada lengan tangan manusia sangat berpengaruh terhadap momen gaya yang dihasilkan. Selain itu titik berat benda juga sangat berpengaruh terhadap keseimbangan gaya pada saat kegiatan pencangkulan. Semakin jauh jarak titik berat benda dari titik dasar maka semakin besar stabilitas ke arah badan atau benda bergerak dan semakin dekat jarak titik berat benda dari titik dasar maka semakin kecil stabilitasnya ke arah badan atau benda bergerak.
3. Desain optimal cangkul yang direkomendasikan bagi petani di kecamatan Trangkil adalah panjang pisau cangkul yaitu 28 cm (rata-rata), lebar pisau cangkul sebesar 18 cm (rata-rata), tebal pisau cangkul yaitu 0.3 cm (rata-rata), panjang tangkai cangkul 71 cm (persentil 50), diameter tangkai cangkul sebesar 3 cm (persentil 5).
Saran
1. Studi antropometri di kecamatan atau kabupaten lain sangat dibutuhkan sehingga dapat terkumpul data antropometri seluruh Indonesia.
2. Studi tentang desain cangkul dapat dilakukan lebih lanjut dengan memperhitungkan parameter gaya yang terjadi di setiap elemen kerja dan kebutuhan energi pengguna cangkul, bahan yang cocok dalam pembuatan cangkul serta pengaruh antara perbedaan model pisau cangkul yang digunakan sehingga dihasilkan desain cangkul yang benar-benar sesuai dengan kebutuhan petani.
DAFTAR PUSTAKA
Astamar Z. 1984. Mekanika Teknik. Jakarta (ID): Erlangga.
[BPS] Badan Pusat Statistik. 2013. Laporan Hasil Sensus Pertanian. Pati (ID): Badan Pusat Statistik.
30
Bridger RS. 2003. Introductions to Ergonomics. 2nd Edition. London (US): Taylor & Francis Inc.
Chuan T, Hartono M, Kumar N. 2010. Anthropometry of the Singaporean and Indonesian populations. International Journal of Industrial Ergonomics. 40 (2010) :757-766.
Granet I. 1991. Statics and Strenght Materials. New York (US):CBS College Publishing.
Hanani I. 2011. Studi antropometri petani dan aplikasinya pada penggunaan knapsack sprayer di kecamatan Wedung kabupaten Demak Jawa Tengah [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Herodian S, Syuaib MF, Saulia L, Yamin M. 2007. Materi Hibah Pengembangan Course Content Program Hibah Kompetisi Teknologi Informasi dan Komunikasi. Bogor (ID) : Bagian Ergonomika dan Elektronika Pertanian IPB Hu H, Li Z, Yan J, Wang X, Xiao H, Duan J, Zheng L. Anthropometric
measurement of Chinese elderly living in Beijing area. Industrial Ergonomics. 37 (2007): 303-311.
Kurniadi D. 1990. Mempelajari pengaruh berat cangkul yang berbeda terhadap pengeluaran energi tubuh, kapasitas, dan efisiensi kerja pencangkulan [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Openshaw S, Erin T. 2006. Ergonomics and Design A Reference Guide. [e-book] Allsteel inc. http://www.allsteeloffice.com/ergo. [22 Des 2015].
Pheasant S. 2003. Bodyspace (Antropometry, Ergonomics and the Design of Work). Philadelphia (US) : Taylor and Francis Inc.
Pulat M. 1992. Fundamental of Industrial Ergonomics. London (US): Prentice Hall.
Rahmawan D. 2011. Antropometri petani pria dan aplikasinya pada desain tangkai cangkul (studi kasus di Kecamatan Dramaga, Kabupaten Bogor) [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Reksoatmodjo TN. 2009. Statistika Teknik. Bandung (ID): Reflika Aditama. Sanders MS, McCormick EJ. 1992. Human Factors in Engineering and Design.
New York (US) : McGrawHill.
Walpole R. 1993. Pengantar Statistika. Jakarta (ID) : PT. Gramedia Pustaka Utama.
Widanarti I et al. 2013. Modifying the size of hoe handle for women farmers of Marind Anim ethnic by ergonomic approach. International Journal of Scientific and Technology Research. 2 (2013): 134-141.
31 Lampiran 1 Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil, Pati, Jawa
Tengah (nilai rata-rata, simpangan baku, dan persentil)
Tabel 9 Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil pada saat posisi berdiri
Jangkauan tangan ke atas
terbuka 200.46 8.94 4.46 186.72 200.00 215.00
Jangkauan tangan ke atas
menggenggam 191.26 8.71 4.56 177.00 191.45 205.00 Jangkauan tangan ke depan
32
Lampiran 1 Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil, Pati, Jawa Tengah (nilai rata-rata, simpangan baku, dan persentil (lanjutan) Tabel 10 Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil pada saat posisi
duduk
Dimensi Tubuh (cm) Mean SD CV(%) Persentil ke-
5 50 95
Tinggi dudukan 41.14 4.72 11.48 35.00 41.00 49.77 Tinggi lutut 48.59 5.53 11.39 41.00 48.25 57.10 Tinggi pinggul 54.76 6.06 11.06 45.72 55.00 62.55 Tinggi bahu 93.37 10.20 10.92 82.45 94.00 106.55 Tinggi mata 111.16 7.35 6.61 100.00 112.00 121.00 Tinggi duduk 121.74 7.08 5.82 110.00 122.00 131.77 Tebal badan 19.26 2.74 14.21 15.13 18.65 23.22 Lebar pantat 27.19 4.02 14.77 21.00 27.20 34.00
Lebar bahu 36.17 2.79 7.70 32.00 36.00 40.55
Panjang siku ke ujung
jari 41.09 3.53 8.60 35.00 42.00 47.00
Panjang siku ke
pergelangan tangan 24.56 3.06 12.44 20.00 24.00 28.00 Tinggi siku tangan 59.98 5.67 9.46 52.45 60.00 67.55 Tinggi kedudukan
hingga siku kaki 46.46 6.93 14.91 35.00 47.00 56.00 Panjang kedudukan
hingga lutut 54.82 6.24 11.38 45.45 55.00 63.00 Panjang pergelangan
tangan 16.97 0.85 4.99 16.00 17.00 18.20
33 Lampiran 1 Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil, Pati, Jawa
Tengah (Nilai rata-rata, simpangan baku, dan persentil) (lanjutan) Tabel 11 Data antropometri petani pria di kecamatan Trangkil pada saat
membungkuk (satuan dalam (º))
Tabel 12 Data dimensi cangkul 110 petani di kecamatan Trangkil
Parameter pengukuran (cm) Mean SD CV (%)
Panjang pisau cangkul 27.00 0.02000 8.40
Lebar pisau cangkul 18.00 0.02000 9.81
Panjang tangkai cangkul 57.00 0.05000 8.74
Sudut antara pisau cangkul dan tangkai
cangkul (º) 59.88 2.78000 4.65
Diameter tangkai cangkul 5.00 0.01000 23.12
Berat cangkul (kg) 1.97 0.13000 6.44
Tebal cangkul 0.32 0.00038 0.12
Dimensi Tubuh Mean SD CV(%) Persentil ke-
5 50 95
Posisi punggung lurus 70.05 10.69 15.26 52.00 70.00 86.55 Posisi punggung serong
kiri 63.59 11.85 18.64 44.8 64.5 80.00
Posisi punggung serong
kanan 64.05 10.64 16.61 47.45 64.5 80.00
Posisi tangan nyaman 64.75 10.96 16.93 50.00 63.00 85.00 Posisi tangan maksimal 115.36 5.97 5.17 106.00 115.50 127.00 Posisi jangkauan tangan
kanan maksimal serong 125.59 6.14 4.88 119.00 124.00 138.00 Posisi jangkauan tangan
34
Lampiran 2 Contoh perhitungan secara manual
Contoh perhitungan pengambilan sampel penelitian berdasarkan Hu (2007) Diketahui :
CV = 17.27 (diambil dari penelitian Hanani 2011)
α = 0.05
maka nilai n (sampel) yang diambil adalah
Jadi, pengambilan sampel di kecamatan Trangkil dari jumlah populasi 8093 petani pengguna cangkul adalah 108, akan tetapi penulis bulatkan jadi 110 supaya datanya bagus.
Contoh perhitungan berat maksimum hasil cangkulan
Contoh perhitungan berat hasil cangkulan berdasarkan kriteria cangkul yang dipilih
Diketahui :
ρ = 2.7 g/ a = 28 cm l = 16 cm
b = 15 cm (asumsi)
α = 60º
α2
α1
a b
c
35
α2 = arc sin = arc sin
= arc sin 0.53= 32.3º
α1 = α- α2 = 60º - 32.3º = 27.7º
Untuk mendapatkan massa tanah yang bisa diangkut oleh cangkul adalah :
Perhitungan panjang tangkai cangkul menggunakan persentil 50.
Tinggi D = tinggi D’ –[D’E – (DE x Cos DEK)] = 130 – [37- ( 37 x 0.34)]
= 105.58 cm
Tinggi B = Tinggi D – panjang DB = 105.58 – 26
= 79.58
Panjang tangkai cangkul =
= ( = 53.87 cm
36
Contoh perhitungan mencari momen gaya pada lengan manusia a. Saat memasukkan cangkul ke dalam tanah
Diketahui :
Wo = 1.8 kg = 17.658 N = 31º
= 124º = 59º = 65º
ab = 22 cm = 0.22 m bc = 42 cm = 0.42 m
Jawab : ∑ ∑ = 1.8 x 9.81 = 17.658 N
= 0.42 sin 59º = 0.36 m
37 b. Momen gaya saat mengangkat tanah
Diketahui :
We = 7.31 kg = 71.71 N = 49º
= 90º = 173º = 34º = 56º
ab = 22 cm = 0.22 m bc = 42 cm = 0.42 m
Jawab : ∑ ∑
= 7.31 × 9.81 = 71.71 N
= 0.42 cos 56º = 0.23 m
38
c. Momen keseimbangan gaya saat membuang hasil tanah cangkulan
Diketahui :
We = 7.31 kg = 71.71 N = 49º
= 56º = 195º = 90º = 41º
ab = 22 cm = 0.22 m bc = 42 cm = 0.42 m
Jawab : ∑ ∑ = 7.31 × 9.81 = 71.71 N
= 0.42 cos 49º = 0.27 m
39
Contoh perhitungan analisis titik berat a) Cangkul pisau kotak
Diketahui :
Lebar pisau cangkul (x1) = 170 mm Tebal pisau cangkul (y1) = 3 mm Panjang tangkai cangkul (y2) = 643 mm
Diameter tangkai cangkul (x2) = 50 mm, (x2 = 110) Massa pisau cangkul (m1) = 700 gram
Massa tangkai cangkul (m2) = 1300 gram Penyelesaian:
= 85 mm = 1.5 mm = 55 mm = 321.5 mm
̅ =
= 65.5 mm
̅ =
= 419 mm
Koordinat cangkul kotak adalah = (65.5 mm, 419 mm)
640
40
b) Cangkul pisau bulat
Diketahui :
Lebar pisau cangkul (x1) = 160 mm Tebal pisau cangkul (y1) = 3 mm Panjang tangkai cangkul (y2) = 573 mm
Diameter tangkai cangkul (x2) = 42 mm, (x2) = 101 Massa pisau cangkul (m1) = 800 gram
Massa tangkai cangkul (m2) = 1000 gram Penyelesaian:
= 80 mm = 1.5 mm = 50.5 mm = 286.5 mm
̅ =
= 63.6 mm
̅ =
= 319.67 mm
Koordinat cangkul pisau bulat tampak depan adalah = (63.6 mm, 319.67 mm)
570
41 c) Cangkul rekomendasi
Diketahui :
Lebar pisau cangkul (x1) = 180 mm Tebal pisau cangkul (y1) = 3 mm Panjang tangkai cangkul (y2) = 713 mm
Diameter tangkai cangkul (x2) = 30 mm, (x2) = 105 mm Massa pisau cangkul (m1) = 800 gram
Massa tangkai cangkul (m2) = 1000 gram Penyelesaian:
= 90 mm = 1.5 mm = 52.5 mm = 356.5 mm
̅ =
= 98.3 mm
̅ =
= 397.4 mm
Koordinat cangkul rekomendasi adalah = (98.3 mm, 397.4 mm)
710
42
Lampiran 3 Gambar pengukuran antropometri pada posisi berdiri dan duduk
Gambar 19 Pengukuran antropometri pada posisi berdiri dan duduk
Sumber : Karl H.E Kroemer, yang merujuk pada Engineering Physiology. Bases of Human
Factors/Ergonomics, 3rd ed., Van Nodtraud Reinhold, John Wiley & Sons (1997) (telah
47
43
Lampiran 4 Gambar teknik cangkul rekomendasi
44
45
46
47
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 8 Juli 1991 di Pati, Jawa Tengah dari pasangan Bapak Kaseh dan Ibu Istianah. Penulis merupakan anak keempat dari empat bersaudara. Pada tahun 2010 penulis lulus dari Pondok Pesantren Raudlatul Ulum Guyangan dan diterima IPB melalui jalur BUD (Beasiswa Utusan Daerah) dengan mengikuti tes seleksi PBSB (Penerima Beasiswa Santri Berprestasi) dari Kementerian Agama RI di Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Teknik Mesin Budidaya Pertanian dan Ergonomika pada tahun ajaran 2013/2014. Selain itu penulis juga aktif dalam berbagai kegiatan organisasi diantaranya HIMATETA IPB sebagai Bendahara II dan Badan Pengawas, Community of Santri Scholars of Ministry of Religious Affair (CSS MoRA IPB) 2 periode kepengurusan sebagai staff divisi Sosial dan Lingkungan sejak tahun 2011-2013, kepanitiaan RAMP IPB 2014, Ikatan Santri Mahasiswa Al-Ihya (ISMA) sebagai staf sarana dan wahana pondok pesantren Al-Ihya pada tahun 2013/2014, serta Ikatan Keluarga Mahasiswa Pati (IKMP) IPB sampai sekarang. Penulis juga telah melakukan kegiatan praktik lapang di PT. Dua Kelinci Pati dengan mengangkat
judul “Mempelajari Aspek Ergonomika Pada Pengolahan Kacang Garing di PT
Dua Kelinci Pati, Jawa Tengah” di bawah bimbingan Bapak Fanny Hadisusanto dan Ibu Lenny Saulia. Penulis juga pernah dibiayai dalam Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) yang diadakan oleh DIKTI diantaranya adalah M, PKM-K, dan PKM-T.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Institut Pertanian Bogor, penulis melaksanakan penelitian dan menyelesaikan
