makalah fisika biomedik - copy
Post on 21-Jan-2016
548 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Mekanika adalah salah satu cabang ilmu dari bidang ilmu fisika yang mempelajari
gerakan dan perubahan bentuk suatu materi yang diakibatkan oleh gangguan mekanik yang
disebut gaya.
Biomekanik adalah suatu ilmu yang menggunakan hukum-hukum fisika dan konsep
keteknikan untuk mempelajari gerakan yang dialami oleh beberapa segmen tubuh dan gaya-
gaya yang terjadi pada bagian tubuh tersebut selama aktivitas normal. Biomekanika adalah
ilmu yang mempelajari penelitian tentang kekuatan fisik manusia yang mencakup kekuatan
atau daya fisik manusia ketika bekerja dan mempelajri bagaimana cara kerja dan peralatan
harus dirancang sesuai dengan kemampuan fisik manusia ketika melakukan aktivitas kerja
tersebut.
Kalau sudah berbicara tentang kerja, berarti ada gaya dan gerakan. Dalam
keperawatan/kebidanan/kedokteran, pembahasan gaya dan gerakan itu banyak terjadi pada
pasien, misalnya mendorong pasien dengan menggunakan kursi dorong, pasien berbaring di
tempat tidur, dan lain-lain.
Pada ilmu kedokteran, biomekanika dibagi menjadi 2 (dua) pandangan, yaitu:
1. Ilmu Kinetika, merupakan ilmu yang mempelajari tentang faktor-faktor gaya yang
menyebabkan benda bergerak atau diam.
2. Ilmu Kinematika, adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat gerak tanpa memperhatikan
bidang mana atau bagaimana sifat gerakannya atau sudutnya apakah penuh atau tidak.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan diatas, maka dapat dirumuskan
“Bagaimana proses gaya dan gerakan dalam bidang biomekanika?”.
C. Batasan Masalah
2
Aplikasi biomekanika dalam bidang keperawatan sangat banyak, karena dibatasi oleh
waktu untuk menjelaskan semuanya, maka makalah ini hanya membahas aplikasi
biomekanika pada proses gaya dan gerakan.
D. Tujuan Pembuatan Makalah
Berikut ini merupakan tujuan dari pembuatan makalah ini :
1. Untuk mengetahui proses gaya dan gerak pada bidang biomekanika;
2. Untuk mengetahui contoh-contoh dari proses gaya dan gerak dalam biomekanika.
E. Manfaat Pembuatan Makalah
Manfaat dibuatnya makalah ini diantaranya :
1. Memberikan tambahan wawasan kepada pembaca mengenai aplikasi biomekanika dalam
proses keperawatan/kebidanan.
2. Sebagai bahan referensi mahasiswa dalam melakukan penelitian mengenai aplikasi
biomekanika dalam keperawatan/kebidanan.
3
BAB II
ISI
A. Pengertian Biomekanika
Biomekanika merupakan ilmu yang membahas aspek-aspek mekanika dari gerakan-
gerakan tubuh manusia. Biomekanika adalah kombinasi antara keilmuwan mekanika,
antropometri dan dasar ilmu kedokteran.
Pada pendekatan biomekanik ada beberapa definisi biomekanik yang dapat kita
gunakan, diantaranya adalah :
1. Menurut Hatze, Biomekanik adalah ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi sistem
biologi dengan menggunakan pengetahuan dan metode makanika.
2. Menurut Hay’s, Biomekanik adalah ilmu yang mempelajari gaya-gaya yang terjadi pada
struktur biologi dan efek yang dihasilkan oleh gaya-gaya tertentu.
3. Biomekanik adalah suatu ilmu yang menggunakan hukum-hukum fisika dan konsep
keteknikan untuk mempelajari gerakan yang dialami oleh beberapa segmen tubuh dan
gaya-gaya yang terjadi pada bagian tubuh tersebut selama aktivitas normal.
Biomekanika dapat diterapkan pada:
1. Merancang kembali pekerjaan yang sudah ada.
2. Mengevaluasi pekerjaan.
3. Penyaringan pegawai.
4. Tugas-tugas penanganan manual.
Tujuan mempelajari ilmu biomekanika antara lain:
1. Untuk menjelaskan tiap komponen dari seluruh sistem tubuh dan interaksinya.
2. Untuk mensimulasikan kondisi berbahaya, sulit untuk diukur atau waktu dan biaya yang
dikeluarkan untuk melakukan sebuah pekerjaan.
3. Untuk memperkirakan resiko yang mungkin muncul dari sebuah pekerjaan dan
memperkirakan beban maksimal yang aman untuk diangkat.
4
Biomekanika diklasifikasikan menjadi 2, yaitu:
1. General Biomechanic
General Biomechanic adalah bagian dari biomekanika yang berbicara mengenai
hukum-hukum dan konsep-konsep dasar yang mempengaruhi organ tubuh manusia baik
dalam posisi diam maupun bergerak. General Biomechanic dibagi menjadi 2, yaitu
a. Biostatic adalah bagian dari biomekanika umum yang hanya menganalisis tubuh pada
posisi diam atau bergerak pada garis lurus dengan kecepatan seragam (uniform).
b. Biodinamic adalah bagian dari biomekanika umum yang berkaitan dengan gambaran
gerakan-gerakan tubuh tanpa mempertimbangkan gaya yang terjadi (kinematika) dan
gerakan yang disebabkan gaya yang bekerja dalam tubuh (kinetik).
2. Occupational Biomechanic
Occupational Biomechanic didefinisikan sebagai bagian dari biomekanika terapan
yang mempelajari interaksi fisik antara pekerja dengan mesin, material, dan peralatan dengan
tujuan untuk meminimumkan keluhan pada sistem kerangka otot agar produktifitas kerja
dapat meningkat.
B. Hukum Dasar Biomekanika
1. Hukum Newton Pertama Mengenai Gerakan
Ide yang dinyatakan oleh Hukum Newton Pertama mengennai gerakan adalah
‘sesuatu benda akan tetap dalam posisi istirahat atau berada dalam keadaan gerakan yang
sama kecuali jika diberikan gaya yang dapat menghilangkan keseimbangan’.
Gambar 1: Mendorong benda kecil dan besar
5
Arah gerakan benda akan sama dengan arah gaya yang diberikan sehingga gaya
dideskripsikan sebagai suatu vector yang memiliki basar dan arah.
Ide ini mungkin nampak sederhana tetapi sangat penting jika kita melihat gaya-gaya
yang melawan gerakan suatu benda.
2. Hukum Newton Kedua Mengenai Gerakan
Hukum ini menyatakan bahwa percepatan suatu benda (seberapa cepat kecepatannya
bertambah) adalah sebanding dengan gaya yang diberikan kepadanya. Hal ini dapat
dirangkum dengan persamaan berikut:
Gaya = massa x percepatan
Suatu gaya sebesar 1 Newton yang diberikan pada benda bermassa 1 kg akan memberikan
percepatan 1 m/s (msˉ1).
Gambar 2: Mendorong brankar
Bayangkan dimana anda harus mendorong troli atau tempat tidur. Pada awal gerakan
akan terjadi percepatan. Normalnya, benda digerakkan dengan kecepatan yang konstan
sehingga tidak lagi bertambah cepat dan gaya yang diberikan lebih sedikit. Untuk
menggerakan suatu benda kita harus mengatasi inersia benda tesebut. Jika inersia sudah
dilampaui, maka gaya yang diperlukan untuk menjaganya tetap bergerak akan lebih sedikit.
6
3. Hukum Newton Ketiga Mengenai Gerakan
Hukum ketiga ini menyatakan bahwa ‘untuk setiap aksi terdapat reaksi sebaliknya
yang setara dan berlawanan arah’ dan hal ini membantu menjelaskan ide keseimbangan gaya
yang telah disebutkan.
Gambar 3 : Pasien berbaring di tempat tidur
Pasien yang berbaring di atas tempat tidur, kita menyadari bahwa tempat tidur
menyokong pasien. Tanpa tempat tidur, pasien akan jatuh ke lantai.
C. Gaya pada Tubuh
Gaya adalah sebuah konsep yang digunakan untuk menerangkan interaksi fisik dari
obyek dengan sekelilingnya. Gaya dalam fisika didefinisikan sebagai kuantitas yang dapat
menyebabka perubahan dari state dari suate benda sehingga terjadi percepatan pada benda
itu.
Gaya pada tubuh ada 2 tipe :
1. Gaya pada tubuh dalam keadaan statis.
Gaya Berat dan Gaya Otot sebagai Sistem Pengumpil. Tubuh dalam keadaan Statis
berarti tubuh dalam keadaan setimbang, jumlah gaya dan momen gaya yang ada sama dengan
nol. Tulang dan otot tubuh manusia berfungsi sebagai sistem pengumpil.
Tubuh dalam keadaan Statis berarti tubuh dlm keadaan setimbang, jumlah gaya dan
momen gaya yang ada sama dengan nol. Tulang dan otot tubuh manusia berfungsi sebagai
sistem pengumpil.
7
2. Gaya pada tubuh dalam keadaan dinamis.
Ada 3 kelas sistem pengumpil :
a. Klas pertama
Titik tumpuan terletak diantara gaya berat dan otot Contoh:
kepala& leher.
b. Klas Kedua
Gaya berat diantara titik tumpu dan Gaya otot.contoh: tumit
menjinjit
c. Klas Ketiga
Gaya otot terletak diantara titik tupuan dan gaya berat Contoh: otot
lengan
Gaya paling sering diterapkan untuk menstabilkan ekstremitas yang cedera leher,
punggung, atau area pelvik. Traksi terapeutik didapat dengan memberikan tarikan pada
kepala, tubuh atau anggota gerak menuju sedikitnya dua arah, misalnya: tarikan traksi dan
tarikan traksi lawannya. Gaya traksi – lawan atau gaya keduanya biasanya berasal dari berat
tubuh pasien pada saat bertumpu atau berat lain.
D. Penerapan Analisa Gaya dalam Terapan Kesehatan
1. Gaya Berat Tubuh & Posisi Duduk yang menyehatkan Tulang Belakang
Punggung adalah salah satu organ tubuh yang bekerja nonstop selama 24 jam. Dalam
keadaan tidur pun, punggung tetap menjalankan fungsinya untuk menjaga postur tubuh.
Punggung tersusun dari 24 buah tulang belakang
(vertebrae), dimana masing-masing vertebrae dipisahkan
satu sama lain oleh bantalan tulang rawan atau diskus.
Seluruh rangkaian tulang belakang ini membentuk tiga
buah lengkung alamiah, yang menyerupai huruf S.
Lengkung paling atas adalah segmen servikal
(leher), yang dilanjutkan dengan segmen toraks (punggung
tengah), dan segmen paling bawah yaitu lumbar
8
(punggung bawah). Lengkung lumbar inilah yang bertugas untuk menopang berat seluruh
tubuh dan pergerakan.
Berdasarkan data British Chiropractic Association, sekitar 32% populasi dunia
menghabiskan waktu lebih dari 10 jam sehari untuk duduk di depan meja kerja. Separuh dari
populasi tenrsebut tidak pernah meninggalkan meja kerja, bahkan saat makan siang.
Sementara itu, dua pertiga populasi menambah porsi duduk tegak saat berada di rumah.
”Postur tubuh yang baik akan melindungi dari cedera sewaktu melakukan gerakan
karena beban disebarkan merata keseluruh bagian tulang belakang,” ungkap Barbara Dorsch.
Postur tubuh yang baik, lanjut dia, akan dicapai jika telinga, bahu, dan pinggul berada dalam
satu garis lurus ke bawah.
Duduk dalam posisi tegak 90 derajat, kerap menyebabkan timbulnya pergerakan sendi
belakang sehingga posisi tubuh tidak seimbang. Maka itu, posisi duduk santai dengan postur
miring 135 derajat adalah posisi terbaik. Dalam posisi ini, tulang belakang akan berada dalam
posisi ideal, di mana tulang belakang bagian bawah akan berbentuk seperti huruf S.
Gambar 4 : posisi duduk
Kelebihan dari posisi ini adalah posisi duduk dengan sudut kemiringan 135 derajat
akan memperbaiki sirkulasi darah di bagian bawah tubuh, sehingga dapat terhindar dari
gangguan varises, selulit, dan penggumpalan darah di kaki serta mengurangi kelelahan di
kaki. “Tubuh akan terasa lebih rileks, sehingga mengurangi terjadinya ketegangan otot,”
papar Barbara.
Duduk dengan posisi kemiringan 135 derajat juga akan menghasilkan mobilitas yang
lebih baik, mudah bergerak di atas kursi, dan lebih mudah untuk naik turun kursi.
9
2. Traksi dalam Praktik Klinik
Traksi adalah tahanan yang dipakai dengan berat atau alat lain untuk menangani
kerusakan atau gangguan pada tulang dan otot. Tujuan dari traksi adalah untuk menangani
fraktur, dislokasim atau spasme otot dalam usaha untuk memperbaiki deformitas dan
mepercepat penyembuhan. Ada dua tipe utama dari traksi : traksi skeletal dan traksi kulit,
dimana didalamnya terdapat sejumlah penanganan.
Prinsip Traksi adalah menarik tahanan yang diaplikasikan pada bagian tubuh, tungkai,
pelvis atau tulang belakang dan menarik tahanan yang diaplikasikan pada arah yang
berlawanan yang disebut dengan countertraksi. Tahanan dalam traksi didasari pada hokum
ketiga (Footner, 1992 and Dave, 1995). Traksi dapat dicapai melalui tangan sebagai traksi
manual, penggunaan talim splint, dan berat sebagaimana pada traksi kulit serta melalui pin,
wire, dan tongs yang dimasukkan kedalam tulang sebagai traksi skeletal (Taylor, 1987 and
Osmond, 1999).
Traksi dapat dilakukan melalui kulit atau tulang. Kulit hanya mampu menanggung
beban traksi sekitar 5 kg pada dewasa. Jika dibutuhkan lebih dari ini maka diperlukan traksi
melalui tulang. Traksi tulang sebaiknya dihindari pada anak-anak karena growth plate dapat
dengan mudah rusak akibat pin tulang.
Indikasi traksi kulit diantaranya adalah untuk anak-anak yang memerlukan reduksi
tertutup, traksi sementara sebelum operasi, traksi yang memerlukan beban 5 kg. Akibat traksi
kulit yang kelebihan beban di antaranya adalah nekrosis kulit, obstruksi vaskuler, oedem
distal, serta peroneal nerve palsy pada traksi tungkai. Traksi tulang dilakukan pada dewasa
yang memerlukan beban > 5 kg, terdapat kerusakan kulit, atau untuk penggunaan jangka
waktu lama. Kontratraksi diperlukan untuk melawan gaya traksi, yaitu misalnya dengan
memposisikan tungkai lebih tinggi pada traksi yang dilakukan di tungkai.
10
Gambar 5 : Traksi Tulang
Gambar 6 :Traksi Kulit
Gambar 7 : Traksi Leher
E. Koordinasi Gerakan
Filosof Yunani Aristotle (384-322 SM) adalah orang yang pertama kali melakukan
studi secara sistematik terhadap gerakan tubuh manusia. Banyak prinsip yang
mendeskripsikan aksi dan karakteristik gemometri dari otot. Walaupun penemuan Aristotle
untuk menerangkan gerakan banyak mengandung kontradiksi, usaha awal yang telah ia ristis
menjado pondasi bagi studi berikutnya seperti Galen (131-201), Galileo (1564-1643), Borelli
(1608-1679), Newton (1642-1727), dan Marey (1830-1904). Studi dari para filosof dan
ilmuwan tersebut telah mengakibatkan kita bisa membuktikan bahwa gerakan tubuh manusia
merupakan konsekuensi dari interkasi anatara otot dan gaya yang diakibatkan oleh
lingkungan sekitar tubuh manusia. Seperi yang ditulis oleh Aristotle bahwa bianatang yang
berjalan membuat posisisnya berubah dengan menekan apa yang ada dibawahnya.
11
Pernayataan ini menekankan bahwa dalam studi gerakan harus menekankan pada (Higgins,
1985):
Pengkarateran interaksi fisik anatara hewan (manusia) dan lingkungan sekitar.
Menetukan cara hewan (manusia) mengorganisasikan interkasi fisik tersebut
Dengan kerangka seperti ini maka gerakan tubuh system biologis dapat diakui sebagai
hasil interaksi system biologis dengan lingkungan sekelilingnya. Beberapa factor berikut
turut menentukan interaksi tersebut:
Stuktur dari lingkunngan (bentuk dan stabilitas).
Medan dari gaya (arah relatif terhadap gravitasi, kecepatan gerakan).
Stuktur dari sistem (susunan tulang, aktifitas otot, sususan segment dari tubuh, ukuran,
integrasi motorik yang dibutuhkan untuk mendukung postur)
Peranan dari keadaan psikologis (level keatifan, motivasi).
Bentuk gerakan yang akan dikerjakan (kerangka dari organisasi dari gerakan)
Higgins menyatakan bahwa gerakan adalah bagian yang tak terpisahkan dengan
struktur yang mendukungnya dan lingkungan yang mendefinisikannya.
Dalam biomekanika, pada dasarnya ada 2 jenis model gerakan, yaitu:
1. Single- segment Static Model
Menggambarkan beban diterima oleh siku (elbow), yaitu gaya reaksi siku (RE) dan
momen reaksi siku (ME).
2. Two-segment Static Model
Menggambarkan beban diterima oleh bahu (shoulder), yaitu gaya reaksi bahu (RE)
dan momen reaksi bahu (MS).
Berat adalah gaya tubuh yang digunakan terhadap gravitasi. Ketika suatu obyek
diangkat, pengangkat harus menguasai berat obyek dan mengetahui pusat gravitasinya.
Karena manusia tidak mempunyai bentuk geometris yang sempurna, maka pusat gravitasinya
biasanya berada pada 55% sampai 57% tinggi badannya ketika berdiri dan berada ditengah.
Friksi adalah gaya yang muncul dengan arah gerakan yang berlawanan dengan arah gerakan
benda. Misalnya menggerakkan klien diatas tempat tidur maka akan terjadi friksi. Perawat
dapat mengurangi friksi dengan mengikuti beberapa prinsip dasar. Semakin besar area
permukaan suatu obyek yang bergerak, semakin besar friksi.
12
Klein pasif atau immobilisasi akan menghasilkan friksi yang lebih besar untuk
bergerak. Friksi dapat juga dikurangi dengan mengangkat, bukan mendorong klien.
Mengangkat merupakan komponen gerakan keatas dan mengurangi tekanan antara klien dan
tempat tidur atau kursi.
Koordinasi gerakan tubuh membutuhkan integrasi fungsi sistem skeletal, otot skelet,
dan sistem saraf.
1. Skelet
Mendukung struktur penyokong tulang untuk bergerak, menghubungkan ligament dan
otot, melindungi organ penting, mengatur produk kalsium dan sel darah merah.
2. Sistem saraf
Mendukung gerakan awal dan control gerakan volunter.
13
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari pembahasan diatas, maka dapat disimpulkan :
1. Biomekanik adalah suatu ilmu yang menggunakan hukum-hukum fisika dan konsep
keteknikan untuk mempelajari gerakan yang dialami oleh beberapa segmen tubuh dan
gaya-gaya yang terjadi pada bagian tubuh tersebut selama aktivitas normal.
2. Gaya adalah sebuah konsep yang digunakan untuk menerangkan interaksi fisik dari obyek
dengan sekelilingnya. Gaya pada tubuh terbagi atas dua jenis yaitu gaya pada tubuh dalam
keadaan statis dan gaya pada tubuh dalam keadaan dinamis.
3. gerakan adalah bagian yang tak terpisahkan dengan struktur yang mendukungnya dan
lingkungan yang mendefinisikannya. Ada dua model gerakan yaitu Two-segment Static
Model dan Single- segment Static Model.
B. Saran
Perkembangan ilmu untuk kedepannya akan semakin maju, dan konsep-konsep
biommekanik akan semakin luas. Oleh karena itu, bagi pembaca hendaknya dapat
melengkapi makalah ini jika ada terjadi kekurangan.
14
DAFTAR PUSTAKA
Dr. J. F. Gabriel, 1996, Fisika Kedokteran, EGC, Jakarta.
http://makalahcenter.blogspot.com/2010/03/materi-kajian-fisika-kesehatan.html. Diakses
pada tanggal 08 April 2013.
http://alifis.wordpress.com/2009/10/28/seri-fisikakesehatan_biomekanika_02/. Diakses pada
tanggal 08 April 2013.
James, Joyce., Baker, Colin dan Swain, Helen. 2002. Prinsip-Prinsip Sains untuk
Keperawatan. Jakarta : Erlangga.
Images From http://www.google.co.id/imghp?hl=id&tab=wi. Diakses pada tanggal 12 April
2013.
http://kazmidang.blogspot.com/2012/02/aplikasi-biomekanika-dalam-proses.html . Diakses pada
tanggal 12 April 2013.
http://www.othe.org/ilmu-pengetahuan/kedokteran/1790/fisika-kesehatan-biomekanika-bagian-2/ .
Diakses pada tanggal 12 April 2013.
top related