TUGAS MATA
KULIAH FISIKA
Dosen
Pengampu :
Abdul
Rohim Mansur, S.T.,M.Eng.
Nama : Nur Arivianti
NIM : 12029113
NIM : 12029113
Universitas
Ahmad Dahlan
2012
BIOMEKANIKA
Biomekanika adalah disiplin sumber ilmu yang
mengintegrasikan faktor-faktor yang mempengaruhi gerakan manusia, yang diambil
dari pengetahuan dasar seperti fisika, matematika, kimia, fisiologi, anatomi
dan konsep rekayasa untuk menganalisa gaya yang terjadi pada tubuh.
A. Hokum Newton
Tentang Gerak
Hukum gerak Newton menghubungkan konsep gaya dan konsep
gerak. Gaya dapat didefinisikan sebagai tarikan
atau dorongan. Gaya dapat
menyebabkan suatu benda dapat bergerak dan berubah bentuk. Gaya juga termasuk
besaran vector karena memiliki nilai
dan arah. Untuk menentukan arah gaya dapat kita misalkan dengan gaya berat yang
arahnya ke bawah. Sedangkan, untuk nilai suatu gaya berlaku aturan hitung
vector. Jumlah gaya disebut resultan.
Contoh
penghitungan nilai vektor
1. Hukum
I Newton (hukum kelembaman)
“Setiap
benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali
ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya”Rumus : ∑F = 0
Contoh :
2. Hukum
II Newton
“Percepatan
yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan
besar gayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda”
Rumus : a =∑F
/m atau ∑F = m a
Contoh :
3. Hukum
III Newton (hukum aksi – reaksi)
“Jika
benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda kedua akan memberikan
gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan”
Rumus : Faksi = -Freaksi
Contoh :
B.
Gaya Pada Tubuh dan Di Dalam Tubuh
Setiap gerakan pada tubuh manusia
pasti ada suatu gaya yang bekerja. Ada
gaya yang bekerja pada tubuh dan ada gaya yang bekerja di dalam tubuh. Gaya
yang bekerja pada tubuh biasanya dapat diketahui apa bila kita menabrak suatu
objek. Sedangkan gaya yang bekerja didalam tubuh , sering kali tidak kita
sadari misalnya gaya otot jantung yang mengalirnya darah.
Sistem otot dan tulang pada manusia
bekerja sebagai system pengumpil. Ada tiga macam system pengumpil yang bekerja
pada tubuh manusia, yaitu :
1.
Klas pertama
Titik tumpuan terletak diantara
gaya berat dan otot
Contoh: kepala & leher
Contoh: kepala & leher
2. Klas Kedua
Gaya berat diantara titik tumpu dan
gaya otot.
contoh: tumit menjinjit
contoh: tumit menjinjit
3.
Klas Ketiga
Gaya otot terletak diantara titik
tumpuan dan gaya berat
Contoh: otot lengan
Contoh: otot lengan
1.
2.
3. 
2.
3. Keterangan :
W = Gaya Berat
M = Gaya Otot
O = Titik Tumpuan
C.
Analisis Gaya dan
Kegunaan Klinik
Gaya
yang bekerja pada suatu benda atau juga tubuh manusia bias gaya vertikal, gaya
horizontal dan gaya yang dapat membentuk sudut dengan bidang vertical maupun
horizontal.
1.
Gaya vertical
Apabila seseorang berdiri di atas suatu benda, maka orang
tersebut member gaya pada benda tersebut, sedangkan benda tersebut akan
memberikan gaya reaksi yang besarnya sama dengan gaya yang diberikan orang itu.
Peristiwa ini sama dengan hukim III newton (aksi – reaksi)
2.
Gaya horizontal
a.
Ada dua gaya yang bekerja pada sebuah benda dengan arah yang
sama, maka total gaya yang diperoleh sebesar :
S
= F1 + F2
b.
apabila dua gaya yang bekerja pada sebuah benda dengan arah
berlawanan, maka total gaya sebesar selisih gaya I dan gaya II :
S = F1 – F2
3.
gaya yang dapat membentuk
sudut
Gaya yang bekerja pada suatu tubuh
membentuk sudut dengan garis horizontal atau garis vertikal pada gaya yang
membentuk sudut yang perlu diperhatikan adalah penguraian vektor-vektornya yang
merupakan proses kebalikan dari perpaduan vektor. Sebuah vektor dapat diuraikan
menjadi komponen-komponen yang bertitik tangkap sama dan terletak pada satu
bidang.
Vx = V cos α
Vy = V sin α
Contoh
dalam kegunaan klinik
D. Pusat Massa (PM)
Pusat
massa sebuah benda merupakan titik dimana gaya total dapat dianggap bekerja
untuk tujuan menentukan gerak translasi benda sebagai satu kesatuan.
Contoh
: gerak massa lempar lembing
E. Pusat Massa Untuk Tubuh Manusia
Jika kita memiliki sebuah benda
yang diperluas, masing-masing PM nyadiketahui, kita dapat menentukan PM
kelompok
tersebut dengan melihat tabel 1.1
berikut.
Tabel 1.1 Pusat massa dari
Bagian-bagian Tubuh Manusia
( tinggi dan massa penuh = 100 satuan
)
Pusat massa juga bisa berada diluar tubuh.Satu contoh
sederhana dari atletik yang ditunjukkan pada gambar dibawah. Jika para atlit meloncat tinggi dapat mencapai
posisi pada gambar, PM mereka sebenarnya dapat melewati bagian bawah palang,
sementara tubuh mereka lewat di atasnya, yang berarti bahwa untuk satu laju
loncatan tertentu, mereka dapat melewati palang yang lebih tinggi. Inilah yang
sebenarnya mereka coba lakukan.
F. Torsi
Jarak tegak lurus antara garis sebuah gaya dan sumbu
rotasi dinamakan lengan gaya atau lengan torsi. Hasil kali sebuah gaya
dengan lengannya disebut torsi.
Torsi atau momen gaya adalah hasil kali antara gaya F dan
lengan momennya. Torsi dilambangkan dengan lambang 
.
.
Satuan dari torsi adalah Nm
(Newton meter).
G. Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh
suatu benda karena pengaruh tempatnya (kedudukannya). Energi potensial
ini juga disebut energi diam, karena benda yang diam pun dapat memiliki energi
potensial.
Sebuah benda bermassa m digantung seperti di bawah ini.
Sebuah benda bermassa m digantung seperti di bawah ini.
 |
Contoh Energi Potensial Gravitasi
|
Jika tiba-tiba tali penggantungnya putus, benda akan jatuh, sehingga dapat dikatakan benda melakukan usaha, karena adanya gaya berat (w) yang bekerja sejauh jarak tertentu, misalnya h. Besarnya energi potensial benda sama dengan usaha yang sanggup dilakukan gaya beratnya selama jatuh menempuh jaral h.
Ep = w.h
Ep =
m.g.h
keterangan: Ep = Energi potensial (joule)
w = berat benda (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s^2)
h = tinggi benda (m)
Energi potensial gravitasi tergantung dari : percepatan gravitasi bumi dan kedudukan benda , massa benda
H. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang
dimiliki suatu benda karena geraknya. Energi kinetik dipengaruhi oleh massa
benda dan kecepatannya.
Energy kinetik atau tenaga gerak
juga dapat di definisikan sebagai tenaga yang dimiliki oleh benda yang bergerak
Keterangan:
Ek: Energi kinetik (J)
m : massa benda (kg)
v : kecepatan benda (m/s)
