8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
1/59
Budi Santoso, dr
Bagian Fisiologi dan Fisika Medik
Fakultas Kedokteran Universitas Sriwijaya
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
2/59
Pakaian sopan
no jeans,
no T-shirt,
no ketat, no sandal
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
3/59
Mau belajar fisika lagi??
Inget Gerak lurus beraturan (GLB), GJB ??????
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
4/59
Describe:
What is biomechanics?
Laws of motionLevers & their classification
Equilibrium, balance, & stability
Factors influencing balance
Mekanika material
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
5/59
Perhatikan gambar dibawah
Normal human body
Its physically impossible for you to lick your elbow.
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
6/59
Bio= life; Mechanics= physical actions
Statics: form of mechanics that analyzes
systems in constant state of motion Could be no movement at all Could be constant velocity with no acceleration
Dynamics: form of mechanics that analyzessystems in motion and accelerating
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
7/59
Anatomical kinesiology is the what
Muscle origins, insertions, and actions
Biomechanics is the how
Mechanical principles that dictate the manner those
muscles work
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
8/59
HUMAN CHARACTERISTICS: Skeleton
Muscles
Tendons Ligaments
Joints
Neural command
Reflexes
- Levers
- Actuators
- Joints
- Pulleys
- Springs
- Dampers
MACHINE CHARACTERISTICS
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
9/59
Newton 1 law of Inertia
Newton 2 law of Acceleration
Newton 3 law of Reaction
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
10/59
Selama tidak ada resultan gaya yang bekerja pada
sebuah benda maka benda tersebut akan selalu pada
keadaannya, yaitu benda yang diam akan selalu diam
dan benda yang bergerak akan bergerak dengankecepatan konstan.
S F = 0 a = 0
Hukum
KelembamanSistem Inersial
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
11/59
Inertia
Kecenderungan tubuh untuk bertahanpada kondisi/posisi tertentu
semakin besar tubuh inertia
Implications for sport movement
Decreased mass USUALLY means you
are easier to move (less inertia)
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
12/59
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
13/59
Percepatan pada sebuah benda sebanding dengan
resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut
Fa
aF .m
Satuan Gaya : newton (N)2-smkg1N1 2scmg1dyne1
1 N = 105 dyne
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
14/59
Gaya sebesar 1 Newton diartikan sebagai besarnya gaya yang bila
dikerjakan pada benda bermassa 1 kilogram akan menghasilkan
percepatan 1 meter per sekon kuadrat.
Impulse
Ft = m(vf-vi)
Without time, it is impossible to generate force and
change velocity
Momentum
Ft = (mvf-mvi)
If masses are different, deficiencies can be compensated
for by increasing speed
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
15/59
Implications for sport movement
Club/racket
Follow through Athlete body weight
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
16/59
Ground reaction force
Implications for sport
movement Artificial turf
For every action there is an equal and
opposite reaction
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
17/59
APA YANG TERJADI DENGAN TANGGA
TERSEBUT ???
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
18/59
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
19/59
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
20/59
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
21/59
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
22/59
According to Rene
Descartes, the
human body is amechanical
system designed
by the hands ofGod.
HUMAN LEVER
http://images.search.yahoo.com/search/images/view?back=http://images.search.yahoo.com/search/images?p=rene+descartes&fr=yfp-t-331&toggle=1&cop=mss&ei=UTF-8&fp_ip=PH&vc=&w=256&h=273&imgurl=www.gla.ac.uk/departments/philosophy/Personnel/susan/Webpages0506/JadeBrian/descartes.jpg&rurl=http://www.gla.ac.uk/departments/philosophy/Personnel/susan/Webpages0506/JadeBrian/CartesianandPlatonicThought.html&size=4.9kB&name=descartes.jpg&p=rene+descartes&type=jpeg&no=1&tt=7,455&oid=647b7c2261f7b6b4&ei=UTF-88/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
23/59
Borelli, a student
of Galileo,
considered thehuman body as a
system of levers.
http://images.search.yahoo.com/search/images/view?back=http://images.search.yahoo.com/search/images?p=human+body&ei=UTF-8&fr=yfp-t-331&fp_ip=PH&x=wrt&js=1&ni=20&w=612&h=445&imgurl=www.graphicwitness.com/medical/pix/body123.jpg&rurl=http://www.graphicwitness.com/medical/body123.html&size=44.7kB&name=body123.jpg&p=human+body&type=jpeg&no=9&tt=140,652&oid=7adecce17aa65f7a&ei=UTF-8http://images.search.yahoo.com/search/images/view?back=http://images.search.yahoo.com/search/images?p=borelli&ei=UTF-8&fp_ip=PH&js=1&ni=20&fr=yfp-t-331&b=41&w=150&h=221&imgurl=www.thebestlinks.com/images/thumb/1/18/150px-Giovanni_Alfonso_Borelli.jpg&rurl=http://www.thebestlinks.com/Giovanni_Alfonso_Borelli.html&size=7.9kB&name=150px-Giovanni_Alfonso_Borelli.jpg&p=borelli&type=jpeg&no=45&tt=13,198&oid=f08c430c4f6c558e&ei=UTF-88/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
24/59
In our body, the bones act as the
rigid bar and the joints the
fulcrum.
It is through these so-called human
levers that we are able
to move, no matter how slight our
movement is,
to talk, walk, and eat.
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
25/59
How it works: A rigid bar moves on fixed point when
a force is applied to it, to move object
Lever = rigid bar = bone
Fulcrum = fixed point = joint
Effort = force applied = muscle contraction
Load = object being moved = bone
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
26/59
Levers are rigid bars (in the body, bones) thatmove around an axis of rotation (a joint) orfulcrum
Forces (supplied by muscles) cause the
movement to occur
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
27/59
Magnify a force
A simple crow bar
Increase speed and range-of-motion
(ROM) Small amount of muscular contraction
proximally can produce lots of movement
distally
Balance torques A triple beam scale
Change direction of force
A seesaw or a pulley of a weight machine
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
28/59
First, second, and third class
Arrangement of the applied force (effort),
the fulcrum, and the resistance determines
the classification Classification determines the levers
strengths and weaknesses
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
29/59
Fulcrum in middle ( L F E ) (eg) scissors, moving head up and down
About 25% of the muscles in your body operate as first
class levers
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
30/59
Axis
Force
Resist.
Example: Neck
extension
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
31/59
Load in middle ( F L E )
(eg) wheelbarrel, standing on tip toes (not common inbody)
Very few occurrences in the body
Gain resultant force (you can lift more), lose distance
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
32/59
Force
Resist.Axis
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
33/59
Force in middle ( L E F )
(eg) using a tweezers, lifting w/ biceps 85% of the muscles in the body function
Usually produce speed at the expense of force
Greater lever length = greater speed (ex.)
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
34/59
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
35/59
When the load is close to
the fulcrum, effort is
applied far from fulcrum
Small effort over largedistance = move large
load over short distance
(eg) Using a jack on a car
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
36/59
When the load is farther
from the fulcrum than the
effort, the effort applied
must be greater than the
load being moved
(eg) using a shovel
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
37/59
Perbandingan antara gaya otot dan gaya berat
Gaya berat (W) Gaya otot (M)
Iw IM
Keuntungan Mekanik =
w
M
I
I
M
W
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
38/59
SAMPLE PROBLEM
A 120 N child and a 200 N child sit at the
opposite ends of 4.00 m uniform seesawpivoted at its center. Where should a 140 N
child sit to balance the seesaw?
2.0 m
120 N 140 N
R
W 200 N
FREE BODY DIAGRAM OF THE SEESAW
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
39/59
(120 N)(2.00 m) + (140)(x) = (200 N)(2.00 m)
Solving for x, x = 1.14 m from the center
on the side of the 120 N child.
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
40/59
Traksi leher
w
Arah tarikkatrol
Arah tarikotot
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
41/59
w
Berat pemberat 1/7 kali BB
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
42/59
Equilibrium is the state of zero
acceleration (static or dynamic)
Balance is the ability to control
equilibrium
Stability is a resistance to the
disturbance of equilibrium
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
43/59
Low COG =
stability
High COG =
stability
1. Location of the center of gravity in relation to the base of
support2. Size of the base of support
3. Mass of the person
4. Height of the center of gravity
5. Traction/friction6. Sensory perceptions
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
44/59
Center of Gravity (COG)
Titik di tubuh dimana seluruh berat dari
tubuh mempengaruhi
- Di tentukan bila akan menggambarkan tubuh sebagai
1 titik
- Secara anatomi tidak nyata dan mungkin terletak di
luar posisi tubuh
- Dipakai untuk menentukan pusat beban pada
gerakan- Dapat mempengaruhi stabilitas (seleksi petinju)
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
45/59
DETERMINING THE CENTRE OF GRAVITY
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
46/59
DETERMINING THE CENTRE OF GRAVITY
To determine ones COG, simply draw a box around the
objects outer extremities
Then draw diagonal lines through the box, with the point of
intersection determining the objects approximate COG.
www.flickr.com/photos/dearlydeparted/3834132754/ 46
Approximate
COG
STABILITY VARIES WITH BODY POSITION
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
47/59
Low COG Higher COG
Wide base of support 4 point contact Small base of support 2 point contact
Line of gravity in middle of support Similar line of gravity
STABILITY VARIES WITH BODY POSITION
More stable Less stable
47PE STUDIES REVISION SEMINARS
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
48/59
Bila benda mendapatkan gaya, maka benda
tersebut akan cenderung untuk berdeformasi
Tingkat deformasi tergantung besar gaya dan
tingkat kekakuan benda (karet dengan batu) Benda akan selalu beradaptasi dengan
gaya/beban yang menimpa. Bila adaptasi
gagal, maka benda tersebut akan rusak
Cth: cedera terjadi karena tubuh gagalberadaptasi thdp gaya luar.
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
49/59
GAYA KOMPRESI
Lebih dari 1 gaya yang mendorong
benda pada arah garis yang sama
Cth. Gaya dorong/ tekan
GAYA TENSION
Lebih dari 1 gaya yang menarik
benda pada arah garis yang sama
Cth. Stretching
GAYA SHEAR2 gaya paralel yang mengenai
benda pada arah yang tidak 1
garis
GAYA YANG MENGENAI MATERIAL
STRESS
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
50/59
STRESS
Deformasi materi/benda krn gaya kompresi
STRAIN
Deformasi benda karena gaya tension
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
51/59
51
Stress = Load per cross
sectional area .
-resulting forcedistribution as a result
of an external force
Strain =deformation with
respect to the
original length
Normal Strain
change in length
Shear Strain
change in angle
Angle
Length Inlength
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
52/59
Tabrakan pada mobil berkecepatan tinggi
menyebabkan penumpang mengalami gaya
percepatan atau perlambatan yang sangat
besar
Gaya-gaya ini dapat menyebabkan patah
tulang, cedera organ dalam dan kematian
bagi pengemudi maupun penumpang
Gaya-gaya yang bekerja tersebut dapatdiserap oleh kendaraan (bemper dan bagian
tubuh lainnya)
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
53/59
Apabila percepatannya cukup besar tubuh akankehilangan kendali karena tidak memiliki gayaotot yang memadai untuk bekerja melawan gayapercepatan yang besar
Pada kondisi tertentu darah mungkin terkumpuldi berbagai bagian tubuh
Apabila seseorang mengalami percepatan dengankepala lebih dulu, kurangnya aliran darah keotak akan menyebabkan pandangan gelap dan
hilang kesadaran Jaringan dapat mengalami distorsi akibat
percepatan dan apabila gaya yang terjadi cukupbesar dapat terjadi robekan atau ruptur
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
54/59
Sebuah benda mendapat gaya sebesar 30 N,
sehingga dalam waktu 6 detik kecepatannya
menjadi 30 m/s dari keadaan diam. Berapa
berat benda jika g = 10 m/s2?
Pada sebuah benda yang bergerak, bekerja gayasehingga mengurangi kecepatan gerak benda
tersebut dari 10 m/s menjadi 6 m/s dalam waktu
2 detik. Bila massa benda 5 kg, besar gaya
tersebut adalah ....a. 5N d. 10N
b. 6 N e. 11N
c. 8N
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
55/59
F
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
56/59
Pada 1905 Einstein :
teori baru
Kecepatan cahaya :
300.000 km/detik ;
kecepatan tertinggi di alam
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
57/59
Al-Qur'an surat As Sajadah ayat 5 ,
kecepatan malaikat turun dari langit ke bumi &kembali menghadap Allah dlm 1 hari yang lamanya
= 1000 th menurut ukuran manusia
Dr. Mansour Hasaf ElNabi , ahli astrofisika MesirPerhitungan kecepatan cahaya :
[Jarak yang ditempuh oleh Sang Uruan ( Malaikat /nur ) dalam
satu hari ] = [Jarak yang ditempuh oleh bulan selama 1000 tahun
atau 12000 bulan ]
c = kecepatan cahaya
t = waktu selama 1 hari
L = panjang rute edar bulan
selama 1 bulan
c.t = 12000 . L
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
58/59
Bila dihitung lebih lanjut
c . t = 12000 . L L = v . T
c . t = 12000 . v . T v = v* . cos c . t = 12000 . ( v* . cos ). T
v* = kec. Relatif bulan
T = periode revolusi bulan
t = 1 hari = 23 jam 56 4,0906 = sudut revolusi bulan
sehingga
c = 12000 . ( v* . cos ) . T / t
= 12000 ( 3682,07 .cos 26,928480 ) 655,71986 / 86164,0906
= 299792,5 km/detik
C perhitungan Al Quran C Einstein
8/10/2019 Biomechanic @Dokter Budi
59/59